基于PFAutoECU-B5的《汽車電腦與總線測試診斷技術(shù)》課程工學(xué)一體化教學(xué)改革

鄧炯鋒

（廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車學(xué)院，廣東 廣州 510515）

基于PFAutoECU-B5的《汽車電腦與總線測試診斷技術(shù)》課程工學(xué)一體化教學(xué)改革

鄧炯鋒

（廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車學(xué)院，廣東 廣州 510515）

車載電控單元（ECU）的數(shù)量日益增多，以CAN總線為代表的車用總線通信系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，汽車電腦與總線相關(guān)課程的改革迫在眉睫，筆者提出了基于PFAutoECU-B5的理實(shí)一體化教學(xué)改革設(shè)計(jì)，理論與實(shí)踐教學(xué)對分，學(xué)生動手機(jī)會多，操作熟練度顯著提升，教學(xué)效果改善明顯。

汽車電腦；CAN總線；測試診斷；一體化；教學(xué)改革

1 引言

伴隨著汽車電子技術(shù)的快速發(fā)展，車載電控單元（ECU）的數(shù)量日益增多，車內(nèi)外數(shù)據(jù)交換量大幅度提升，汽車總線技術(shù)的應(yīng)用可以避免電子設(shè)備和電控單元的劇增帶來線束數(shù)量的驟增，在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。以CAN總線為代表的車用總線通信系統(tǒng)，將各個(gè)ECU連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以共享的方式傳送數(shù)據(jù)和信息，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字通信與控制功能[1]。

根據(jù)傳輸速率要求的不同，車用CAN總線系統(tǒng)可分為三類：(1)動力CAN，速率為500Kbit/s；(2)舒適CAN，速率為100Kbit/s；(3)信息娛樂系統(tǒng)CAN，速率為100Kbit/s[2]。目前，很多高職院校汽車電子技術(shù)專業(yè)都開設(shè)了汽車電腦與總線相關(guān)課程，內(nèi)容基本涵蓋了上述各類汽車CAN總線的技術(shù)協(xié)議、組成、數(shù)據(jù)傳輸原理、結(jié)構(gòu)原理、故障診斷與檢修等。因?yàn)槠嘋AN技術(shù)相關(guān)課程是理論性和實(shí)踐性都比較強(qiáng)的，其教學(xué)重點(diǎn)都應(yīng)該會放在CAN總線控制系統(tǒng)原理與診斷上。而CAN總線技術(shù)是一門跨學(xué)科的產(chǎn)物，融合了計(jì)算機(jī)、電子信息、車輛工程、汽車運(yùn)用與維修等多個(gè)學(xué)科[3]，技術(shù)新、更新快、種類多、太抽象、難理解，因此要求授課老師必須具有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，要熟練掌握各種總線的技術(shù)特點(diǎn)、開發(fā)方法等，進(jìn)而充分利用特點(diǎn)對比法、共性分析法進(jìn)行教學(xué)。

2 汽車電腦與總線相關(guān)課程教學(xué)方法

汽車電腦與總線相關(guān)課程在教學(xué)方法選取上應(yīng)以理實(shí)一體化為宜。例如文獻(xiàn)4以《汽車總線技術(shù)》課程改革為突破口，開展汽車總線教學(xué)做一體化實(shí)訓(xùn)室建設(shè)[4]。其中，汽車電腦部分，可利用proteus軟件設(shè)計(jì)一些實(shí)例進(jìn)行講解演示，這種方式比較生動形象，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[5]。而對于汽車總線部分，為彌補(bǔ)汽車總線技術(shù)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的不足，有的學(xué)校則專門成立科研團(tuán)隊(duì)，以大眾帕薩特車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)物元器件為基礎(chǔ)，構(gòu)建車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的模擬運(yùn)行裝置，同時(shí)通過校企深度合作，開發(fā)課程資源[6]。也有人針對基于CAN總線的車身控制系統(tǒng)綜合測試及教學(xué)演示的需要在分析現(xiàn)有平臺的基礎(chǔ)上，給出了一個(gè)用于車身CAN總線的信息綜合分布式控制監(jiān)督管理以及自動監(jiān)測的虛擬試驗(yàn)平臺[7]。筆者所在的學(xué)校則主要采用了一套基于大眾帕薩特B5總線系統(tǒng)的汽車電腦與總線技術(shù)實(shí)訓(xùn)設(shè)備PFAutoECUB5汽車CAN總線實(shí)訓(xùn)臺架系統(tǒng)。

3 基于PFAutoECU-B5汽車CAN總線實(shí)訓(xùn)臺架系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

如前所述，汽車電腦與總線課程宜采用理實(shí)一體化教學(xué)方法，課程總學(xué)時(shí)為72學(xué)時(shí)，其中實(shí)踐學(xué)時(shí)為36學(xué)時(shí)。

PFAutoECU-B5系統(tǒng)由16個(gè)ECU組成，每個(gè)ECU為一個(gè)聯(lián)網(wǎng)但具備獨(dú)立控制功能的電子控制單元，充分體現(xiàn)了基于汽車CAN總線的分布式控制系統(tǒng)優(yōu)勢。

