CAN總線在汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

孫慶

摘要：CAN總線在汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究具有十分重要的意義。本文對(duì)CAN總線在汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用這一課題進(jìn)行了分析，主要介紹了CAN總線技術(shù)的主要內(nèi)容，同時(shí)還對(duì)CAN總線汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容以及研究方法進(jìn)行了闡述，最后對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行了分析和探討。結(jié)果表明，CAN總線的應(yīng)用有利于汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)信息的有效傳輸。筆者認(rèn)為CAN總線技術(shù)所構(gòu)建的汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有較高的可行性，但仍存在一定的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：CAN總線;汽車(chē);計(jì)算機(jī);控制系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273.5 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1672-9129（2018）15-0034-02

Abstract： The application research of CAN bus in automotive computer control system is of great significance. This paper analyzes the application of CAN bus in automotive computer control system， mainly introduces the main content of CAN bus technology， and also expounds the main content and research method of CAN bus computer control system design. The research results were analyzed and discussed. The results show that the application of CAN bus is beneficial to the stable operation of the computer control system and the effective transmission of data information. The author believes that the automotive computer control system constructed by CAN bus technology has high feasibility， but there are still certain problems.

Keywords： CAN bus; automobile; computer; control system

1 前言

CAN總線技術(shù)是我國(guó)汽車(chē)電子開(kāi)發(fā)的決定性技術(shù)。當(dāng)下我國(guó)汽車(chē)行業(yè)中應(yīng)用最多的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)包括CAN和LIN兩種。而CAN車(chē)載網(wǎng)絡(luò)是我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的。在汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，零部件的生產(chǎn)與CAN總線技術(shù)的有效結(jié)合至關(guān)重要。近年來(lái)，我國(guó)很多科研單位和企業(yè)開(kāi)始研發(fā)各類(lèi)與CAN總線息息相關(guān)的汽車(chē)電子產(chǎn)品，從而不斷促進(jìn)汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展并實(shí)現(xiàn)汽車(chē)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化。

本文在國(guó)內(nèi)外相關(guān)理論的基礎(chǔ)上通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)CAN總線在汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用這一課題進(jìn)行了分析和研究。

2 研究水平

CAN總線技術(shù)所應(yīng)用的通信網(wǎng)絡(luò)相比普通的通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，其穩(wěn)定性、簡(jiǎn)便性和實(shí)時(shí)性都較好。CAN總線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高的通信速度。CAN總線技術(shù)還可以對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行多元訪問(wèn)，同時(shí)，這一技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)有序的信息傳輸并進(jìn)行數(shù)據(jù)的多點(diǎn)傳送。

CAN總線在汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾點(diǎn)。首先，CAN總線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的持續(xù)傳輸。其次，CAN總線技術(shù)可以有效縮短汽車(chē)控制系統(tǒng)的研發(fā)周期。CAN總線通過(guò)CAN收發(fā)器接口芯片82C250的兩個(gè)輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這一技術(shù)優(yōu)勢(shì)很好地避免了原有通信網(wǎng)絡(luò)的短路問(wèn)題。這一優(yōu)勢(shì)不但降低了研發(fā)難度，而且縮短了開(kāi)發(fā)周期。

3 技術(shù)原理

3.1基于CAN總線的汽車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。CAN總線在汽車(chē)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是為了解決汽車(chē)運(yùn)行中的各種儀器和傳感器之間的數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)膯?wèn)題。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)主要是對(duì)汽車(chē)的點(diǎn)火、運(yùn)行和廢氣循環(huán)進(jìn)行控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，根據(jù)各傳感器測(cè)得的空氣流量、排氣管含氧量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編好的運(yùn)算程序進(jìn)行運(yùn)算，然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進(jìn)行比較和判斷再調(diào)整供油量。

