基于CAN總線的汽車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

胡葉青 楊闖

摘要：隨著電子信息技術(shù)發(fā)展日漸成熟，不斷應(yīng)用到汽車領(lǐng)域中，如何高效利用CAN總線技術(shù)設(shè)計汽車電氣控制系統(tǒng)已成為一大焦點，要充分利用CAN總線技術(shù)優(yōu)勢作用，擴展方便、傳輸迅速、強抗干擾性等，規(guī)范化、科學(xué)化設(shè)計汽車電氣控制系統(tǒng)，促使汽車運行中控制信號傳輸速率與準確率較高。

關(guān)鍵詞：CAN總線；汽車電氣控制系統(tǒng)；設(shè)計

在新形勢下，汽車電子化程度持續(xù)提升，傳統(tǒng)點對點通信模式已無法滿足汽車數(shù)據(jù)通信等方面具體化要求，急需要合理化應(yīng)用CAN總線技術(shù)，優(yōu)化汽車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計，提高汽車結(jié)構(gòu)性能的同時降低故障發(fā)生率，高效呈現(xiàn)汽車多方面功能，具備較高的運行效益。

一、基于CAN總線的汽車電氣控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

當(dāng)下，總線技術(shù)類型多樣化，CAN總線技術(shù)更具優(yōu)勢，能夠大幅度提高汽車運行中平均信號傳輸效率，可達到1Mb/s等，在汽車電氣控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方面有著廣闊的應(yīng)用前景。設(shè)計人員要多層面深入了解CAN總線技術(shù)，合理選擇星形拓撲結(jié)構(gòu)，科學(xué)設(shè)計汽車電氣控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，準確把握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的5個ECU節(jié)點，全方位、動態(tài)化收集各ECU節(jié)點周圍的開關(guān)數(shù)據(jù)信息，以CAN總線主要節(jié)點為導(dǎo)向，傳輸這些開關(guān)數(shù)據(jù)信息。主節(jié)點接收之后，要實時客觀判斷、分析開關(guān)數(shù)據(jù)信息，并將向汽車電氣控制系統(tǒng)中相關(guān)輸送節(jié)點反饋，其他節(jié)點要在UART總線技術(shù)作用下，將獲取的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)娇刂颇K中，實時控制汽車運行中電氣控制系統(tǒng)輸出的功率。同時，系統(tǒng)中的單片機要自動化邏輯運算對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，控制其輸出順序，CAN總線技術(shù)合理化應(yīng)用能夠?qū)ζ囯姎饪刂葡到y(tǒng)運行中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息進行有效、精準傳輸以及處理，實現(xiàn)汽車電子單元共享，高層次提升汽車綜合運行性能以及效益。

二、基于CAN總線的汽車電氣控制系統(tǒng)功能設(shè)計

1、ECU節(jié)點功能

在新時代下，ECU節(jié)點是汽車電氣控制系統(tǒng)不可或缺的關(guān)鍵性組成要素，功率輸出、CAN通信、信息采集等是ECU節(jié)點組成要素。在功能設(shè)計過程中，設(shè)計人員要多層次把握基于CAN總線的汽車電氣控制系統(tǒng)各個ECU節(jié)點各方面情況，比如，所處位置、具體作用，科學(xué)應(yīng)用與之對應(yīng)的控制程序。設(shè)計人員要合理把握ECU節(jié)點端口，利用輸出功率負載的端口，驅(qū)動汽車電氣控制系統(tǒng)各功率負載，動態(tài)化控制汽車運行安全，借助開關(guān)量輸出端口，實時準確傳輸開關(guān)量作用下的各方面數(shù)據(jù)信息，在CAN通信接口作用下，保證汽車電氣控制系統(tǒng)運行中通信線充足，外圍接口有著較高的可靠性，通過電源輸入口，及時向汽車電氣控制系統(tǒng)提供正常運行中所需的電能。在此過程中，設(shè)計人員要針對CAN總線技術(shù)應(yīng)用中出現(xiàn)的報文數(shù)據(jù)信息，合理化設(shè)計汽車電氣控制系統(tǒng)ECU節(jié)點作用下的通信功能模塊，隨時驗收、濾波這些報文信息，再將高價值的報文信息傳輸?shù)较到y(tǒng)控制功能模塊中，讓信號數(shù)據(jù)順利傳輸?shù)较到y(tǒng)主處理器，對其進行規(guī)范化讀取，釋放處理信息緩沖區(qū)的各層次數(shù)據(jù)信號，促使汽車電氣控制系統(tǒng)ECU節(jié)點運行中產(chǎn)生的報文信息得到高效處理、篩選。與此同時，設(shè)計人員要在利用CAN總線技術(shù)優(yōu)設(shè)汽車電氣控制系統(tǒng)ECU節(jié)點中科學(xué)轉(zhuǎn)換信號數(shù)據(jù)格式，規(guī)范處理汽車電氣控制系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息，在UART總線技術(shù)作用下，科學(xué)輸出處理之后的數(shù)據(jù)信息，在輸出中，需要對這些數(shù)據(jù)信息進行規(guī)范化排序，高層次控制信息傳輸功率。此外，設(shè)計人員要根據(jù)開關(guān)數(shù)據(jù)信息采集要求，深化利用CAN總線技術(shù)，設(shè)計汽車電氣控制系統(tǒng)，多次檢測運行中開關(guān)狀態(tài)并將這些數(shù)據(jù)信息傳入系統(tǒng)主處理器中，要動態(tài)化檢測、把握開關(guān)以及相互狀態(tài)信息，針對之間存在的差異性，優(yōu)化汽車電氣控制系統(tǒng)運行中數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)木唧w方式，包括設(shè)計的ECU節(jié)點，

