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(nèi)關于CAN總線的研究起步很晚，至今國產(chǎn)化的產(chǎn)品不多。因此文獻基于科研教學及產(chǎn)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(qū)動大功率的車燈和車門電機等功率器件，該試驗臺選用驅(qū)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。