CAN總線的汽車車身控制系統(tǒng)的應用研究

寧 軒

（運城職業(yè)技術學院，044000）

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CAN總線的汽車車身控制系統(tǒng)的應用研究

寧 軒

（運城職業(yè)技術學院，044000）

摘要：隨著汽車電子技術的不斷發(fā)展，CAN總線被廣泛應用于汽車車身控制系統(tǒng)設計。本文主要通過CAN總線的簡單介紹，從汽車車身控制系統(tǒng)的總體設計以及硬件、軟件設計方面進行闡述，達到簡化線束、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。

關鍵詞：CAN總線；車身控制系統(tǒng)；節(jié)點

1　CAN總線特性

控制器局域網（Controller Area Net）簡稱為CAN，作為ISO國際標準化的串行通信協(xié)議，是一種支持分布式實時控制的串行通訊網絡, 采用雙紋線同軸電纜或光纖做通訊介質，具有很高的安全性，一般會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、數據傳輸距離遠、數據傳輸速率高、自行判斷是否接受報文、可靠性的錯誤處理和檢錯機制、節(jié)點自動退出總線功能等特性。由于其采用先進技術、具備高可靠性能、成本合理以及功能完善的特點，被廣泛應用于汽車、制造業(yè)等行業(yè)中，目前，CAN總線已經作為汽車的一種標準設備列入汽車的整體設計中。

2　汽車車身控制系統(tǒng)總體設計

汽車車身控制系統(tǒng)涵蓋的范圍比較廣，系統(tǒng)控制對象較多，系統(tǒng)的智能化程度及設計成本受到系統(tǒng)各子模塊之間不同的拓撲結構的影響，因此根據各控制對象的位置及功能通過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)的框架結構圖，如圖1所示。

圖1　車身控制系統(tǒng)框架結構

根據汽車各部分功能，將汽車車身控制系統(tǒng)分為7個模塊。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。模塊劃分思想指導硬件電路和軟件設計工作，具有簡單、高效的特點。通過將智能芯片應用到各模塊上，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)設計

3.1系統(tǒng)硬件設計

CAN節(jié)點是汽車車身控制系統(tǒng)設計的核心，選MC9S12XD256單片機作為節(jié)點的微控制器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）的外設結構如圖2。其內部結構由CAN功能模塊部分和單片機基本部分組成，并采用模塊化的設計思想對各個電路模塊進行了設計，包括外圍接口、底層電源、開關量輸入濾波、高低邊驅動、外擴 EEPROM 等模塊的電路原理圖的設計，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）的外設結構

（1）底層模塊電源設計。電源轉換芯片 NCV8518電壓在12V～5V 之間，具備低成本、連接簡單的特點，也可以為硬件系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源。使用時是將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）開關量輸入濾波電路設計。對于開關量的輸入，在作為微控制器的實際輸入之前必須經過硬件電路的濾波處理，對開關量經過去雜波和毛刺后將濾波后的電流信號輸入 MCU。

（3）高邊驅動電路與低邊驅動電路設計。微控制器（MCU）輸出的高電平和低電平無法驅動外部的繼電器或是執(zhí)行器，所以必須對控制信號即數字信號增加驅動電路，采用高邊（High side）或低邊（Low side）智能功率開關集成電路，它可以將信號放大以完成對驅動外圍功率器件的驅動。

（4）外擴 EEPROM 存儲單元電路設計。選擇外擴 EEPROM 的方法，便于以后芯片功能擴展。選用 AT25160型號的EEPROM是基于 SPI 串行總線與 MCU 進行通信。

3.2系統(tǒng)軟件設計

車身控制器軟件架構設計采用前后臺模式作為CAN的軟件設計模式，總線的設計以及數據采集程序進行了詳細的設計。

（1）CAN 總線節(jié)點的軟件設計。CAN總線節(jié)點的軟件設計主要是對該模塊的控制器寄存器和CAN報文存儲緩沖區(qū)進行讀寫，主要包括三大部分：CAN節(jié)點初始化、CAN報文發(fā)送和報文接收。

（2）數據采集模塊設計。數據采集模塊程序主要是實現運行過程中各類信號參數和運行狀態(tài)的采集和發(fā)送顯示，如總線信號、開關量信號、脈沖信號、模擬量信號、溫度、車速以及電壓電流等。通過總線讀取采集開關量信號，采用定時脈沖技術方法采集脈沖信號，通過單片機內置的轉換器實現模擬量信號采集等。通過查詢方式實現所有信號的讀取。當單片機完成所有類型的信號的采集之后，則開始按照預定的控制邏輯進行數據的處理。

4　總結

隨著汽車技術的不斷發(fā)展，對安全、舒適、方便性的要求越來越高，新的控制功能隨著汽車級別的增加而不斷增加。本文結合CAN總線技術，主要研究了基于總線技術的車身控制系統(tǒng)，從汽車車身控制系統(tǒng)的總體設計以及硬件、軟件設計方面進行闡述，達到簡化線束、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

[1]王豐華.汽車上CAN/LIN混合網絡組網技術的應用研究[D].鎮(zhèn)江:江蘇大學計算機科學與通信工程學院,2006.

[2]王楠,白鳳山.CAN通信系統(tǒng)中心控制模塊的設計[J].內蒙古大學學報(自然科學版),2006,37(5):564-569.

[3]王小偉，余先濤，戴延浩．基于CAN總線的接觸網隔離開關監(jiān)控系統(tǒng)設計［J］．武漢理工大學學報:信息與管理工程版，2010，32(5):703－706．

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