CAN總線在汽車計算機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

孫慶

摘要：CAN總線在汽車計算機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究具有十分重要的意義。本文對CAN總線在汽車計算機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用這一課題進行了分析，主要介紹了CAN總線技術(shù)的主要內(nèi)容，同時還對CAN總線汽車計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容以及研究方法進行了闡述，最后對研究結(jié)果進行了分析和探討。結(jié)果表明，CAN總線的應(yīng)用有利于汽車計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和數(shù)據(jù)信息的有效傳輸。筆者認(rèn)為CAN總線技術(shù)所構(gòu)建的汽車計算機控制系統(tǒng)具有較高的可行性，但仍存在一定的問題。

關(guān)鍵詞：CAN總線;汽車;計算機;控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP273.5 ? 文獻標(biāo)識碼：A ? 文章編號：1672-9129（2018）15-0034-02

Abstract： The application research of CAN bus in automotive computer control system is of great significance. This paper analyzes the application of CAN bus in automotive computer control system， mainly introduces the main content of CAN bus technology， and also expounds the main content and research method of CAN bus computer control system design. The research results were analyzed and discussed. The results show that the application of CAN bus is beneficial to the stable operation of the computer control system and the effective transmission of data information. The author believes that the automotive computer control system constructed by CAN bus technology has high feasibility， but there are still certain problems.

Keywords： CAN bus; automobile; computer; control system

1 前言

CAN總線技術(shù)是我國汽車電子開發(fā)的決定性技術(shù)。當(dāng)下我國汽車行業(yè)中應(yīng)用最多的車載網(wǎng)絡(luò)包括CAN和LIN兩種。而CAN車載網(wǎng)絡(luò)是我國應(yīng)用最為廣泛的。在汽車計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，零部件的生產(chǎn)與CAN總線技術(shù)的有效結(jié)合至關(guān)重要。近年來，我國很多科研單位和企業(yè)開始研發(fā)各類與CAN總線息息相關(guān)的汽車電子產(chǎn)品，從而不斷促進汽車電子技術(shù)的發(fā)展并實現(xiàn)汽車行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化。

本文在國內(nèi)外相關(guān)理論的基礎(chǔ)上通過仿真實驗的方法對CAN總線在汽車計算機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用這一課題進行了分析和研究。

2 研究水平

CAN總線技術(shù)所應(yīng)用的通信網(wǎng)絡(luò)相比普通的通信網(wǎng)絡(luò)來說，其穩(wěn)定性、簡便性和實時性都較好。CAN總線技術(shù)可以實現(xiàn)更高的通信速度。CAN總線技術(shù)還可以對控制系統(tǒng)進行多元訪問，同時，這一技術(shù)還可以實現(xiàn)有序的信息傳輸并進行數(shù)據(jù)的多點傳送。

CAN總線在汽車計算機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢主要包括以下幾點。首先，CAN總線技術(shù)可以實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間數(shù)據(jù)的持續(xù)傳輸。其次，CAN總線技術(shù)可以有效縮短汽車控制系統(tǒng)的研發(fā)周期。CAN總線通過CAN收發(fā)器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這一技術(shù)優(yōu)勢很好地避免了原有通信網(wǎng)絡(luò)的短路問題。這一優(yōu)勢不但降低了研發(fā)難度，而且縮短了開發(fā)周期。

3 技術(shù)原理

3.1基于CAN總線的汽車控制系統(tǒng)設(shè)計。CAN總線在汽車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是為了解決汽車運行中的各種儀器和傳感器之間的數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)膯栴}。發(fā)動機控制系統(tǒng)主要是對汽車的點火、運行和廢氣循環(huán)進行控制。當(dāng)發(fā)動機工作時，根據(jù)各傳感器測得的空氣流量、排氣管含氧量、進氣溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編好的運算程序進行運算，然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進行比較和判斷再調(diào)整供油量。

