基于CAN總線(xiàn)技術(shù)的汽車(chē)ECU設(shè)計(jì)
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3.2軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括信號(hào)采集和CAN接口通信程序。利用AT90CAN128片上集成的ADC模塊可以采集一些常規(guī)傳感器的模擬信號(hào)，如油壓、水溫、氣壓等信號(hào)；利用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊采集傳感器脈沖信號(hào)，如轉(zhuǎn)速、行駛里程信號(hào)等。對(duì)于模擬量信號(hào)，在經(jīng)過(guò)放大器處理之后，可以直接控制單片機(jī)的ADC模塊對(duì)其進(jìn)行采集；對(duì)于脈沖信號(hào)，在對(duì)其進(jìn)行采集時(shí)需要進(jìn)行整形處理，如轉(zhuǎn)速傳感器獲取發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)輪齒的信號(hào)，是正弦交流信號(hào)，將其整形為方波信號(hào)，利用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊采集方波的頻率來(lái)完成速度采集。為提高轉(zhuǎn)速采集的實(shí)時(shí)性，通常采集脈沖信號(hào)的周期（兩個(gè)脈沖信號(hào)上升沿或下降沿之間的時(shí)間）來(lái)計(jì)算其頻率，并計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，計(jì)算公式如如式（1）所示。
式（1）中為系統(tǒng)時(shí)鐘周期，為分頻系數(shù)，為發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒圈齒數(shù)（對(duì)于康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)為為輪齒脈沖兩次上升（或下降）沿的計(jì)數(shù)器值。
CAN接口通信程序主要包括CAN控制器的初始化、數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送程序。主程序通過(guò)調(diào)用函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，流程圖如圖3所示，在數(shù)據(jù)接收程序中，通過(guò)查詢(xún)方式讀取相應(yīng)消息對(duì)象中的數(shù)據(jù)。
CAN控制器初始化工作主要包括波特率參數(shù)設(shè)置、接收屏蔽寄存器及接收代碼寄存器的設(shè)置、使能允許寄存器的設(shè)置等。通過(guò)總線(xiàn)定時(shí)器寄存器CANBT1、CANBT2、CANBT3來(lái)設(shè)置波特率參數(shù)。AT90CAN128中提供了一組由4個(gè)驗(yàn)收碼寄存器（CANIDT1～CANIDT4）和4個(gè)驗(yàn)收屏蔽寄存器（CANIDM1～CANIDM4）組成的驗(yàn)收濾波器，信息只有通過(guò)它的驗(yàn)收濾波才能被接收；所有驗(yàn)收屏蔽寄存器為0的位，驗(yàn)收碼寄存器和CAN信息幀的對(duì)應(yīng)位必須相同才能驗(yàn)收通過(guò)，而所有驗(yàn)收屏蔽寄存器中為1的位，驗(yàn)收碼寄存器對(duì)應(yīng)位的驗(yàn)收濾波功能則被屏蔽。通過(guò)設(shè)置驗(yàn)收濾波器，既可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，也可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的廣播式通信，使整個(gè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)更加靈活。
4、實(shí)驗(yàn)
采用本文設(shè)計(jì)的汽車(chē)ECU對(duì)車(chē)輛上的模擬信號(hào)（水溫、壓力等），脈沖信號(hào)（轉(zhuǎn)速、里程等）進(jìn)行采集，并通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。采用IXXAT公司的CAN分析儀（USBtoCAN）對(duì)CAN總線(xiàn)進(jìn)行監(jiān)控，利用計(jì)算機(jī)與CAN分析儀連接，并通過(guò)CAN總線(xiàn)采集ECU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，CAN總線(xiàn)的通信波特率設(shè)定為125kbps，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的總線(xiàn)狀態(tài)如圖4(a)所示，實(shí)驗(yàn)中采用CAN2.0B擴(kuò)展幀協(xié)議，采集某ECU節(jié)點(diǎn)的CAN總線(xiàn)數(shù)據(jù)如圖4(b)所示，其中節(jié)點(diǎn)204060為脈沖信號(hào)采集，節(jié)點(diǎn)204061為模擬信號(hào)采集，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8字節(jié)，空余字節(jié)用FF填補(bǔ)，可用來(lái)擴(kuò)展信息量。
根據(jù)實(shí)際測(cè)量結(jié)果，可以看出總線(xiàn)沒(méi)有接收到出錯(cuò)幀，接收到數(shù)據(jù)幀，反映總線(xiàn)工作狀態(tài)正常。從接收的數(shù)據(jù)表明，每個(gè)ECU節(jié)點(diǎn)發(fā)送的ID碼和數(shù)據(jù)與預(yù)定義的ID碼和數(shù)據(jù)相同，總線(xiàn)接收和發(fā)送正常。另外，在軟件中加入了異常處理，如果某節(jié)點(diǎn)一直向總線(xiàn)發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)志，總線(xiàn)會(huì)自動(dòng)終止該節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)也會(huì)檢測(cè)到錯(cuò)誤條件，停止向該節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣可以避免總線(xiàn)癱瘓。
5、結(jié)論
本文設(shè)計(jì)的基于AT90CAN128單片機(jī)的汽車(chē)ECU，由于其本身接口豐富，可以采集多種傳感器數(shù)據(jù)，并集成了CAN接口模塊，這樣提高了EUC的工作可靠性和CAN接口通信的可靠性，非常適宜于組建汽車(chē)CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。另外，在硬件上做了優(yōu)化處理，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。實(shí)驗(yàn)表明，該ECU能準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，并能通過(guò)CAN總線(xiàn)進(jìn)行可靠通信
評(píng)論