基于CAN总线的汽车电气控制系统设计.docx

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基于CAN总线的汽车电气控制系统设计

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张宇

摘要：在进行CAN总线为基础的汽车电气控制系统设计时，需要将实验平台分为两个不同的节点，而在整个实验的过程中，需要对整体的ECU节点进行研究，保证企业电气控制系统能够对汽车的正常运行进行有效的控制，保证汽车电气控制系统的合理性和科学性。

关键词：CAN总线；汽车；电气控制系统

随着汽车技术的飞速发展，汽车电子化程度越来越高，传统点对点通信方式已经不能适应汽车电子设备控制和数据通信的要求，汽车总线技术已经势在必行，在汽车上建立作为总线技术基础的汽车电气控制系统问题自然成为汽车电子领域广受关注的研究热点。如今，以总线技术为依托，对汽车的电气控制系统进行有效构建，已经成为当前领域内部关注的重点。而以CAN为基础的总线技术，以其线路简单、扩展方便、抗干扰性强、传输速度快等优势，越来越受到汽车电子领域的重视，但由于该技术的成本相对较高，我国很多大型客车还无法对其广泛运用，因此，需要对该技术进行进一步研究。

一、汽车电气控制系统的现状

汽车电气控制系统需要许多驱动大功率的用电器件，如远光灯、近光灯、前后转向信号灯、刹车灯、前后雨刮器电机、电动车窗、电动后视镜、空调压缩机等行车必须的用电设备。大型客车更有电视机、饮水机、通道灯、阅读灯等服务于乘客的用电设备。汽车底盘也有许多传感器如速度传感器、水温传感器、机油传感器、刹车传感器、挡位传感器等，加上诸多开关如门开关、发动机舱开关和仪表盘的各种开关等。这些设备和传感器都需要通过导线送到中央控制器上，或从中央控制器送下来，形成了大量导线捆成的线扎，这种传统的汽车电气控制方式称为点对点的控制方式，

随着车上电子装置的增加使连接的电子线路迅速膨胀，线束越来越复杂。在汽车设计、装配、维护中的负担甚至到了无法承受的程度，而且线路接头的增加是引起安全问题的隐患。另外线的重量和占用的空间也都是值得考虑的问题，重量的增加意味着降低效率。线路体积太大在相对运动的部分之间过线非常困难，如车门窗的线束，所以在电子装置不断增加的情况下，减少线束成为一个必须解决的问题。传统上采用点到点平行连接方式显然无法摆脱这种困境，基于串行信息传输的汽车电气控制系统成为一种必然的选择。

二、某大型客车以CAN为基础的总线技术应用

1、CAN总线。在众多现场总线技术中，CAN总线技术是当前比较先进的技术，属于多主总线系统，在信号传输的过程中，其速度可以达到每秒钟1Mb，通常的出现形式为差分电压，其通信介质也相对较多，主要包括光导纤维、双绞线、同轴电缆等。在CAN总线中，系统的控制器可以实现CAN协议中链路层与物理层的相关功能，不仅可以使数据完成成帧，还可以实现零位的插入与删除等相关工作。该协议与传统系统的最大不同之处便在于，运用数据块来代替站地址实现编码，从理论角度来看，网络节点的个数比较随意，数据块标识码主要是由二进制数组成的，在对数据块进行制定的过程中，也可以根据实际情况将其定义成211或229个。另外，CAN协议在通信过程中的可靠性与实时性也都相对较高，在运用过程中的综合性价比较高，有非常广大的应用前景。

2、整体架构。所选用的系统平台为比较有代表性的某品牌大型客车，以汽车的电气设备配置需求为基础，系统主要分为主、前、后、左、右ECU节点，在运用CAN总线的过程中，选用的是星形拓扑结构，前、后、左、右四个节点主要实现的是对就近29路相关开关信息的有效采集，在完成采集工作以后，需要以通信协议为基础，形成一帧报文信息，并将其向主节点传输。主节点需要对接收到的信息进行有针对性的判断与分析，得出相应结果，并将此结果一通信协议为基础，分别反馈给其余四个节点。四个节点需要对反馈信息进行滤波，以UART总线为依托，向相关的控制模块中传输功率负载，从而实现对功率输出的有效驱动。单片机是控制功率输出过程中相关逻辑的重要装置，该装置也能够实现对开关信息的有效采集，其中包含了32个I/O口，如通信口、输出口等，所以，节点的设计是实现信息采集与负载输出的关键。对于整个汽车电气控制系统来说，CAN总线是通信介质的主要提供平台，汽车运行过程中所产生的大量数据信息，可以以CAN总线为基础，在不同电子单元中实现相互共享，也可以实现对控制信号的有效交换，从而在很大程度上提升了汽车电控对信息的利用率，达到通过信息流对汽车系统实现驱动的最终目的。

3、ECU节点。ECU节点是整个系统中不可或缺的组成部分，主要由CAN通信、信息采集、功率输出以及处理器等部分组成，在软件设计过程中，需要根据实际情况在相应位置写入有针对性的应用程序，在运用过程中表现出非常强大的移植性。ECU节点中主要以下几种端口：第一，功率负载输出驱动口，在运行过程中，最高可以实现30A电流的有