基于LabVIEW 和J1939 協(xié)議的CAN 總線通訊平臺開發(fā)

　　軟件設(shè)計(jì)

　　基于J1939 協(xié)議的CAN 總線報(bào)文收發(fā)多任務(wù)處理流程，如圖3 所示，采用生產(chǎn)者/消費(fèi)者循環(huán)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)者循環(huán)使用“元素入隊(duì)列”函數(shù)向報(bào)文簇隊(duì)列中添加數(shù)據(jù)，消費(fèi)者循環(huán)使用“元素出隊(duì)列”函數(shù)從報(bào)文簇隊(duì)列中移出數(shù)據(jù)。循環(huán)間采用隊(duì)列的方式進(jìn)行通信，避免多任務(wù)處理競爭狀態(tài)，當(dāng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)比消費(fèi)處理數(shù)據(jù)的速度快時，隊(duì)列的緩沖作用保證報(bào)文數(shù)據(jù)不丟失?！　?/p>

 

　　建立接收報(bào)文ID 解析過濾的識別方法。確定報(bào)文標(biāo)識符ID 的枚舉型狀態(tài)變量識別報(bào)文，根據(jù)狀態(tài)變量條件結(jié)構(gòu)過濾報(bào)文。

　　PDU1、PDU2 格式單幀報(bào)文全部入隊(duì)列，數(shù)據(jù)場大于8 字節(jié)的對話式、廣播式多幀報(bào)文按J1939協(xié)議多幀數(shù)據(jù)合成重組后入隊(duì)列，其它無數(shù)據(jù)場的報(bào)文幀舍去，處理完的接收報(bào)文簇分解后出隊(duì)列計(jì)算、存貯和顯示。

　　廣播幀報(bào)文接收合成，首先進(jìn)行TP.CM-BAM 命令幀解析，提取EECU 發(fā)送報(bào)文的PGN 和幀數(shù)，其次對接收的TP.DT-BAM 數(shù)據(jù)幀組報(bào)文刪除幀序號，通過替換數(shù)組子集對接收報(bào)文合成重組，還原PGN 標(biāo)識的數(shù)據(jù)長度大于8 字節(jié)的廣播幀報(bào)文。

　　建立發(fā)送報(bào)文ID 解析封裝的識別方法。報(bào)文解析首先確定幀類型狀態(tài)變量，其次根據(jù)狀態(tài)變量的條件判斷，進(jìn)行報(bào)文格式的封裝定義。

　　數(shù)據(jù)場小于或等于8 字節(jié)的PDU1、PDU2 單幀發(fā)送報(bào)文直接入隊(duì)列，數(shù)據(jù)場大于8 字節(jié)的對話式、廣播式多幀報(bào)文按J1939 協(xié)議多幀數(shù)據(jù)處理打包封裝簇合成后入隊(duì)列，處理完的J1939 發(fā)送報(bào)文簇分解后出隊(duì)列并寫入CAN 口。

　　廣播幀報(bào)文發(fā)送封裝，ID 解析將發(fā)送報(bào)文的PGN 封裝在廣播報(bào)文命令幀標(biāo)識符ID-TP.CM 中，報(bào)文數(shù)組解析進(jìn)行字節(jié)數(shù)和幀數(shù)計(jì)算，創(chuàng)建幀序號加報(bào)文子集的8 字節(jié)多幀數(shù)組，與數(shù)據(jù)幀標(biāo)識符ID-TP.DT 打包封裝簇合成TP.DT-BAM，TP.CM-BAM 與TP.DT-BAM 組成廣播幀格式報(bào)文。

　　應(yīng)用效果

　　在整車電環(huán)境的半實(shí)物仿真報(bào)文接收測試試驗(yàn)中，應(yīng)用圖4 所示的基于LabVIEW 和J1939 協(xié)議的CAN 總線通訊平臺，與Vector CANoe 模塊在同一時間段比對測試，接收的某型號發(fā)動機(jī)穩(wěn)態(tài)工況EECU 報(bào)文如圖5 所示，一秒內(nèi)接收EECU 發(fā)出的526 幀報(bào)文，比對測試接收的報(bào)文無丟失現(xiàn)象。

