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谈在商用车上应用CAN/LIN总线
来源:本站整理  作者:佚名  2013-11-21 08:21:05

    2基于CAN / LIN组合形式的控制网络布置
    综合以上3种方案的对比,选择以CAN/LIN总线结合的形式组成控制网络。综合考虑电器系统布置、车身结构、控制策略,对相应节点进行优化后,得到网络总线系统拓扑图如图4所示。

    2.1总线系统拓扑结构说明
    1) 主控单元节点
    作为高速CAN总线与低速CAN总线的网关,实现数据存储转发和协议转换;负责接收各节点发送的信息并发送指令;接收总线上的各种故障信息并存储,与故障诊断仪保持通信以实现故障诊断与报警功能。
    2) 组合仪表节点
    信息显示单元实时接收来自总线的发动机转速、温度、压力以及其它CAN总线信息,经计算和转换后显示在各个仪表中。车内开关单元主要监控多功能转向盘、仪表板上开关的状态信息,并将其传送给主控单元作为指令输入。

    车内照明单元负责接收控制面板和总线的指令并驱动驾驶室内部相应的灯光开启和关闭。
空调控制单元主要接受控制面板和总线的指令,同时结合发动机与相关传感器反馈的信息,对加热和制冷系统进行控制。

    3) 驾驶室主控节点
    前部照明单元负责接收控制面板和总线传来的指令并驱动相应灯光 (驾驶室外部) 的开启和关闭,同时具有过流、过压、欠流、欠压和断线报警功能和故障信息的总线发送功能。
车门控制单元主要接收控制面板和主控单元的指令,完成对摇窗机、中控锁的控制,同时把自身控制对象的状态反馈回主控单元。除了驾驶员侧的门控节点多了控制门窗的控制按键外,左、右侧门控节点的控制  基本相同。
    安全模块主要为安全带收紧器、安全气囊控制机构以及防盗报警系统。若发生碰撞或其它事故,安全模块将把碰撞信息发送到总线上,供其它控制节点完成相应的反应。
    4) 底盘控制节点
    主要控制驾驶室举升、大箱举升、轮间与轴间差速锁、排气制动等功能的执行机构,同时提供燃油、气压、尿素溶液、空滤器等传感器接口,以便通过CAN总线向主控制器提供信息。
    5) 后部控制节点
    主要控制车辆后部各类灯具、倒车影像等电器设备;同时为后续可能增加的电器设备提供预留通信接口。

    2.2CAN / LIN组合网络的硬件组成概述
    CAN / LIN组合网络的硬件主要包括主控制器模块、CAN总线控制节点、CAN/LIN网关、LIN总线控制节点、电源模块、信号采集模块以及负载驱动模块。
    为满足系统实际工作需求、简化硬件设计以及降低开发成本,系统选用了Atmel公司的AT91SAM7A3作为网关的核心控制器,这是一颗基于ARM7TDMI内核的32位RISC处理器,具有执行速度快、效率高的特点,有较强的存储能力。该芯片内部集成有2个功能强大的CAN2.0B的控制器,可以处理所有类型帧结构。同时减少了电器件数目,有利于提高系统的抗干扰性能。
    控制节点以MICROCHIP公司的PICl8F8585芯片作为微控制器。所用器件按功能分为开关量信号采集单元、灯光控制功率输出单元、电磁阀控制功率输出单元。
    在汽车中电磁干扰现象非常严重,为提高总线电路的抗干扰性,采用广州致远电子的CTMl050和CTMl054分别作为高低速CAN收发器。它在一块芯片上实现了隔离电路和CAN收发器的功能,提高了集成度,使得抗干扰性得到增强。
    独立电源模块采用英飞凌公司的电压调节器TLE4264,通过对汽车输入电源进行转换可提供5V电源。

    2.3CAN / LIN组合网络的控制策略
    下面以组合仪表节点为例,说明CAN/LIN组合网络的部分控制策略。
    组合仪表的控制策略采用模块化思想,将组合仪表节点的功能划分为以下部分: 车速模块、转速模块、气压模块、油量模块、液晶屏信息模块、报警模块等。主程序完成各模块的初始化进程后,按照预先设定好的时钟频率循环调用各模块,与当前总线信息进行对比,确保显示最新数据。例如对脉冲信号的测量,首先去除其中的干扰信号,将其整形为标准的方波信号输入控制器,在计算脉冲计数时,不直接采用其峰值,而是设定一定的周期 (一般为6~8个,取平均值),这样可以去除因环境突发干扰造成的信号突变。

    对于液晶显示模块,主程序初始化后液晶屏显示初始界面。子程序通过对CAN总线信息的处理获得当时车辆状态信息: 当接收到CAN总线发送来的数据时,首先判断此数据是各种状态灯的数据,还是其它节点要求显示信息向CAN总线发送的请求。若是状态灯数据,则相应地闪动相应的状态指示灯;若是显示信息请求,则显示数据。液晶屏设计中有两种液晶显示界面,可以通过按键进行屏幕显示内容的切换,在检测到界面切换信号后,则将液晶屏切换至另一个界面。通过报文分析,如果车辆其它电子设备有故障,则显示故障代码并做出警示,如没有故障则进行能量状态的显示。

    3结语
    本文通过对比和探讨几种总线控制系统的组成方式,提出了一种适用于商用车通信及控制总线系统的开发方案。该系统采用CAN/LIN混合网络,综合考虑了技术成熟度、电器系统布置、车身结构、开发成本及扩展性等因素,实现了各电器系统的网络化通信和控制。后续工作将继续完善各系统的功能定义和节点划分,细化控制策略,目标是在成本可控、方案易于实现的同时,组建完整的重型汽车通信及控制总线系统,提升整车产品的可靠性与舒适性。

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