便于產(chǎn)生的各類信息能夠及時被傳輸、發(fā)送，通過CAN技術(shù)科學(xué)化控制汽車電氣控制系統(tǒng)開關(guān)狀態(tài)。相應(yīng)地，下面便是基于CAN總線的汽車電氣控制系統(tǒng)ECU節(jié)點結(jié)構(gòu)圖。

2、系統(tǒng)軟件功能

設(shè)計人員要根據(jù)CAN總線技術(shù)應(yīng)用中汽車電氣控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、ECU節(jié)點二者設(shè)計情況，結(jié)合汽車實際應(yīng)用中電氣控制系統(tǒng)功能，優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)軟件功能，合理設(shè)計系統(tǒng)軟件驅(qū)動層、轉(zhuǎn)換層、通信處理層，將三大層次有機融合，但各層通信要具有較高的獨立性，不能出現(xiàn)互相影響的情況，也就是說，在各層次中通信驅(qū)動控制單獨實現(xiàn)。設(shè)計人員要科學(xué)設(shè)計各層功能，驅(qū)動層、轉(zhuǎn)換層都要能實時驅(qū)動汽車電氣控制系統(tǒng)運行中輸入以及輸出的各方面信息，促使汽車運行中各方面數(shù)據(jù)信息得到有效處理。各層通信信息內(nèi)容合理劃分以及有效通信至關(guān)重要，狀態(tài)信息內(nèi)容和驅(qū)動層、轉(zhuǎn)換層二者間的通信相關(guān)，要優(yōu)化利用狀態(tài)信息，確保二者隨時合理通信。同時，利用接口信息，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換層輸入、輸出狀態(tài)下的通信，借助器件信息，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換層、處理通信層彼此間的通信。在此過程中，系統(tǒng)軟件驅(qū)動層驅(qū)動功能主要體現(xiàn)信息數(shù)據(jù)輸入、輸出兩大層面，輸入驅(qū)動可以及時對輸入引腳的電平進行合理轉(zhuǎn)換，將獲取的數(shù)據(jù)信息及時傳入系統(tǒng)軟件轉(zhuǎn)換層中，輸出驅(qū)動重新轉(zhuǎn)換來自轉(zhuǎn)換層的數(shù)據(jù)信息，以實際引腳的形式呈現(xiàn)出來。軟件轉(zhuǎn)換層功能也體現(xiàn)在輸入與輸出兩方面。在輸入方面，可以動態(tài)化轉(zhuǎn)換驅(qū)動層傳出的各類汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，以器件信息形式呈現(xiàn)出來，傳入系統(tǒng)軟件的處理層，該層會對汽車運行信息邏輯狀態(tài)進行客觀分析，在輸出方面，及時將器件信息轉(zhuǎn)化為輸出信息，傳輸?shù)杰浖?qū)動層中，軟件通信處理層通過系統(tǒng)通信功能模塊，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)軟件轉(zhuǎn)換層、處理層二者間的汽車運行數(shù)據(jù)信息。相應(yīng)地，下面是基于CAN總線的汽車電氣控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖。

三、結(jié)語

總而言之，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員要客觀把握CAN總線技術(shù)以及汽車運行中電氣控制問題，利用多樣化可行的路徑，科學(xué)設(shè)計基于CAN總線的汽車電氣控制系統(tǒng)，提高其運行安全性、可靠性、經(jīng)濟性等，隨時動態(tài)而高效控制汽車運行，滿足社會大眾對汽車的多元化與個性化客觀需求，促進汽車行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

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