寧 軒

（運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，044000）

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CAN總線的汽車車身控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

寧 軒

（運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，044000）

摘要：隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，CAN總線被廣泛應(yīng)用于汽車車身控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文主要通過(guò)CAN總線的簡(jiǎn)單介紹，從汽車車身控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)以及硬件、軟件設(shè)計(jì)方面進(jìn)行闡述，達(dá)到簡(jiǎn)化線束、降低成本的要求，使CAN總線在汽車車身控制系統(tǒng)中得到更廣泛使用。

關(guān)鍵詞：CAN總線；車身控制系統(tǒng)；節(jié)點(diǎn)

1　CAN總線特性

控制器局域網(wǎng)（Controller Area Net）簡(jiǎn)稱為CAN，作為ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議，是一種支持分布式實(shí)時(shí)控制的串行通訊網(wǎng)絡(luò), 采用雙紋線同軸電纜或光纖做通訊介質(zhì)，具有很高的安全性，一般會(huì)用于智能裝置的開放式通信系統(tǒng)或嵌入式控制器通訊系統(tǒng)。CAN總線具有低成本、高利用率、數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)傳輸速率高、自行判斷是否接受報(bào)文、可靠性的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制、節(jié)點(diǎn)自動(dòng)退出總線功能等特性。由于其采用先進(jìn)技術(shù)、具備高可靠性能、成本合理以及功能完善的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、制造業(yè)等行業(yè)中，目前，CAN總線已經(jīng)作為汽車的一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備列入汽車的整體設(shè)計(jì)中。

2　汽車車身控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

汽車車身控制系統(tǒng)涵蓋的范圍比較廣，系統(tǒng)控制對(duì)象較多，系統(tǒng)的智能化程度及設(shè)計(jì)成本受到系統(tǒng)各子模塊之間不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響，因此根據(jù)各控制對(duì)象的位置及功能通過(guò)合理劃分車身控制系統(tǒng)模塊，減少這種影響。本文采用的車身控制系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

圖1　車身控制系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

根據(jù)汽車各部分功能，將汽車車身控制系統(tǒng)分為7個(gè)模塊。它們分別是中央控制模塊、前車燈控制模塊、后車燈控制模塊、左前門控制模塊、右前門控制模塊、左后門控制模塊、右后門控制模塊。模塊劃分思想指導(dǎo)硬件電路和軟件設(shè)計(jì)工作，具有簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)。通過(guò)將智能芯片應(yīng)用到各模塊上，既可以提高系統(tǒng)智能化程度，也可以整體提高系統(tǒng)抗干擾能力和系統(tǒng)可靠性。

3　基于CAN總線的汽車車身控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

CAN節(jié)點(diǎn)是汽車車身控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，選MC9S12XD256單片機(jī)作為節(jié)點(diǎn)的微控制器MCU，減少了外部器件使用，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，微控制器（MCU）的外設(shè)結(jié)構(gòu)如圖2。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由CAN功能模塊部分和單片機(jī)基本部分組成，并采用模塊化的設(shè)計(jì)思想對(duì)各個(gè)電路模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括外圍接口、底層電源、開關(guān)量輸入濾波、高低邊驅(qū)動(dòng)、外擴(kuò) EEPROM 等模塊的電路原理圖的設(shè)計(jì)，確保車身控制系統(tǒng)各單元間的正常通訊。CAN 總線車身控制模塊減少電路板上器件，簡(jiǎn)化了線束，減少系統(tǒng)故障，提高系統(tǒng)可靠性。

圖2　微控制器（MCU）的外設(shè)結(jié)構(gòu)

（1）底層模塊電源設(shè)計(jì)。電源轉(zhuǎn)換芯片 NCV8518電壓在12V～5V 之間，具備低成本、連接簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，也可以為硬件系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源。使用時(shí)是將12v直流電接入到輸入端，5v直流電接入到輸出端，前接二極管和濾波電容，起到降低電源干擾和穩(wěn)壓作用。

（2）開關(guān)量輸入濾波電路設(shè)計(jì)。對(duì)于開關(guān)量的輸入，在作為微控制器的實(shí)際輸入之前必須經(jīng)過(guò)硬件電路的濾波處理，對(duì)開關(guān)量經(jīng)過(guò)去雜波和毛刺后將濾波后的電流信號(hào)輸入 MCU。

（3）高邊驅(qū)動(dòng)電路與低邊驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。微控制器（MCU）輸出的高電平和低電平無(wú)法驅(qū)動(dòng)外部的繼電器或是執(zhí)行器，所以必須對(duì)控制信號(hào)即數(shù)字信號(hào)增加驅(qū)動(dòng)電路，采用高邊（High side）或低邊（Low side）智能功率開關(guān)集成電路，它可以將信號(hào)放大以完成對(duì)驅(qū)動(dòng)外圍功率器件的驅(qū)動(dòng)。

（4）外擴(kuò) EEPROM 存儲(chǔ)單元電路設(shè)計(jì)。選擇外擴(kuò) EEPROM 的方法，便于以后芯片功能擴(kuò)展。選用 AT25160型號(hào)的EEPROM是基于 SPI 串行總線與 MCU 進(jìn)行通信。

3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

車身控制器軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)采用前后臺(tái)模式作為CAN的軟件設(shè)計(jì)模式，總線的設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)采集程序進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。

（1）CAN 總線節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)。CAN總線節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)該模塊的控制器寄存器和CAN報(bào)文存儲(chǔ)緩沖區(qū)進(jìn)行讀寫，主要包括三大部分：CAN節(jié)點(diǎn)初始化、CAN報(bào)文發(fā)送和報(bào)文接收。

（2）數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)采集模塊程序主要是實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中各類信號(hào)參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)的采集和發(fā)送顯示，如總線信號(hào)、開關(guān)量信號(hào)、脈沖信號(hào)、模擬量信號(hào)、溫度、車速以及電壓電流等。通過(guò)總線讀取采集開關(guān)量信號(hào)，采用定時(shí)脈沖技術(shù)方法采集脈沖信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)置的轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬量信號(hào)采集等。通過(guò)查詢方式實(shí)現(xiàn)所有信號(hào)的讀取。當(dāng)單片機(jī)完成所有類型的信號(hào)的采集之后，則開始按照預(yù)定的控制邏輯進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

4　總結(jié)

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)安全、舒適、方便性的要求越來(lái)越高，新的控制功能隨著汽車級(jí)別的增加而不斷增加。本文結(jié)合CAN總線技術(shù)，主要研究了基于總線技術(shù)的車身控制系統(tǒng)，從汽車車身控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)以及硬件、軟件設(shè)計(jì)方面進(jìn)行闡述，達(dá)到簡(jiǎn)化線束、降低成本的要求，使CAN總線在汽車車身控制系統(tǒng)中得到更廣泛使用。

參考文獻(xiàn)

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Application of CAN bus in automotive body control system

Ning Xuan
（Yuncheng Polytechnic College，044000）

Abstract：This paper mainly through the simple introduction of the CAN bus, from auto body control system overall design and the design of the hardware and the software aspects carries on the elaboration to simplify the wiring harness,reduce costs,can bus in automotive body control system has been more widely used.

Keywords：CAN bus;car body control system;node