基于車(chē)載CAN總線(xiàn)的倒車(chē)雷達單元設計

摘要：倒車(chē)雷達在汽車(chē)中得到廣泛應用，但沒(méi)有與車(chē)載CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相聯(lián)系，造成其功能不完善。用PIC18F258單片機設計一個(gè)倒車(chē)雷達單元，使倒車(chē)雷達能夠被車(chē)栽網(wǎng)絡(luò )識別，實(shí)現與CAN總線(xiàn)的數據通信與資源共享，完成倒車(chē)雷達的自動(dòng)剎車(chē)功能。
關(guān)鍵詞：CAN總線(xiàn)；倒車(chē)雷達；PIC18F258；報文

0 引言
目前的汽車(chē)電子領(lǐng)域中，倒車(chē)雷達普遍采用超聲波測距原理，通過(guò)單片機計算出障礙物與車(chē)的距離并顯示和報警。但大多數這類(lèi)產(chǎn)品都是獨立的控制單元，無(wú)法與CAN總線(xiàn)接軌，所以只能作為一種倒車(chē)安全輔助裝置。用PIC18F258單片機設計一個(gè)倒車(chē)雷達單元使其與車(chē)載CAN網(wǎng)絡(luò )接軌，這樣可以將實(shí)測的車(chē)與障礙物的距離信息以報文形式發(fā)送給車(chē)載CAN總線(xiàn)上的其他控制單元，以實(shí)現其必要的功能。當車(chē)與障礙物距離小于某一值時(shí)，通過(guò)制動(dòng)單元實(shí)現自動(dòng)制動(dòng)功能，保證車(chē)輛倒車(chē)安全；CAN總線(xiàn)上儀表控制單元接收到車(chē)與障礙物距離信息后，可將其距離顯示出來(lái)；CAN總線(xiàn)上語(yǔ)音設備接收到信息后，可根據距離大小實(shí)現不同頻率分級語(yǔ)音報警。這樣實(shí)現了倒車(chē)雷達單元在CAN總線(xiàn)上與其相關(guān)單元的數據共享，擴展了倒車(chē)雷達的功能，同時(shí)也提高了倒車(chē)的安全性。

1 CAN總線(xiàn)與車(chē)載CAN網(wǎng)絡(luò )通信
1．1 CAN總線(xiàn)
CAN總線(xiàn)是一種保密性很高的現場(chǎng)總線(xiàn)，是德國B(niǎo)osch公司在20世紀80年代初為解決現代汽車(chē)中眾多的控制和測試儀器之間的數據交換而開(kāi)發(fā)的一種有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò )。它具有以下特點(diǎn)：
(1)總線(xiàn)以多主方式工作，系統柔性好，通信方式靈活，且不用占地址等單元信息；
(2)CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上的單元信息分不同的優(yōu)先級，可滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求，所有的信息發(fā)送都以固定格式發(fā)送；
(3)采用非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò )負載很重的情況下也不會(huì )出現網(wǎng)絡(luò )癱瘓狀況；
(4)只通過(guò)報文濾波可以實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)、一對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式接收傳送數據；
(5)通信速率與距離成反比，5 Kb／s以下速率直接通信可達10 km，40 m內通信最高速率可達1 Mb／s；
(6)具有錯誤檢測功能、錯誤通知功能、錯誤恢復功能；
(7)CAN總線(xiàn)單元在出現嚴重錯誤情況下會(huì )自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以便總路線(xiàn)上其他單元的操作不受影響；
(8)CAN總線(xiàn)單元數理論上可以是無(wú)數個(gè)，但一般受通信速率限制，單元越多，通信速率越低，所以單元數還是有限的。
1．2 車(chē)載CAN網(wǎng)絡(luò )通信
現代汽車(chē)內部的主要控制單元有：發(fā)動(dòng)機控制單元、ABS控制單元、安全氣囊控制單元、自動(dòng)變速器控制單元、儀表管理單元、車(chē)窗控制單元、牽引力控制單元、故障診斷單元、中控門(mén)鎖單元、座椅調節單元、照明控制單元、空調控制單元、雨括控制單元、后視鏡控制單元等。這些控制單元通過(guò)CAN總線(xiàn)構成一個(gè)實(shí)時(shí)通信控制網(wǎng)絡(luò )，如圖1所示。

網(wǎng)絡(luò )中各控制單元發(fā)出的控制指令必須迅速、可靠、及時(shí)地得到響應，否則輕則就有可能使車(chē)輛局部控制失靈，重則就有可能發(fā)生車(chē)毀人亡的重大事故。若整輛汽車(chē)的所有控制單元都連接在一個(gè)CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上，所有的控制單元都通過(guò)一對CAN網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)進(jìn)行通信，很容易出現總線(xiàn)上工點(diǎn)過(guò)多，通信速率下降，系統實(shí)時(shí)響應速度下降，將導致關(guān)鍵控制部位的實(shí)時(shí)響應速度得不到保證。因此在對汽車(chē)上各控制單元的實(shí)時(shí)性分析之后，根據各控制單元對實(shí)時(shí)性的要求不同，設計了高、低兩個(gè)速率不同的CAN通信網(wǎng)絡(luò )。將實(shí)時(shí)性要求嚴格、可靠性要求高的發(fā)動(dòng)機控制單元、倒車(chē)雷達控制單元(本課題設計部分)、ABS控制單元、自動(dòng)變速器控制單元和安全氣囊控制單元組成高速CAN通信網(wǎng)絡(luò )，將實(shí)時(shí)性要求相對較低的中控門(mén)鎖控制單元、電動(dòng)座椅調節單元、電動(dòng)車(chē)窗控制單元、后視鏡控制單元、雨括控制單元和照明燈控制單元等組成低速CAN通信網(wǎng)絡(luò )，并配置中央控制器(網(wǎng)關(guān))將這兩個(gè)速率不同的CAN通信網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)，實(shí)現全部節點(diǎn)之間的數據共享。高速CAN網(wǎng)絡(luò )的傳輸速率達到500 Kb／s，低速CAN網(wǎng)絡(luò )的傳輸速率大約是10～125 Kb／s。圖1中總線(xiàn)兩端應接抑制反射的120 Ω的終端匹配電阻，如果不接終端電阻，會(huì )使得數據通信的抗干擾性及可靠性大大降低，甚至無(wú)法通信。