基于CAN總線的車身電器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

摘要：某CAN總線的車身電器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)存在不足，如節(jié)點(diǎn)偏大不便于車載及節(jié)點(diǎn)劃分不合理等。主要針對(duì)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的硬件接口電路部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。以對(duì)接口電路核心元件重新優(yōu)化選型為基礎(chǔ)，結(jié)合硬件功能及所選器件運(yùn)行環(huán)境重新編制程序。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方案的可行性，使節(jié)點(diǎn)更實(shí)用，功能更完善，為基于CAN總線的車身電器控制系統(tǒng)硬件接口電路的設(shè)計(jì)提供了新思路，同時(shí)為教學(xué)工作提供了良好的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
關(guān)鍵詞：CAN總線；車身電器；控制網(wǎng)絡(luò)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

汽車上的電子裝置隨著汽車電子的發(fā)展日益增多，仍采用傳統(tǒng)的通信模式必然導(dǎo)致汽車電器布線復(fù)雜，維修檢測(cè)困難等問(wèn)題。而CAN總線的提出為解決此問(wèn)題提出了可能。CAN(C0ntmller Area Network)總線是20世紀(jì)80年代德國(guó)Bosch公司為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代汽車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(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的總線。但由于國(guó)內(nèi)關(guān)于CAN總線的研究起步很晚，至今國(guó)產(chǎn)化的產(chǎn)品不多。因此文獻(xiàn)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總線的車身電器控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)以CAN總線為基礎(chǔ)，以某汽車車身電器為對(duì)象簡(jiǎn)化了汽車車身電器的控制網(wǎng)絡(luò)，減少了線束，實(shí)驗(yàn)也證明了所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的正確性和CAN總線取代傳統(tǒng)車身線束的可行性。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的成功開(kāi)發(fā)其現(xiàn)實(shí)意義很重要，但也存在以下不足之處應(yīng)加以改進(jìn)：1)試驗(yàn)臺(tái)將車燈控制節(jié)點(diǎn)分為前燈、后燈2個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣在通信中不僅沒(méi)有完全利用單片機(jī)的接口，還要考慮前后節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先權(quán)，把軟件的設(shè)計(jì)復(fù)雜化。2)單片機(jī)引腳電流過(guò)小不足以驅(qū)動(dòng)大功率的車燈和車門電機(jī)等功率器件，該試驗(yàn)臺(tái)選用驅(qū)動(dòng)芯片、繼電器和保險(xiǎn)絲來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，這樣設(shè)計(jì)接口電路使節(jié)點(diǎn)的總體體積偏大，不便車載。本文主要針對(duì)以上2個(gè)問(wèn)題提出解決方案，先從總體上對(duì)節(jié)點(diǎn)重新分類設(shè)計(jì)，基于AT89S52微處理器和CAN控制器SJAl000重新構(gòu)建硬件環(huán)境，然后以AT89S52為核心，結(jié)合所選器件的運(yùn)行環(huán)境改進(jìn)程序。

1 車身電器控制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分類及其功能
該控制系統(tǒng)將車身電器分為上位機(jī)轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)、開(kāi)關(guān)控制節(jié)點(diǎn)、車燈控制節(jié)點(diǎn)、車門控制節(jié)點(diǎn)4類。各類節(jié)點(diǎn)所包含的電器設(shè)備及要傳輸?shù)男盘?hào)如下：1)上位機(jī)轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)：將CAN協(xié)議信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232協(xié)議信號(hào)輸出，由上位機(jī)的串口接收；2)開(kāi)關(guān)控制節(jié)點(diǎn)：燈具開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)需要的各開(kāi)關(guān)輸入，通過(guò)單片機(jī)將物理的開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)；3)車燈控制節(jié)點(diǎn)：接收總線上傳來(lái)的可控?cái)?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后控制車燈各燈具的狀態(tài)，控制的車身電器主要是遠(yuǎn)光燈、近光燈、霧燈、轉(zhuǎn)向燈、倒車燈、剎車燈等燈具；4)車門控制節(jié)點(diǎn)：控制車門的開(kāi)關(guān)輸入及玻璃升降電機(jī)的輸出。節(jié)點(diǎn)的分類及功能如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
硬件通訊電路部分由單片機(jī)AT89S52、CAN控制器SJAl000、CAN收發(fā)器PCA82C250連接組成。任何類型的節(jié)點(diǎn)其硬件設(shè)計(jì)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(jī)連接電路如圖2所示。為使總線上有信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)，單片機(jī)與SJAl000采用獨(dú)立
的晶振。SJAl000的晶振頻率為16 MHz，單片機(jī)的晶振頻率為12 MHz，這樣可使CAN控制器接收或發(fā)送數(shù)據(jù)速度快于單片機(jī)的處理速度，總線傳來(lái)的數(shù)據(jù)或待發(fā)送到總線的數(shù)據(jù)可暫存于SJA1000的緩沖器中，等待單片機(jī)處理或自動(dòng)向總線發(fā)送。