基于CAN總線的汽車電子控制系統(tǒng)單元設(shè)計

吳金華

摘 要：當今時代，經(jīng)濟技術(shù)不斷發(fā)展，在各項技術(shù)高度發(fā)達的今天，人們的各項生活都離不開高新技術(shù)，可以說高新技術(shù)為人類的衣食住行都提供了更加便捷和高水準的幫助。本研究主要立足于汽車行業(yè)，基于CAN總線技術(shù)對汽車的電子控制系統(tǒng)進行研究，并簡要就基于CAN總線的電子控制系統(tǒng)單元設(shè)計提出一些見解，希望所得結(jié)果能夠引起大家的關(guān)注和重視，并能夠為相關(guān)領(lǐng)域提供可行的參考。

關(guān)鍵詞：CAN總線;汽車電子控制系統(tǒng);單元設(shè)計

在經(jīng)濟不斷發(fā)展的今天，各個行業(yè)和領(lǐng)域也都在悄無聲息地發(fā)生著變化，在此背景下汽車行業(yè)的內(nèi)部也悄悄地發(fā)生了變化。汽車控制系統(tǒng)也早已不再是早些年那些簡單的系統(tǒng)節(jié)點，代替其的是多節(jié)點和大數(shù)據(jù)量的系統(tǒng)單元構(gòu)造，特別是當今時期，汽車制造商將各項功能都濃縮在汽車系統(tǒng)之內(nèi)，使汽車的功能逐漸完善起來，但隨之而來的問題也是顯而易見的，這會為汽車的電子控制系統(tǒng)的單元設(shè)計帶來較大的難題。本研究將立足于CAN通信角度，就這方面的內(nèi)容展開簡要探討。

1 基于CAN總線的汽車電子控制系統(tǒng)的可行性研究

現(xiàn)在汽車控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)汽車控制系統(tǒng)最大的區(qū)別就是現(xiàn)代汽車控制系統(tǒng)將汽車總線控制系統(tǒng)成功的引入到汽車控制系統(tǒng)當中，使其成為汽車電子控制數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。在汽車的內(nèi)部有各種復(fù)雜的控制器和電子設(shè)備，而汽車總線控制系統(tǒng)就能夠更好的為這些設(shè)備提供一個最優(yōu)良的數(shù)據(jù)交換渠道，而這種數(shù)據(jù)交換渠道又是多元開放的[1]。所以這種渠道能夠更好地將汽車控制系統(tǒng)當中的多種功能數(shù)據(jù)混亂沖突問題合理解決。

當前環(huán)境下汽車的總線控制系統(tǒng)的實現(xiàn)有較多的方式，但是筆者認為最佳的方式就是基于CAN總線的控制方法，這種方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是短幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，此外這種方法還結(jié)合了非破壞性的總線仲裁技術(shù)，在某種程度上來說是具有很可靠的高實效性特點。CAN總線的糾錯能力相對于其他技術(shù)來說更加的成熟，支持差分收發(fā)等，所以對于類似汽車系統(tǒng)這一類的高干擾工作環(huán)境而言，這類電子控制系統(tǒng)具有更好的適應(yīng)性。

而當前的汽車系統(tǒng)對于電子控制系統(tǒng)的要求也越來越高，這主要是由汽車本身的技術(shù)性發(fā)展所決定的，不僅需要更高的可靠性，還需要更好的實時性，因此在對通信協(xié)議的選擇上通常采用多指令或多響應(yīng)式的方式。所以CAN總線控制系統(tǒng)在當前來說是應(yīng)用最為廣泛的，也是應(yīng)用最為穩(wěn)定的汽車電子控制系統(tǒng)，它具有更好的發(fā)展前景。

