基于CAN總線的汽車檢測(cè)線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

崔曉波

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽車檢測(cè)技術(shù)得到了進(jìn)步。汽車檢測(cè)線主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成，各計(jì)算機(jī)控制不同的工位，進(jìn)而得到檢測(cè)數(shù)據(jù)信息，這種檢測(cè)技術(shù)成本投入較大，而CAN總線的出現(xiàn)則彌補(bǔ)了這一不足，具有布線簡(jiǎn)單、多樣化工作形式等特點(diǎn)。因此，就CAN總線的汽車檢測(cè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：CAN總線；汽車檢測(cè)線；計(jì)算機(jī)；控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.086

CAN總線是一種具有分散式控制的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，也是一種利用非破壞性總線仲裁技術(shù)，能夠接收多數(shù)據(jù)信息，優(yōu)先極高的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先發(fā)送數(shù)據(jù)信息，優(yōu)先極低的節(jié)點(diǎn)將停止傳輸。這樣一來有效縮短了總線沖突仲裁的時(shí)間，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，無需較大的成本投入，推動(dòng)了汽車檢測(cè)線走向智能化、規(guī)范化。

1 汽車檢測(cè)線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分析

1.1 分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

現(xiàn)階段，我國(guó)的汽車檢測(cè)線主要利用2級(jí)分布式計(jì)算機(jī)控制形式，第一級(jí)為工位控制，主要通過不同工位中工位機(jī)進(jìn)行檢測(cè)、控制，負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)搜集、通訊等；第二級(jí)為管理級(jí)別，主要通過總控機(jī)進(jìn)行檢測(cè)、控制，能夠進(jìn)行全線調(diào)度、檢測(cè)、儲(chǔ)存、管理等功能。此外，登錄機(jī)主要可對(duì)汽車的信息輸入，包含車牌號(hào)、顏色、汽車車型等。

計(jì)算機(jī)控制形式通過以太網(wǎng)星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M織進(jìn)行計(jì)算機(jī)二級(jí)控制，但這樣的方式存在一定的弊端，比如安裝程序過于繁雜、所需空間較大、成本投入大等，且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換發(fā)生故障后，將直接導(dǎo)致系統(tǒng)故障，在穩(wěn)定性和實(shí)效性上較低。

1.2 CAN總線計(jì)算機(jī)控制

CAN總線主要將嵌入式系統(tǒng)作為工位機(jī)的一種汽車檢測(cè)線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。其中，CAN總線技術(shù)是其關(guān)鍵，以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫徒Y(jié)構(gòu)展開。通過ARM微控制器的形成，將取締工業(yè)控制計(jì)算機(jī)連接CAN總線，主控機(jī)、登錄機(jī)為常見計(jì)算機(jī)，利用CAN卡和3個(gè)CAN總線工位節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換。CAN總線工位階段將搜集的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，傳輸至ARM微控制器內(nèi)，進(jìn)而形成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)通過ARM微控制器內(nèi)的CAN控制，CAN接收器利用主控機(jī)、總線完成CAN數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。主控機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、整合、儲(chǔ)存，進(jìn)而進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與計(jì)算機(jī)控制。這樣的設(shè)計(jì)具有2種優(yōu)勢(shì)：①CAN總線取締了傳統(tǒng)以太網(wǎng)工作的內(nèi)容，CAN總線通過雙絞線進(jìn)行介質(zhì)傳輸，利用總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、優(yōu)先仲裁方法進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸，具有較強(qiáng)的拓展性、實(shí)時(shí)性。②通過32位高性能ARM微控制其的嵌入形式為工位機(jī)，替換工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；ARM融入到系統(tǒng)中具有能耗低、空間小等優(yōu)勢(shì)，極大地降低了成本投入，使系統(tǒng)安裝更為簡(jiǎn)便。

2 汽車檢測(cè)線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件

CAN總線汽車檢測(cè)線計(jì)算機(jī)控制能完成信號(hào)搜集、檢測(cè)、調(diào)試等。其中，CPU模塊、信號(hào)調(diào)理、通訊模塊是其重要的組成部分。

