基于CAN總線(xiàn)的汽車(chē)前照燈多路傳輸系統

82C250 與CAN 總線(xiàn)的接口部分采用了一定的安全和抗干擾措施。82C250 的CANH 和CANL 引腳各自通過(guò)一個(gè)5 的電阻與CAN 總線(xiàn)相連， 電阻可起到一定的限流作用， 保護82C250 免受過(guò)流的沖擊。

CANH 和CANL 與地之間并聯(lián)了2 個(gè)30 pF 的小電容， 可以起到濾除總線(xiàn)上的干擾和一定的防電磁輻射的能力。82C250 的Rs 腳上接有一個(gè)斜率電阻， 電阻大小可以根據總線(xiàn)通信速度適當調整， 一般在16~ 140 k 。

2. 3 微處理器的選擇

汽車(chē)電子控制系統的實(shí)時(shí)性是建立在微處理器的高速運算功能上的， 因此微處理器的選擇是系統設計的重要環(huán)節， 與一般的電子設備相比較， 汽車(chē)電子控制系統的微處理器特點(diǎn)在于經(jīng)常處理大量的輸入和輸出信號， 而且要實(shí)現高精度和實(shí)時(shí)控制， 因此必須能夠同時(shí)進(jìn)行多種獨立的操作。為了滿(mǎn)足這些要求， 微處理器必須具有高速計算、高速實(shí)時(shí)輸入和輸出以及多種中斷響應等特性。由于通用電子計算機電子控制系統的控制功能較為簡(jiǎn)單， 所以大多數電子控制單元( ECU ) 中主要使用8 位微處理器。在選擇微處理器上， 不僅要注重滿(mǎn)足技術(shù)要求， 還要綜合考慮成本和實(shí)用因素， 不應片面追求微處理器的高速和高位數。

本研究是對按鈕開(kāi)關(guān)的邏輯信號進(jìn)行處理， 對微處理器的控制核心CPU 的要求不高， 選用AT89C51 即可滿(mǎn)足要求。

基于CAN總線(xiàn)的汽車(chē)前照燈多路傳輸系統

3 汽車(chē)前照燈CAN 總線(xiàn)多路傳輸系統的軟件設計

多路傳輸系統的軟件設計包括CAN 節點(diǎn)的初始化、CAN 報文的發(fā)送和接收、PC 機與CAN 適配卡的通信。

3. 1 初始化

系統節點(diǎn)初始化包括: 自檢、CAN 通訊初始化、A/ D初始化、各種系統標志初始化以及看門(mén)狗初始化等。其中89C51 的CAN 控制器初始化流程如圖4所示。

圖4 CAN 初始化流程圖。

3. 2 CAN 子節點(diǎn)收發(fā)軟件設計

子節點(diǎn)主要功能是實(shí)現對按鍵信號進(jìn)行采集， 并響應主控節點(diǎn)命令， 通過(guò)CAN 總線(xiàn)向主控節點(diǎn)發(fā)送檢測點(diǎn)信息。在軟件設計上， 子節點(diǎn)采取命令應答方式， 即等待命令—分析命令類(lèi)型—發(fā)回相應數據。

系統中子節點(diǎn)在上電復位后主要工作為:

( 1) 對系統進(jìn)行初始化;( 2) 向主控節點(diǎn)發(fā)出加入請求;( 3) 主控節點(diǎn)接受請求， 并給該子節點(diǎn)一個(gè)網(wǎng)絡(luò )編號;( 4) 等待主控節點(diǎn)命令;( 5) 根據命令將監測點(diǎn)的相關(guān)數據通過(guò)CAN 總線(xiàn)發(fā)送給主控節點(diǎn)。