圖1 PFautoECU-B5系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

每個(gè)電子控制單元都具有CAN總線通信功能，并都可以獨(dú)立工作或與其他單元等通過CAN總線聯(lián)網(wǎng)工作。根據(jù)每個(gè)電子控制單元在整個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的不同角色，分別組成物理層為容錯(cuò)CAN（ISO-11898-3）的舒適系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)和物理層為高速CAN（ISO-11898-2）的動力系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)。

表1 高速CAN、容錯(cuò)CAN對比表

PFAutoECU-B5系統(tǒng)涵蓋了CAN總線教學(xué)、汽車電控系統(tǒng)教學(xué)所需的軟硬件。以某中型轎車CAN網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為藍(lán)本設(shè)計(jì)的PFAutoECU-B5系統(tǒng)，輸入輸出硬件絕大多數(shù)采用實(shí)物汽車硬件，具有很好的教學(xué)易用性；CAN網(wǎng)絡(luò)參照實(shí)際汽車CAN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、控制策略，配合多個(gè)彩色液晶顯示屏顯示通信狀態(tài)、控制狀態(tài)動畫等，具備很好的汽車CAN總線實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。具體的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，主要參考了相關(guān)崗位能力需求及崗位工作任務(wù)，包括以下幾個(gè)方面：

表2 實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)

4 總結(jié)

針對汽車電腦與總線技術(shù)相關(guān)課程，有人提出了教材建設(shè)、增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)、改變教學(xué)方式和加強(qiáng)教師自身專業(yè)知識修養(yǎng)等方面的改革措施[3]。也有人提出通過LabVIEW編寫上位機(jī)測控軟件，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與多媒體技術(shù)，使遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)與操作成為現(xiàn)實(shí)[8]。

而我們則采取以特定車型的總線系統(tǒng)為模型進(jìn)行示范性教學(xué)，亦即先向?qū)W生介紹各種汽車車型所采用的總線系統(tǒng)，然后再選取一款最經(jīng)典、最具代表性的車型所采用的總線系統(tǒng)進(jìn)行理實(shí)一體化的系統(tǒng)教學(xué)。大眾車型所采用的汽車總線系統(tǒng)為CAN—BUS總線，通過網(wǎng)關(guān)將驅(qū)動總線、舒適總線、儀表總線、信息總線、診斷總線連接，最具代表性[9]。所以我們選擇了大眾的帕薩特B5系列轎車CAN總線系統(tǒng)為對象。在教學(xué)過程中，理論和實(shí)踐學(xué)時(shí)達(dá)到1：1，學(xué)生動手機(jī)會多，操作熟練度顯著提升，教學(xué)效果改善明顯。

[1]王宇嘉，陳小龍．《汽車總線通信綜合實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革與探索[J]．時(shí)代教育，2015（17）：56，62．

[2]崔幸．淺談汽車CAN總線項(xiàng)目教學(xué)法[J]．課程教育研究（新教師教學(xué)），2012（01）：25-26．

[3]吳斌．汽車總線技術(shù)教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J]．信息通信，2014(07)：285-286．

[4]楊德明．教學(xué)做一體化實(shí)訓(xùn)室建設(shè)研究——基于《汽車總線技術(shù)》課程開發(fā)[J]．電子測試，2017，(02)：120，122．

[5]鄒浙湘，王思卓，李明揚(yáng)．汽車單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J]．教育教學(xué)論壇，2012(25)：27-28．

[6]楊建良，占百春，屠曉東，等．汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)教學(xué)平臺研發(fā)與應(yīng)用[J]．中國職業(yè)技術(shù)教育，2015(11)：42-45．

[7]姚遠(yuǎn)達(dá)，徐榕．虛擬汽車CAN總線平臺的開發(fā)與研究[J]．機(jī)械，2006(06)：14-15，18．

[8]連靜，高仁璟，李琳輝，等．基于虛擬儀器的汽車空調(diào)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[J]．實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013(05)：105-108．

[9]馬理．《汽車總線診斷》課程實(shí)施學(xué)做一體化教學(xué)方法的探索研究[J]．天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報(bào)，2013(05)：93-96．

Study on the Cooperative Education Reform of the Curriculum ofAutoPC and Bus Testing Diagnosis Technology Based on theAuto CAN Testing Platform of PFAutoECU-B5

Deng Jiongfeng
(College ofAutomobile Mechanics,Guangdong Mechanical&Electrical Polytechnic,Guangzhou 510515,Guangdong)

With the increasing of the automotive ECU and the wide application of the automotive bus communication systems as the CAN bus,the education reform of the curriculums of the AutoPC and the bus technology becomes urgent.The paper provides the instructional design of theory and practice integration based on the Auto CAN Testing Platform of PFAutoECU-B5,which develops the practice opportunities.For the students,both of their operation proficiency and the education effect can be raised evidently.

AutoPC;CAN bus;testing diagnosis;integration;education reform

G712.4；U471-4

A

1008-6609(2017)07-0084-03

鄧炯鋒（1979-），男，廣東從化人，本科，助理研究員，研究方向?yàn)槠嚳梢暬虒W(xué)、汽車局域網(wǎng)研究。