基于CAN總線(xiàn)的車(chē)身電器控制系統網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗臺設計

摘要：某CAN總線(xiàn)的車(chē)身電器控制系統網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗臺節點(diǎn)的設計存在不足，如節點(diǎn)偏大不便于車(chē)載及節點(diǎn)劃分不合理等。主要針對該實(shí)驗臺的硬件接口電路部分進(jìn)行優(yōu)化設計。以對接口電路核心元件重新優(yōu)化選型為基礎，結合硬件功能及所選器件運行環(huán)境重新編制程序。通過(guò)實(shí)驗驗證了該方案的可行性，使節點(diǎn)更實(shí)用，功能更完善，為基于CAN總線(xiàn)的車(chē)身電器控制系統硬件接口電路的設計提供了新思路，同時(shí)為教學(xué)工作提供了良好的實(shí)驗設備。
關(guān)鍵詞：CAN總線(xiàn)；車(chē)身電器；控制網(wǎng)絡(luò )；優(yōu)化設計

汽車(chē)上的電子裝置隨著(zhù)汽車(chē)電子的發(fā)展日益增多，仍采用傳統的通信模式必然導致汽車(chē)電器布線(xiàn)復雜，維修檢測困難等問(wèn)題。而CAN總線(xiàn)的提出為解決此問(wèn)題提出了可能。CAN(C0ntmller Area Network)總線(xiàn)是20世紀80年代德國B(niǎo)osch公司為實(shí)現現代汽車(chē)上眾多電子模塊相互間的通信而提出的一種串行通信協(xié)議，是目前唯一具有國際統一標準的總線(xiàn)。但由于國內關(guān)于CAN總線(xiàn)的研究起步很晚，至今國產(chǎn)化的產(chǎn)品不多。因此文獻基于科研教學(xué)及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的多重目的，研制開(kāi)發(fā)了基于CAN總線(xiàn)的車(chē)身電器控制系統實(shí)驗臺。該實(shí)驗臺以CAN總線(xiàn)為基礎，以某汽車(chē)車(chē)身電器為對象簡(jiǎn)化了汽車(chē)車(chē)身電器的控制網(wǎng)絡(luò )，減少了線(xiàn)束，實(shí)驗也證明了所開(kāi)發(fā)系統的正確性和CAN總線(xiàn)取代傳統車(chē)身線(xiàn)束的可行性。該實(shí)驗臺的成功開(kāi)發(fā)其現實(shí)意義很重要，但也存在以下不足之處應加以改進(jìn)：1)試驗臺將車(chē)燈控制節點(diǎn)分為前燈、后燈2個(gè)節點(diǎn)，這樣在通信中不僅沒(méi)有完全利用單片機的接口，還要考慮前后節點(diǎn)的優(yōu)先權，把軟件的設計復雜化。2)單片機引腳電流過(guò)小不足以驅動(dòng)大功率的車(chē)燈和車(chē)門(mén)電機等功率器件，該試驗臺選用驅動(dòng)芯片、繼電器和保險絲來(lái)實(shí)現功能，這樣設計接口電路使節點(diǎn)的總體體積偏大，不便車(chē)載。本文主要針對以上2個(gè)問(wèn)題提出解決方案，先從總體上對節點(diǎn)重新分類(lèi)設計，基于A(yíng)T89S52微處理器和CAN控制器SJAl000重新構建硬件環(huán)境，然后以AT89S52為核心，結合所選器件的運行環(huán)境改進(jìn)程序。

1 車(chē)身電器控制系統節點(diǎn)分類(lèi)及其功能
該控制系統將車(chē)身電器分為上位機轉換節點(diǎn)、開(kāi)關(guān)控制節點(diǎn)、車(chē)燈控制節點(diǎn)、車(chē)門(mén)控制節點(diǎn)4類(lèi)。各類(lèi)節點(diǎn)所包含的電器設備及要傳輸的信號如下：1)上位機轉換節點(diǎn)：將CAN協(xié)議信號轉換為RS232協(xié)議信號輸出，由上位機的串口接收；2)開(kāi)關(guān)控制節點(diǎn)：燈具開(kāi)關(guān)節點(diǎn)需要的各開(kāi)關(guān)輸入，通過(guò)單片機將物理的開(kāi)關(guān)信號轉換為數據信號；3)車(chē)燈控制節點(diǎn)：接收總線(xiàn)上傳來(lái)的可控數據，并將數據轉換后控制車(chē)燈各燈具的狀態(tài)，控制的車(chē)身電器主要是遠光燈、近光燈、霧燈、轉向燈、倒車(chē)燈、剎車(chē)燈等燈具；4)車(chē)門(mén)控制節點(diǎn)：控制車(chē)門(mén)的開(kāi)關(guān)輸入及玻璃升降電機的輸出。節點(diǎn)的分類(lèi)及功能如圖1所示。

2 系統硬件電路設計
硬件通訊電路部分由單片機AT89S52、CAN控制器SJAl000、CAN收發(fā)器PCA82C250連接組成。任何類(lèi)型的節點(diǎn)其硬件設計中都由該通訊電路和接口電路組成，CAN控制器及收發(fā)器與單片機連接電路如圖2所示。為使總線(xiàn)上有信號時(shí)，系統能夠快速響應，單片機與SJAl000采用獨立
的晶振。SJAl000的晶振頻率為16 MHz，單片機的晶振頻率為12 MHz，這樣可使CAN控制器接收或發(fā)送數據速度快于單片機的處理速度，總線(xiàn)傳來(lái)的數據或待發(fā)送到總線(xiàn)的數據可暫存于SJA1000的緩沖器中，等待單片機處理或自動(dòng)向總線(xiàn)發(fā)送。