基于CAN總線(xiàn)的客車(chē)信息集成系統的設計

1 引言

隨著(zhù)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車(chē)電子技術(shù)也迅速的發(fā)展了起來(lái)，汽車(chē)上各種電子控制單元的數目也不斷地增加，連接導線(xiàn)顯著(zhù)增多，因而提高控制單元間通信的可靠性和降低導線(xiàn)成本已成為迫切需要解決的問(wèn)題。在20世紀80年代，以研發(fā)和生產(chǎn)汽車(chē)電子產(chǎn)品著(zhù)稱(chēng)的德國bosch 公司針對此問(wèn)題開(kāi)發(fā)了can總線(xiàn)協(xié)議，這種多主網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，它的基礎是無(wú)破壞性仲裁機制，使得總線(xiàn)能以最高優(yōu)先權訪(fǎng)問(wèn)報文而沒(méi)有任何延時(shí)。can作為標準車(chē)載網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，其在汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )化應用的進(jìn)程中起著(zhù)橋梁和紐帶的作用，將城市客車(chē)信息集成采集提高到一個(gè)新的層次。

2 城市客車(chē)信息集成控制系統概述

城市客車(chē)信息集成控制系統是建立在汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)的基礎上，從控制對象分，可以將城市客車(chē)信息集成控制系統分成動(dòng)力傳動(dòng)電子系統、安全與底盤(pán)電子系統和車(chē)身電子系統?？刂葡到y框圖用圖1表示。

圖1 城市客車(chē)信息集成控制框圖

動(dòng)力傳動(dòng)電子系統由eec(engine electronic control發(fā)動(dòng)機電子控制)、ect(electronic control transmission電子控制變速器)、電子控制動(dòng)力轉向等組成;儀表顯示的信息來(lái)源于動(dòng)力傳動(dòng)電子系統，將駕駛信息集中顯示于儀表盤(pán)，顯示駕駛過(guò)程中與客車(chē)行駛有關(guān)的信息量，如車(chē)速、轉速、里程、油量、水溫、故障報警等;安全與底盤(pán)電子系統包括abs(anti-lock brake system 防抱死制動(dòng)控制)、asr(anti-slide retractor驅動(dòng)防滑控制)、sab(safety air bag安全氣囊控制)、ccs(cruise control system巡航控制)、緩速器、懸架系統控制等;信號控制與車(chē)身電子系統組成單元有關(guān)，控制著(zhù)自動(dòng)門(mén)窗、車(chē)燈、空調、刮水器、音像設備、電子監視器、電動(dòng)后視鏡、車(chē)頂窗。

3 系統結構設計

3.1 信息集成控制系統

信息集成控制系統是整個(gè)城市客車(chē)信息集成控制系統的核心，其任務(wù)是綜合應用汽車(chē)電子控制技術(shù)、車(chē)載網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和智能控制技術(shù)，實(shí)現城市客車(chē)各ecu的信息共享和關(guān)聯(lián)實(shí)時(shí)控制，以達到整體提高城市客車(chē)安全性、舒適性的目的，減少對駕駛員技能的依賴(lài)度。

從信息交流角度看，城市客車(chē)信息集成控制系統分成動(dòng)力總成控制子系統和車(chē)身控制子系統。動(dòng)力總成控制子系統包括發(fā)動(dòng)機控制系統、底盤(pán)控制系統。車(chē)身控制子系統包括車(chē)身電子系統和儀表盤(pán)控制系統。動(dòng)力總成控制子系統內部信息交流頻繁，對控制信息的實(shí)時(shí)性要求極高;而車(chē)身控制子系統信息的交流相對于動(dòng)力總成控制子系統，實(shí)時(shí)性要求相對較低。動(dòng)力總成控制子系統和車(chē)身控制子系統之間也存在信息交流。如果采用單總線(xiàn)結構，即所有ecu都連接在同一can總線(xiàn)上，兩個(gè)子系統的信息傳輸疊加，必然會(huì )增加網(wǎng)絡(luò )的負載，降低了控制信息的實(shí)時(shí)性。我們采用雙總線(xiàn)結構，動(dòng)力總成控制子系統采用高速can，信息傳輸速率達500kb/s，車(chē)身控制子系統采用低速can，信息傳輸速率達100kb/s，兩者之間少量的信息交流通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)現。網(wǎng)關(guān)是城市客車(chē)信息集成控制系統的核心，也是綜合控制的基礎，主要功能是對各種信息進(jìn)行分析處理，并發(fā)出指令，協(xié)調汽車(chē)各控制單元及電器設備的工作。城市客車(chē)信息集成控制系統的拓撲結構如圖2所示。

圖2 城市客車(chē)信息集成控制系統拓撲結構