汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)CAN總線通信的分析

劉勝男

（中科院沈陽計算技術(shù)研究所 110000)

1 汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)主要功能

汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)應(yīng)用CAN總線時，需要保證該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)3個主要功能：汽車制動系統(tǒng)需要具有防滑控制功能，可以避免汽車在加速時出現(xiàn)驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)情況；需要具有防抱死功能，防止后輪抱死讓汽車因較小橫向力而出現(xiàn)側(cè)滑情況；非抱死條件下的制動功能[1]。

2 CAN總線通信在汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 整體方案設(shè)計

在汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)過程中，依照汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)功能對通信方案進(jìn)行制定，主要包含了對CAN節(jié)點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行確認(rèn)、對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行搭建、對節(jié)點(diǎn)名字及地址進(jìn)行分配和對節(jié)點(diǎn)收發(fā)報文進(jìn)行分配等。制定CAN總線在汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)中的應(yīng)用方案，主要包含了電子機(jī)械制動系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立、節(jié)點(diǎn)地質(zhì)分配以及節(jié)點(diǎn)傳輸報文分配等。在對系統(tǒng)防滑轉(zhuǎn)制動功能與防抱死制動功能分析基礎(chǔ)上，可以確定其CAN網(wǎng)絡(luò)中包含電子油門節(jié)點(diǎn)、發(fā)動機(jī)節(jié)點(diǎn)、四輪制動執(zhí)行控制器節(jié)點(diǎn)與ABS及ASR中心控制節(jié)點(diǎn)。依照CAN高層應(yīng)用協(xié)議，可以對各個節(jié)點(diǎn)名字與地址進(jìn)行分配處理，依照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議及系統(tǒng)功能，將具體報文分配給各個節(jié)點(diǎn)。

在電子機(jī)械制動系統(tǒng)ABS功能的實(shí)現(xiàn)中，采用ABS控制器完成采集傳感器信號、PID控制算法實(shí)現(xiàn)、模糊控制、計算輸出目標(biāo)制動力、電機(jī)閉環(huán)控制和PWM信號控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)等工作。在汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)ARS功能的實(shí)現(xiàn)中，采用電子與機(jī)械結(jié)合控制模式，在沒有額外硬件添加的條件下，利用軟件可以讓ASR功能得以實(shí)現(xiàn)。在該產(chǎn)品中，主要采用一種在PID控制算法基礎(chǔ)上的ASR油門控制模式和在PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法基礎(chǔ)上的ASR制動控制模式。在驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)中，ASR油門控制與ASR制動控制可以讓汽車在有滑轉(zhuǎn)情況出現(xiàn)時減小發(fā)動機(jī)扭矩并采取制動來對車輪滑轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。在該產(chǎn)品的開發(fā)過程中，需要在通過離線仿真驗(yàn)證后，才能開始搭建系統(tǒng)。此產(chǎn)品的仿真驗(yàn)證系統(tǒng)選擇了Vector公司的CANoe，主要對電子機(jī)械制動系統(tǒng)總線通信高速CAN與電子機(jī)械制動子CAN開展離線仿真工作，經(jīng)過驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)此方案具有可行性。

2.2 CAN節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計

CAN節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計一般流程為2個步驟。首先，需要依照功能需求完成芯片選型，然后依照芯片選型完成電路圖設(shè)計工作。在電子機(jī)械制動系統(tǒng)中，會涉及到中心控制主節(jié)點(diǎn)和電機(jī)控制節(jié)點(diǎn)2種類型。在設(shè)計理念上，可選擇ABS及ASR中心控制器芯片，用來控制車輪制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，之后可以設(shè)計最小系統(tǒng)電路原理圖、脈沖數(shù)字量信號采集電路原理圖、模擬量信號采集電路原理圖及CAN總線接口電路原理圖。在硬件電路設(shè)計中，該產(chǎn)品主要應(yīng)用飛思卡爾MC9S12DP512作為ABS及ASR中心控制器芯片，車輪制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)控制芯片主要為MC56F8036芯片。

2.3 CAN節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計

所有電機(jī)控制節(jié)點(diǎn)與中心控制節(jié)點(diǎn)芯片上都集成有MSCAN控制器單元，因此，在CAN機(jī)電軟件設(shè)計過程中，會圍繞MSCAN報文發(fā)送控制單元、MSCAN初始化控制單元與MSCAN報文接收控制單元完成具體設(shè)計工作。在初始化控制單元設(shè)計中，主要包含了初始化流程、初始化寄存器介紹、波特率寄存器跳蟲以及濾波寄存器填充。在發(fā)送控制單元設(shè)計中，主要包含了發(fā)送流程介紹、發(fā)送寄存器介紹和ABS及ASR中心控制器發(fā)送至電子油門節(jié)點(diǎn)發(fā)送程序設(shè)計。在接收控制單元設(shè)計中，主要包含了接收流程介紹、接收寄存器介紹和ABS及ASR中心控制器接收四輪制動執(zhí)行器電機(jī)控制器狀態(tài)信息中斷接收的程序設(shè)計。

3 結(jié)束語

采用MC9S12XDP512中心控制芯片，MC56F8036車輪制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)控制芯片等硬件設(shè)備，可以對CAN節(jié)點(diǎn)軟件進(jìn)行設(shè)計。然后應(yīng)用CAN總線通信完成汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)設(shè)計工作，該系統(tǒng)具有良好的防滑控制功能、防抱死功能和制動功能。

[1]陳睿.汽車電子機(jī)械制動的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2018(01):96-97.