因此， 子節點(diǎn)的主要流程如圖5 所示。

3. 3 主控節點(diǎn)軟件設計

主控節點(diǎn)軟件采用事件驅動(dòng)方式， 事件信號由各種中斷信號產(chǎn)生; CPU 在進(jìn)入中斷處理程序后， 僅僅判斷事件類(lèi)型， 設置相應的事件標志位， 并不對事件做任何處理; 主控節點(diǎn)主程序將循環(huán)讀取事件標志， 并轉入相應的事件處理程序。

主控節點(diǎn)具有兩種工作模式。一種是系統中存在上位機， 上位機作為命令發(fā)出點(diǎn)， 主控節點(diǎn)處于被動(dòng)控制模式。此時(shí)， 主控節點(diǎn)的工作是通過(guò)RS 232 接收上位機的命令， 分析命令的目的節點(diǎn)， 并將命令通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò )發(fā)送給目的節點(diǎn); 同時(shí)， 主控節點(diǎn)檢測CAN 網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)數據， 將節點(diǎn)發(fā)出的數據通過(guò)RS 232 發(fā)送給上位機; 重復以上流程直到工作方式發(fā)生改變。在這種方式下主控節點(diǎn)的主要工作流程如圖6 所示。

圖6 被動(dòng)控制狀態(tài)流程。

當系統中不存在上位機或上位機發(fā)出脫離系統命令后， 主控節點(diǎn)進(jìn)入主動(dòng)控制工作模式。在這種狀態(tài)中， 命令發(fā)送者為主控節點(diǎn)， 主控節點(diǎn)可通過(guò)定時(shí)器事件輪循查詢(xún)各節點(diǎn)工作狀態(tài); 響應鍵盤(pán)事件， 并根據用戶(hù)輸入的命令向目標節點(diǎn)發(fā)出命令或響應相應子節點(diǎn)的數據; 通過(guò)LED 燈顯示子節點(diǎn)工作狀態(tài)。

兩種工作模式間可以通過(guò)上位機發(fā)出命令、用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入命令以及主控節點(diǎn)查詢(xún)上位機工作狀態(tài)異常( 如在被動(dòng)狀態(tài)中， 上位機長(cháng)時(shí)間沒(méi)有命令) 等幾種方式切換。

3. 4 上位機監控系統設計

上位機監控系統基于C+ + 設計， 可以實(shí)現同時(shí)對多路數據進(jìn)行采集、存儲， 并設計了圖形化的監控顯示。監控系統功能包括:

( 1) 向主控節點(diǎn)發(fā)出聯(lián)機或脫機命令， 切換節點(diǎn)工作狀態(tài);( 2) 定時(shí)發(fā)送節點(diǎn)查詢(xún)命令， 查詢(xún)子節點(diǎn)工作狀況， 更新系統節點(diǎn)表;( 3) 根據用戶(hù)需要， 定時(shí)向監控節點(diǎn)發(fā)送讀取命令， 取得節點(diǎn)的監控數據， 并保存數據， 形成監控數據文件;( 4) 以圖形化的方式顯示監控曲線(xiàn)。

上位機系統中還包含了數據分析功能， 其中設計了算法接口; 系統用戶(hù)可編寫(xiě)自己的算法庫， 系統可調用用戶(hù)算法庫對采集的原始數據進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

基于CAN總線(xiàn)的汽車(chē)前照燈多路傳輸系統

4 結 語(yǔ)

由于CAN 總線(xiàn)具有極強的抗干擾能力， 系統在使用現場(chǎng)數據通訊非?？煽?， 并且通過(guò)CAN 中繼器可以進(jìn)一步提高通訊質(zhì)量和距離。隨著(zhù)CAN 總線(xiàn)芯片性能的提高、價(jià)格的降低， 逐漸應用到普通轎車(chē)上， 也為其在農業(yè)機械上的應用提供了條件。研究CAN 總線(xiàn)在拖拉機等農業(yè)機械上的應用， 對于提高農機性能和經(jīng)濟性， 促進(jìn)我國農業(yè)機械化發(fā)展， 具有重要意義。

基于CAN總線(xiàn)的汽車(chē)前照燈多路傳輸系統。