基于CAN總線的車身電器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡實驗臺設計

摘要：某CAN總線的車身電器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡實驗臺節(jié)點的設計存在不足，如節(jié)點偏大不便于車載及節(jié)點劃分不合理等。主要針對該實驗臺的硬件接口電路部分進行優(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。通過實驗驗證了該方案的可行性，使節(jié)點更實用，功能更完善，為基于CAN總線的車身電器控制系統(tǒng)硬件接口電路的設計提供了新思路，同時為教學工作提供了良好的實驗設備。
關鍵詞：CAN總線；車身電器；控制網(wǎng)絡；優(yōu)化設計

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)的通信模式必然導致汽車電器布線復雜，維修檢測困難等問題。而CAN總線的提出為解決此問題提出了可能。CAN(C0ntmller Area Network)總線是20世紀80年代德國Bosch公司為實現(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，是目前唯一具有國際統(tǒng)一標準的總線。但由于國內關于CAN總線的研究起步很晚，至今國產化的產品不多。因此文獻基于科研教學及產品開發(fā)的多重目的，研制開發(fā)了基于CAN總線的車身電器控制系統(tǒng)實驗臺。該實驗臺以CAN總線為基礎，以某汽車車身電器為對象簡化了汽車車身電器的控制網(wǎng)絡，減少了線束，實驗也證明了所開發(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。該實驗臺的成功開發(fā)其現(xiàn)實意義很重要，但也存在以下不足之處應加以改進：1)試驗臺將車燈控制節(jié)點分為前燈、后燈2個節(jié)點，這樣在通信中不僅沒有完全利用單片機的接口，還要考慮前后節(jié)點的優(yōu)先權，把軟件的設計復雜化。2)單片機引腳電流過小不足以驅動大功率的車燈和車門電機等功率器件，該試驗臺選用驅動芯片、繼電器和保險絲來實現(xiàn)功能，這樣設計接口電路使節(jié)點的總體體積偏大，不便車載。本文主要針對以上2個問題提出解決方案，先從總體上對節(jié)點重新分類設計，基于AT89S52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)境改進程序。

1 車身電器控制系統(tǒng)節(jié)點分類及其功能
該控制系統(tǒng)將車身電器分為上位機轉換節(jié)點、開關控制節(jié)點、車燈控制節(jié)點、車門控制節(jié)點4類。各類節(jié)點所包含的電器設備及要傳輸?shù)男盘柸缦拢?)上位機轉換節(jié)點：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)開關控制節(jié)點：燈具開關節(jié)點需要的各開關輸入，通過單片機將物理的開關信號轉換為數(shù)據(jù)信號；3)車燈控制節(jié)點：接收總線上傳來的可控數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉換后控制車燈各燈具的狀態(tài)，控制的車身電器主要是遠光燈、近光燈、霧燈、轉向燈、倒車燈、剎車燈等燈具；4)車門控制節(jié)點：控制車門的開關輸入及玻璃升降電機的輸出。節(jié)點的分類及功能如圖1所示。

2 系統(tǒng)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。任何類型的節(jié)點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。為使總線上有信號時，系統(tǒng)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(shù)據(jù)速度快于單片機的處理速度，總線傳來的數(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，等待單片機處理或自動向總線發(fā)送。