　　發(fā)動機(jī)燃油消耗量報(bào)文，實(shí)時反映了發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性，在商用車J1939 協(xié)議CAN 總線網(wǎng)絡(luò)中，分別被車輛VECU 接收，作為換擋控制策略控制自動變速箱汽車;組合儀表ECU 接收并實(shí)時顯示，提示駕駛員形成良好的駕駛習(xí)慣，操縱汽車達(dá)到最佳燃油經(jīng)濟(jì)性的路況行駛。為使發(fā)動機(jī)獲得最佳的動力性、經(jīng)濟(jì)性和兼顧排放達(dá)標(biāo)，需要對發(fā)動機(jī)電控單元EECU 進(jìn)行標(biāo)定匹配，獲得最佳噴油脈寬的標(biāo)定參數(shù)。標(biāo)定之后做比對試驗(yàn)，驗(yàn)證EECU 的標(biāo)定效果。

　　發(fā)動機(jī)穩(wěn)態(tài)工況試驗(yàn)，能夠反映車輛的等速工況;而發(fā)動機(jī)變工況瞬態(tài)試驗(yàn)，能夠模擬實(shí)際道路循環(huán)中發(fā)動機(jī)狀態(tài)。通過將實(shí)時報(bào)文油耗和實(shí)際測量瞬態(tài)油耗的對比，研究兩者之間的對應(yīng)吻合關(guān)系，判斷發(fā)動機(jī)EECU 的控制效果?！　?/p>

 

　　某型號發(fā)動機(jī)十工況臺架試驗(yàn)瞬態(tài)油耗比對測量曲線見圖6 所示，從J1939 協(xié)議CAN 總線接收并解析的EECU 油耗報(bào)文數(shù)據(jù)，與臺架油耗儀實(shí)測數(shù)據(jù)在發(fā)動機(jī)低負(fù)荷時存在差異，即發(fā)動機(jī)低負(fù)荷時實(shí)際噴油量較小，設(shè)定噴油量與實(shí)際噴油量的差異值較大。這個差異是因?yàn)榘l(fā)動機(jī)低負(fù)荷共軌軌壓波動較大，導(dǎo)致噴油量波動變化而客規(guī)存在。兩條曲線總體吻合一致，通過CAN 總線接收的發(fā)動機(jī)噴油目標(biāo)值，與實(shí)際測量值接近，且變化趨勢和時序同步，反映了發(fā)動機(jī)EECU 標(biāo)定匹配獲得了最佳噴油脈寬的目標(biāo)值。

　　總結(jié)

　　基于LabVIEW 和J1939 協(xié)議的NI PXI 模塊化系統(tǒng)架構(gòu)的CAN 總線通訊平臺的開發(fā)，建立了NICAN 模塊在商用車CAN 總線通訊的應(yīng)用基礎(chǔ)，項(xiàng)目具有推廣和商品應(yīng)用前景。在發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)、整車電環(huán)境半實(shí)物仿真分析中，實(shí)現(xiàn)對CAN 總線報(bào)文信息的過濾識別、合成接收、封裝發(fā)送、存貯、解析計(jì)算及實(shí)時顯示。

　　應(yīng)用LabVIEW 軟件平臺強(qiáng)大的數(shù)學(xué)分析運(yùn)算及隊(duì)列處理能力，以及適應(yīng)整車苛刻測試環(huán)境的NI PXI 儀器及CAN 接口模塊，滿足試驗(yàn)工況對CAN 總線報(bào)文信息解析的功能需求，同時實(shí)現(xiàn)對報(bào)文數(shù)據(jù)與NI PXI 儀器其它測量參數(shù)同步采樣，試驗(yàn)數(shù)據(jù)比對分析處理具有實(shí)時性和真實(shí)性。