CAN總線汽車控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)方案包括以下幾種。第一種是不需要汽車拖車并保證網(wǎng)絡(luò)荷載符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，將所有節(jié)點設(shè)置在同一條CAN總線上。在這種網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計的情況下，所有的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)的傳輸均由同一條CAN總線來完。第二種是將汽車控制系統(tǒng)的單元進行多元化處理，這一網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案主要是將汽車內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)進行橋接分割最終實現(xiàn)提升網(wǎng)路傳輸速率的目的。第三種方案需要拖車系統(tǒng)的輔助，同時也會通過橋接器來實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的有效分流。

3.2 汽車計算機控制系統(tǒng)的建模與仿真。汽車計算機控制系統(tǒng)模型的構(gòu)建與仿真主要是為了通過實驗來提升汽車運行的效率并降低汽車尾氣的輸出。汽車計算機控制系統(tǒng)模型主要包括發(fā)動機和控制器的損失的影響和相關(guān)范圍。一般來說，汽車計算機控制系統(tǒng)模型的構(gòu)建中功率損失、轉(zhuǎn)速和輸出速率等因素的設(shè)定十分重要。通常來說，汽車計算機控系統(tǒng)的模型構(gòu)建需要對系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)進行設(shè)定，然后根據(jù)不同的子系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)速和運行效率的測試，最后，根據(jù)實驗結(jié)果合理構(gòu)建計算機控制系統(tǒng)的模型。CAN總線汽車計算機控制系統(tǒng)的建模與仿真需要對發(fā)動機的額定電壓進行合理選擇。同等輸出功率的情況下，電壓越大，電流越小。可見，電壓較高的系統(tǒng)所需要的電流值較低，這一類系統(tǒng)可以在元件選擇方面較為簡單。相反，電壓較低的系統(tǒng)需要較高的電流值，則需要選擇承受能力較強的蓄電池作為發(fā)電源。而發(fā)動機系統(tǒng)的額定電壓會因輸出功率的增加而不斷提升。因此，發(fā)動機系統(tǒng)的額定電壓與輸出功率成正比關(guān)系。

4 結(jié)果分析與討論

數(shù)據(jù)表明，本文提出的應(yīng)用CAN總線技術(shù)所構(gòu)建的汽車計算機控制系統(tǒng)的循環(huán)工況時間、距離、平均速度和最大速度可以滿足不同類型的汽車的使用要求。由此可以看出，CAN總線技術(shù)的應(yīng)用對于汽車運行整體性能的提升具有一定的積極促進作用。

節(jié)點通信的實驗可以對汽車計算機控制系統(tǒng)的有效性進行合理的評估和分析。從仿真實驗結(jié)果的角度來說，CAN總線汽車計算機控制系統(tǒng)不存在汽車內(nèi)部環(huán)境的干擾。但是，在實際應(yīng)用過程中，汽車內(nèi)部環(huán)境的干擾是不可避免的。通過實際應(yīng)用的驗證，我們發(fā)現(xiàn)CAN總線汽車計算機控制系統(tǒng)在真正的使用過程中所受到的干擾程度較低。這就在很大程度上證明了CAN總線具有較高的數(shù)據(jù)傳輸能力并能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

5 總結(jié)

CAN總線汽車計算機控制系統(tǒng)的研究具有十分重要的意義。在CAN總線汽車計算機控制系統(tǒng)的研究過程中，應(yīng)用CAN總線技術(shù)所構(gòu)建的汽車計算機控制系統(tǒng)的循環(huán)工況時間、距離、平均速度和最大速度可以滿足不同類型的汽車的使用要求。由此可以看出，CAN總線技術(shù)的應(yīng)用對于汽車運行整體性能的提升具有一定的積極促進作用。而應(yīng)用CAN總線技術(shù)所構(gòu)建的汽車計算機控制系統(tǒng)有利于汽車系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。綜上所述，筆者認(rèn)為CAN總線技術(shù)所構(gòu)建的汽車計算機控制系統(tǒng)具有較高的可行性，但仍存在一定的問題。因此，在今后的汽車控制系統(tǒng)設(shè)計的過程中，工作人員可以從節(jié)點安排和軟硬件設(shè)計兩個方面不斷提升汽車控制系統(tǒng)的整體性能。

參考文獻：

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