2 基于CAN總線的汽車電子控制系統(tǒng)單元設(shè)計研究

2.1 基于CAN總線的汽車電子控制系統(tǒng)單元設(shè)計方案

對于基于CAN總線的汽車電子控制系統(tǒng)進行單元設(shè)計需要合理地對CAN驅(qū)動器（收發(fā)器）、CAN控制器、中心微處理器和抗干擾制動方式的合理選擇與調(diào)用。簡單來分析，當前常用到的CAN通信模塊有兩種。第一種是對帶有CAN控制器的微處理器的選擇和應(yīng)用，經(jīng)常應(yīng)用到的控制器主要有NECD78F0828B、87C196CA/CB、LPC2119、P9XC591/2等[2];第二種是對獨立的CAN控制器的應(yīng)用，經(jīng)常應(yīng)用到的有pholips，82C200，sja1000，Intel公司生產(chǎn)的82526和82527系列等。在這種兩種方式當中，第一種方式屬于較為簡化的，第二種方案還需要再外接一塊兒微處理器才能夠進行更好的控制，且控制效果要優(yōu)于第一種。除此之外CAN驅(qū)動器（接收器）一般更多的采用了TJAI054T、TJAI050、PCA82C250等芯片。在對本研究進行闡述的過程中，筆者主要采用YJA1050和C8051F042總線收發(fā)器所構(gòu)成的電子控制系統(tǒng)單元的CAN通信模塊來進行研究和分析。

2.2 基于CAN總線的汽車電子控制系統(tǒng)單元的設(shè)計實現(xiàn)

C8051F042是一種單片機，其中對混合信號系統(tǒng)級別的芯片進行了完全的混合集成，而且這種單片機當中還對各種常見的數(shù)字外設(shè)和模擬外設(shè)以及其他的功能部件也都做出了完美的集成，可以與C8051F042進行更加緊湊的兼容。C8051F042的優(yōu)點是非常多的，比如其封裝較小，還具有更多的16位定時器和12路的10位ADC，其功耗相當?shù)?，支持CAN2.0B。還能夠?qū)LASH ROM擴展為其數(shù)據(jù)存儲[3]。

Philips公司所生產(chǎn)的YJA1050可以更好的取代傳統(tǒng)的PCA82C250總線收發(fā)驅(qū)動器。YJA1050為物理總線和CAN控制器之間提供了最佳的接口，將CAN總線的差動發(fā)送功能和接收功能更好的實現(xiàn)。對YJA1050的應(yīng)用將傳輸距離大幅度增加，且更好地將電子輻射干擾降低到最小。這樣就能夠在汽車環(huán)境下將系統(tǒng)的瞬間抗干擾能力發(fā)揮到最佳。此外，YJA1050還能夠更好地將汽車電子控制系統(tǒng)“弱”終端所構(gòu)成的端結(jié)點通過其自身攜帶的電容和電阻加以改善，最終達到改善EMC性能的目的。

基于以上分析，筆者認為在YJA1050和C8051F042之間增加高速隔離器件形成隔離電路可以最大化的將其抗干擾能力提升。這樣能夠更好的將總線上各個節(jié)點之間的電氣隔離加以實現(xiàn)，而且通過筆者親身的實踐分析可以得出，采用本研究所提到的這個CAN電子控制系統(tǒng)通信模塊，可以更好地將汽車系統(tǒng)的外圍擴展能力加強，而且抗電磁干擾和電磁輻射性能也可以正常發(fā)揮作用。

3 結(jié)語

基于CAN總線的汽車電子控制系統(tǒng)單元在結(jié)構(gòu)上非常簡單，卻具有更高的可靠性能和更好的時效性。在CAN總線的基礎(chǔ)上對汽車電子控制系統(tǒng)進行單元設(shè)計，可以更大程度上縮小控制系統(tǒng)單元所占有的空間，提高其時效性?；贑AN總線的汽車電子控制系統(tǒng)具有很高的實施控制特性，在抗干擾方面具有較強的能力。這種設(shè)計可以保證其在更加復(fù)雜和惡劣的電氣環(huán)境當中保持正常的工作頻率。但是如果想更好的將這種設(shè)計應(yīng)用到汽車系統(tǒng)當中，使其和汽車系統(tǒng)的合作更加緊密，那么還需要更多的工作人員在實際工作中進行更多的改造和完善。

參考文獻：

[1]王學(xué)士.基于CAN總線的汽車車身電器控制系統(tǒng)的研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，12（07）：154-155.

[2]鄭添義，湯新華，陳文薌.基于C8051F020多通道食品安全速測儀設(shè)計[J].廈門大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，22（05）：567-569.

[3]何進進，肖金生，胡衛(wèi)誼，等.基于CAN總線的汽車電子標識系統(tǒng)[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報（信息與管理工程版），2014，14（01）：364-365.