基于LabVIEW 和J1939 協(xié)議的CAN 總線(xiàn)通訊平臺開(kāi)發(fā)

　　軟件設計

　　基于J1939 協(xié)議的CAN 總線(xiàn)報文收發(fā)多任務(wù)處理流程，如圖3 所示，采用生產(chǎn)者/消費者循環(huán)數據結構。生產(chǎn)者循環(huán)使用“元素入隊列”函數向報文簇隊列中添加數據，消費者循環(huán)使用“元素出隊列”函數從報文簇隊列中移出數據。循環(huán)間采用隊列的方式進(jìn)行通信，避免多任務(wù)處理競爭狀態(tài)，當生產(chǎn)數據比消費處理數據的速度快時(shí)，隊列的緩沖作用保證報文數據不丟失?！　?/p>

 

　　建立接收報文ID 解析過(guò)濾的識別方法。確定報文標識符ID 的枚舉型狀態(tài)變量識別報文，根據狀態(tài)變量條件結構過(guò)濾報文。

　　PDU1、PDU2 格式單幀報文全部入隊列，數據場(chǎng)大于8 字節的對話(huà)式、廣播式多幀報文按J1939協(xié)議多幀數據合成重組后入隊列，其它無(wú)數據場(chǎng)的報文幀舍去，處理完的接收報文簇分解后出隊列計算、存貯和顯示。

　　廣播幀報文接收合成，首先進(jìn)行TP.CM-BAM 命令幀解析，提取EECU 發(fā)送報文的PGN 和幀數，其次對接收的TP.DT-BAM 數據幀組報文刪除幀序號，通過(guò)替換數組子集對接收報文合成重組，還原PGN 標識的數據長(cháng)度大于8 字節的廣播幀報文。

　　建立發(fā)送報文ID 解析封裝的識別方法。報文解析首先確定幀類(lèi)型狀態(tài)變量，其次根據狀態(tài)變量的條件判斷，進(jìn)行報文格式的封裝定義。

　　數據場(chǎng)小于或等于8 字節的PDU1、PDU2 單幀發(fā)送報文直接入隊列，數據場(chǎng)大于8 字節的對話(huà)式、廣播式多幀報文按J1939 協(xié)議多幀數據處理打包封裝簇合成后入隊列，處理完的J1939 發(fā)送報文簇分解后出隊列并寫(xiě)入CAN 口。

　　廣播幀報文發(fā)送封裝，ID 解析將發(fā)送報文的PGN 封裝在廣播報文命令幀標識符ID-TP.CM 中，報文數組解析進(jìn)行字節數和幀數計算，創(chuàng )建幀序號加報文子集的8 字節多幀數組，與數據幀標識符ID-TP.DT 打包封裝簇合成TP.DT-BAM，TP.CM-BAM 與TP.DT-BAM 組成廣播幀格式報文。

　　應用效果

　　在整車(chē)電環(huán)境的半實(shí)物仿真報文接收測試試驗中，應用圖4 所示的基于LabVIEW 和J1939 協(xié)議的CAN 總線(xiàn)通訊平臺，與Vector CANoe 模塊在同一時(shí)間段比對測試，接收的某型號發(fā)動(dòng)機穩態(tài)工況EECU 報文如圖5 所示，一秒內接收EECU 發(fā)出的526 幀報文，比對測試接收的報文無(wú)丟失現象。

　　發(fā)動(dòng)機燃油消耗量報文，實(shí)時(shí)反映了發(fā)動(dòng)機燃油經(jīng)濟性，在商用車(chē)J1939 協(xié)議CAN 總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，分別被車(chē)輛VECU 接收，作為換擋控制策略控制自動(dòng)變速箱汽車(chē);組合儀表ECU 接收并實(shí)時(shí)顯示，提示駕駛員形成良好的駕駛習慣，操縱汽車(chē)達到最佳燃油經(jīng)濟性的路況行駛。為使發(fā)動(dòng)機獲得最佳的動(dòng)力性、經(jīng)濟性和兼顧排放達標，需要對發(fā)動(dòng)機電控單元EECU 進(jìn)行標定匹配，獲得最佳噴油脈寬的標定參數。標定之后做比對試驗，驗證EECU 的標定效果。

　　發(fā)動(dòng)機穩態(tài)工況試驗，能夠反映車(chē)輛的等速工況;而發(fā)動(dòng)機變工況瞬態(tài)試驗，能夠模擬實(shí)際道路循環(huán)中發(fā)動(dòng)機狀態(tài)。通過(guò)將實(shí)時(shí)報文油耗和實(shí)際測量瞬態(tài)油耗的對比，研究?jì)烧咧g的對應吻合關(guān)系，判斷發(fā)動(dòng)機EECU 的控制效果?！　?/p>

 

　　某型號發(fā)動(dòng)機十工況臺架試驗瞬態(tài)油耗比對測量曲線(xiàn)見(jiàn)圖6 所示，從J1939 協(xié)議CAN 總線(xiàn)接收并解析的EECU 油耗報文數據，與臺架油耗儀實(shí)測數據在發(fā)動(dòng)機低負荷時(shí)存在差異，即發(fā)動(dòng)機低負荷時(shí)實(shí)際噴油量較小，設定噴油量與實(shí)際噴油量的差異值較大。這個(gè)差異是因為發(fā)動(dòng)機低負荷共軌軌壓波動(dòng)較大，導致噴油量波動(dòng)變化而客規存在。兩條曲線(xiàn)總體吻合一致，通過(guò)CAN 總線(xiàn)接收的發(fā)動(dòng)機噴油目標值，與實(shí)際測量值接近，且變化趨勢和時(shí)序同步，反映了發(fā)動(dòng)機EECU 標定匹配獲得了最佳噴油脈寬的目標值。

　　總結

　　基于LabVIEW 和J1939 協(xié)議的NI PXI 模塊化系統架構的CAN 總線(xiàn)通訊平臺的開(kāi)發(fā)，建立了NICAN 模塊在商用車(chē)CAN 總線(xiàn)通訊的應用基礎，項目具有推廣和商品應用前景。在發(fā)動(dòng)機臺架試驗、整車(chē)電環(huán)境半實(shí)物仿真分析中，實(shí)現對CAN 總線(xiàn)報文信息的過(guò)濾識別、合成接收、封裝發(fā)送、存貯、解析計算及實(shí)時(shí)顯示。

　　應用LabVIEW 軟件平臺強大的數學(xué)分析運算及隊列處理能力，以及適應整車(chē)苛刻測試環(huán)境的NI PXI 儀器及CAN 接口模塊，滿(mǎn)足試驗工況對CAN 總線(xiàn)報文信息解析的功能需求，同時(shí)實(shí)現對報文數據與NI PXI 儀器其它測量參數同步采樣，試驗數據比對分析處理具有實(shí)時(shí)性和真實(shí)性。