2.1 CPU模塊

系統(tǒng)內(nèi)的LPC2294不僅能進(jìn)行控制，又具有CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)控制功能，信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸出，并能進(jìn)行模擬量和開關(guān)量的信息搜集。LPC2294支持實(shí)時(shí)仿真與嵌入式跟蹤16/32位ARM7TDMI-SCPU，其中，具有256 KB的嵌入高速Flash儲(chǔ)存器?；贚PC2294特點(diǎn)分析，所以，其較為適合應(yīng)用在汽車、工業(yè)控制中。LPC2294中的CAN控制器在進(jìn)行數(shù)據(jù)輸送過程中，速率可達(dá)到1 MB/s，能兼容CAN2.0B，ISO 11898-1標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 信號(hào)調(diào)理

系統(tǒng)檢測(cè)與信號(hào)數(shù)據(jù)包含柴油機(jī)尾氣煙度值、速度信號(hào)、制動(dòng)力信號(hào)、汽油車尾氣排放含量等。在傳感器輸出模擬量信號(hào)時(shí)，電路放大、濾波電路完成調(diào)試，通過0～15 mV的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)為與ARM微處理器標(biāo)準(zhǔn)吻合的0～3.3 V的電壓信號(hào)，而后傳輸?shù)紸RM微處理器的A/D通道調(diào)試；輸出開關(guān)量信號(hào)，利用光電隔離電路完成調(diào)理，傳輸至ARM微處理器中的EINT0實(shí)行脈沖信號(hào)搜集；其他現(xiàn)場(chǎng)輸出的RS-232串口信號(hào)，利用電平轉(zhuǎn)換電路，完成調(diào)理進(jìn)而轉(zhuǎn)為與ARM吻合的處理器標(biāo)準(zhǔn)的TL電平，最后傳輸至ARM微處理器的UART口處理。

2.3 通訊系統(tǒng)

通訊系統(tǒng)主要是通過LPC2294中內(nèi)嵌CAN控制器，與某公司中的CTM1050T連接。CTM1050T是一種高速隔離CAN接受器，與CAN2.0、ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)要求相吻合。綜合不同系統(tǒng)，CTM1050能夠?qū)AN控制器邏輯電平轉(zhuǎn)變?yōu)镃AN總線差分電平。此外，CAN總線中2個(gè)終端中配置有1個(gè)120 Ω的電阻。如果沒有電阻，將會(huì)降低通訊的穩(wěn)定性，造成通訊故障。想要減弱現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)干擾，筆者建議采用屏蔽雙絞線。

3 系統(tǒng)軟件分析

3.1 CAN控制器的初始化

CAN控制器的初始化需要在復(fù)位環(huán)境下實(shí)現(xiàn)。初始化是基于CAN控制器寄存器錄入控制的，可實(shí)現(xiàn)CAN控制器控制模式的包含軟件復(fù)位、通訊波特率、配置CAN工作模式、錯(cuò)誤警告等。

3.2 數(shù)據(jù)信息的接收

數(shù)據(jù)信息由CAN總線至CAN的接收緩沖是通過CAN控制自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，接收流程能從接收緩沖區(qū)搜集所需的數(shù)據(jù)信息。接收流程能通過中斷、查詢等形式，在一段時(shí)間中，想要提升效率，可以選擇中斷。在中斷服務(wù)子流程內(nèi)，讀取CANCR寄存器，進(jìn)而確定是否有接收中斷標(biāo)志。如果有，則選擇接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。想要避免接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)溢出，筆者建議創(chuàng)造循環(huán)接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，進(jìn)而得出總線數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，將CAN總線技術(shù)與汽車檢測(cè)線融合，可加快汽車檢測(cè)速度、簡(jiǎn)化安裝流程等，從而降低成本投入。筆者分別從汽車檢測(cè)線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、汽車檢測(cè)線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件方面對(duì)CAN總線的汽車檢測(cè)計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行了分析，CAN總線控制能夠適用于汽車檢測(cè)中，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]景曉峰.基于CAN總線的汽車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（05）.

[2]張文康，馬曉晴.基于CAN總線的電動(dòng)汽車車燈控制系統(tǒng)研究[J].電子世界，2016（11）.

〔編輯：張思楠〕