基于CAN总线的网络控制系统设计.docx

基于CAN总线的网络控制系统设计.docx基于CAN总线的车身电器控制系统网络实验台设计
摘要：某CAN总线的车身电器控制系统网络实验台节点的设计存在不足，如节点偏大不便 于车载及节点划分不合理等。主要针对该实验台的硬件接口电路部分进行优化设计。以对接 口电路核心元件重新优化选型为基础，结合硬件功能及所选器件运行环境重新编制程序。通 过实验验证了该方案的可行性，使节点更实用，功能更完善，为基于CAN总线的车身电器 控制系统硬件接口电路的设计提供了新思路，同时为教学工作提供了良好的实验设备。 关键词：CAN总线；车身电器；控制网络；优化设计
汽车上的电子装置随着汽车电子的发展日益增多，仍采用传统的通信模式必然导致汽车 电器布线复杂，维修检测困难等问题。而CAN总线的提出为解决此问题提出了可能。 CAN（COntmllerArea Network）总线是20世纪80年代德国Bosch公司为实现现代汽车上众多 电子模块相互间的通信而提出的一种串行通信协议，是目前唯一具有国际统一标准的总线。 但由于国内关于CAN总线的研究起步很晚，至今国产化的产品不多。因此文献基于科研教 学及产品开发的多重目的，研制开发了基于CAN总线的车身电器控制系统实验台。该实验 台以CAN总线为基础，以某汽车车身电器为对象简化了汽车车身电器的控制网络，减少了 线束，实验也证明了所开发系统的正确性和CAN总线取代传统车身线束的可行性。该实验 台的成功开发其现实意义很重要，但也存在以下不足之处应加以改进：1）试验台将车灯控制 节点分为前灯、后灯2个节点，这样在通信中不仅没有完全利用单片机的接口，还要考虑前 后节点的优先权，把软件的设计复杂化。2）单片机引脚电流过小不足以驱动大功率的车灯和 车门电机等功率器件，该试验台选用驱动芯片、继电器和保险丝来实现功能，这样设计接口 电路使节点的总体体积偏大，不便车载。本文主要针对以上2个问题提出解决方案，先从总 体上对节点重新分类设计，基于AT89S52微处理器和CAN控制器SJA1000重新构建硬件环 境，然后以AT89S52为核心，结合所选器件的运行环境改进程序。
1车身电器控制系统节点分类及其功能
该控制系统将车身电器分为上位机转换节点、开关控制节点、车灯控制节点、车门控制 节点4类。各类节点所包含的电器设备及要传输的信号如下：1）上位机转换节点：将CAN 协议信号转换为RS232协议信号输出，由上位机的串口接收；2）开关控制节点：灯具开关 节点需要的各开关输入，通过单片机将物理的开关信号转换为数据信号；3）车灯控制节点： 接收总线上传来的可控数据，并将数据转换后控制车灯各灯具的状态，控制的车身电器主要 是远光灯、近光灯、雾灯、转向灯、倒车灯、刹车灯等灯具；4）车门控制节点：控制车门的 开关输入及玻璃升降电机的输出。节点的分类及功能如图1所示。
CAN总线
转换信号实现 CAN总线与上 位机的通讯
U换
-转
*
车门控 制节点
控制开关的 输入和车门 电机的输出
控制开关输入 将开关信号转 换为数据信号
开離制
卄
车灯控 剖节点
接收CAN总线 传来的数据 并控制车灯
图1节点分类及功能框图
2系统硬件电路设计
硬件通讯电路部分由单片机AT89S52、CAN控制器SJA1000、CAN收发器PCA82C250