CAN總線汽車(chē)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)方案包括以下幾種。第一種是不需要汽車(chē)拖車(chē)并保證網(wǎng)絡(luò)荷載符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，將所有節(jié)點(diǎn)設(shè)置在同一條CAN總線上。在這種網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)的情況下，所有的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)的傳輸均由同一條CAN總線來(lái)完。第二種是將汽車(chē)控制系統(tǒng)的單元進(jìn)行多元化處理，這一網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案主要是將汽車(chē)內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行橋接分割最終實(shí)現(xiàn)提升網(wǎng)路傳輸速率的目的。第三種方案需要拖車(chē)系統(tǒng)的輔助，同時(shí)也會(huì)通過(guò)橋接器來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的有效分流。

3.2 汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的建模與仿真。汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)模型的構(gòu)建與仿真主要是為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)提升汽車(chē)運(yùn)行的效率并降低汽車(chē)尾氣的輸出。汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)模型主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)和控制器的損失的影響和相關(guān)范圍。一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)模型的構(gòu)建中功率損失、轉(zhuǎn)速和輸出速率等因素的設(shè)定十分重要。通常來(lái)說(shuō)，汽車(chē)計(jì)算機(jī)控系統(tǒng)的模型構(gòu)建需要對(duì)系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，然后根據(jù)不同的子系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)速和運(yùn)行效率的測(cè)試，最后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果合理構(gòu)建計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的模型。CAN總線汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的建模與仿真需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定電壓進(jìn)行合理選擇。同等輸出功率的情況下，電壓越大，電流越小。可見(jiàn)，電壓較高的系統(tǒng)所需要的電流值較低，這一類(lèi)系統(tǒng)可以在元件選擇方面較為簡(jiǎn)單。相反，電壓較低的系統(tǒng)需要較高的電流值，則需要選擇承受能力較強(qiáng)的蓄電池作為發(fā)電源。而發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的額定電壓會(huì)因輸出功率的增加而不斷提升。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的額定電壓與輸出功率成正比關(guān)系。

4 結(jié)果分析與討論

數(shù)據(jù)表明，本文提出的應(yīng)用CAN總線技術(shù)所構(gòu)建的汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的循環(huán)工況時(shí)間、距離、平均速度和最大速度可以滿足不同類(lèi)型的汽車(chē)的使用要求。由此可以看出，CAN總線技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于汽車(chē)運(yùn)行整體性能的提升具有一定的積極促進(jìn)作用。

節(jié)點(diǎn)通信的實(shí)驗(yàn)可以對(duì)汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的有效性進(jìn)行合理的評(píng)估和分析。從仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的角度來(lái)說(shuō)，CAN總線汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不存在汽車(chē)內(nèi)部環(huán)境的干擾。但是，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，汽車(chē)內(nèi)部環(huán)境的干擾是不可避免的。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證，我們發(fā)現(xiàn)CAN總線汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在真正的使用過(guò)程中所受到的干擾程度較低。這就在很大程度上證明了CAN總線具有較高的數(shù)據(jù)傳輸能力并能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

5 總結(jié)

CAN總線汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研究具有十分重要的意義。在CAN總線汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研究過(guò)程中，應(yīng)用CAN總線技術(shù)所構(gòu)建的汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的循環(huán)工況時(shí)間、距離、平均速度和最大速度可以滿足不同類(lèi)型的汽車(chē)的使用要求。由此可以看出，CAN總線技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于汽車(chē)運(yùn)行整體性能的提升具有一定的積極促進(jìn)作用。而應(yīng)用CAN總線技術(shù)所構(gòu)建的汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有利于汽車(chē)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。綜上所述，筆者認(rèn)為CAN總線技術(shù)所構(gòu)建的汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有較高的可行性，但仍存在一定的問(wèn)題。因此，在今后的汽車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工作人員可以從節(jié)點(diǎn)安排和軟硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面不斷提升汽車(chē)控制系統(tǒng)的整體性能。

參考文獻(xiàn)：

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