基于CAN總線的電控自動離合器控制器設計

　　單片機使用一個I/O口輸出控制電機轉向，一路PWM輸出控制電機轉速。兩路控制信號通過一個與門和兩個非門組成的接口電路連接到驅動芯片的輸入端IH1、IH2。這樣做是為了保證兩個輸入端不同時為高電平，防止橋臂直通問題的出現(xiàn)，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

　　2.3 CAN節(jié)點接口設計

　　CAN總線是德國Bosch公司20世紀90年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制與測試儀器之間的信息交換而開發(fā)的一種串行通信協(xié)議網(wǎng)絡。它具有傳輸速率高、可靠性強和實時性好等特點，正好符合ACS與發(fā)動機協(xié)調控制的通信需要。對發(fā)動機和離合器進行綜合控制，充分利用發(fā)動機電子控制系統(tǒng)控制發(fā)動機轉速及時、準確的特點，使之與離合器相互協(xié)調配合，將有利于離合器取得更好的控制效果，進而提高換擋品質。

　　CAN節(jié)點硬件電路主要包括：帶有CAN控制器的微控制器和用于數(shù)據(jù)收發(fā)的CAN收發(fā)器。本文選用的微處理器XC878CM帶有片內(nèi)的CAN控制器，主要負責CAN的初始化和數(shù)據(jù)處理。MultiCAN模塊集成了除收發(fā)器外CAN總線控制器的所有功能。此外，MultiCAN還具有先進的驗收濾波功能、先進的數(shù)據(jù)管理、先進的中斷管理等優(yōu)良特性。CAN的收發(fā)器種類很多，本設計中選用英飛凌公司的高速收發(fā)器IFX1050G。

　　3 軟件設計

　　電控單元ECU的控制軟件主要由離合器控制程序和CAN總線通信程序組成。

　　3.1 離合器控制軟件設計

　　離合器的控制程序包括三個部分：離合器分離控制程序、起步結合控制程序、換擋結合控制程序。

　　其中分離控制程序比較簡單，ECU得到分離指令后，離合器全速分離，并且準確地在完全分離點停止即可。離合器的控制難點在于起步結合控制。離合器的起步結合過程既要保證車輛起步的平穩(wěn)性、舒適性、起步不熄火，又要保證起步的快速性，減少滑摩功的產(chǎn)生，延長離合器使用壽命。因此，要取得較好的控制效果除了對離合器的結合量進行控制外，還要對離合器的結合速度進行控制，并通過與發(fā)動機的協(xié)調控制，提高控制效果。

　　3.2 CAN通信協(xié)議設計

　　CAN通信協(xié)議包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。物理層和數(shù)據(jù)鏈路層是通過硬件實現(xiàn)的，在使用CAN通信時，需要開發(fā)者自行定義應用層協(xié)議。構造應用層協(xié)議的主要任務是ID分配、定義消息周期、確定信號與消息的映射關系。設計要考慮的主要因素有數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求、數(shù)據(jù)的相對重要程度、與數(shù)據(jù)相關的應用控制算法對數(shù)據(jù)的時間要求等。國際上存在一些現(xiàn)有的標準，如CANopen、SAEJ1939等。在一些利用簡單的通信協(xié)議就可以滿足要求的情況下，采用復雜的協(xié)議會造成資源浪費，用戶在應用時也會覺得諸多不便，反而限制了靈活性。本文設計的CAN總線網(wǎng)絡中僅有離合器控制器和發(fā)動機控制器兩個節(jié)點。針對僅有兩個節(jié)點的實驗平臺，本文從協(xié)議實現(xiàn)的代碼量、目標系統(tǒng)的信息量、軟件的開發(fā)成本等角度出發(fā)，定義一種簡單可靠的CAN協(xié)議。

　　4 CAN通信測試實驗

　　本文實驗是在自行搭建的離合器模擬實驗平臺上進行的。本實驗平臺是由離合器控制板、加速踏板、剎車踏板、相關傳感器、離合器執(zhí)行機構及發(fā)動機模擬控制板組成。離合器控制板與發(fā)動機模擬控制板之間通過CAN總線通信。

　　本文提出了一套電控自動離合器的控制器方案，并進行了系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)，初步實現(xiàn)了自動離合器的基本功能，設計了CAN總線接口。在實驗平臺上驗證了控制器方案及CAN通信模塊的可行性和可靠性，為實車試驗打下基礎。