基于CAN總線的汽車(chē)前照燈多路傳輸系統(tǒng)

82C250 與CAN 總線的接口部分采用了一定的安全和抗干擾措施。82C250 的CANH 和CANL 引腳各自通過(guò)一個(gè)5 的電阻與CAN 總線相連， 電阻可起到一定的限流作用， 保護(hù)82C250 免受過(guò)流的沖擊。

CANH 和CANL 與地之間并聯(lián)了2 個(gè)30 pF 的小電容， 可以起到濾除總線上的干擾和一定的防電磁輻射的能力。82C250 的Rs 腳上接有一個(gè)斜率電阻， 電阻大小可以根據(jù)總線通信速度適當(dāng)調(diào)整， 一般在16~ 140 k 。

2. 3 微處理器的選擇

汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是建立在微處理器的高速運(yùn)算功能上的， 因此微處理器的選擇是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)， 與一般的電子設(shè)備相比較， 汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的微處理器特點(diǎn)在于經(jīng)常處理大量的輸入和輸出信號(hào)， 而且要實(shí)現(xiàn)高精度和實(shí)時(shí)控制， 因此必須能夠同時(shí)進(jìn)行多種獨(dú)立的操作。為了滿(mǎn)足這些要求， 微處理器必須具有高速計(jì)算、高速實(shí)時(shí)輸入和輸出以及多種中斷響應(yīng)等特性。由于通用電子計(jì)算機(jī)電子控制系統(tǒng)的控制功能較為簡(jiǎn)單， 所以大多數(shù)電子控制單元( ECU ) 中主要使用8 位微處理器。在選擇微處理器上， 不僅要注重滿(mǎn)足技術(shù)要求， 還要綜合考慮成本和實(shí)用因素， 不應(yīng)片面追求微處理器的高速和高位數(shù)。

本研究是對(duì)按鈕開(kāi)關(guān)的邏輯信號(hào)進(jìn)行處理， 對(duì)微處理器的控制核心CPU 的要求不高， 選用AT89C51 即可滿(mǎn)足要求。

基于CAN總線的汽車(chē)前照燈多路傳輸系統(tǒng)

3 汽車(chē)前照燈CAN 總線多路傳輸系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

多路傳輸系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括CAN 節(jié)點(diǎn)的初始化、CAN 報(bào)文的發(fā)送和接收、PC 機(jī)與CAN 適配卡的通信。

3. 1 初始化

系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)初始化包括: 自檢、CAN 通訊初始化、A/ D初始化、各種系統(tǒng)標(biāo)志初始化以及看門(mén)狗初始化等。其中89C51 的CAN 控制器初始化流程如圖4所示。

圖4 CAN 初始化流程圖。

3. 2 CAN 子節(jié)點(diǎn)收發(fā)軟件設(shè)計(jì)

子節(jié)點(diǎn)主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵信號(hào)進(jìn)行采集， 并響應(yīng)主控節(jié)點(diǎn)命令， 通過(guò)CAN 總線向主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送檢測(cè)點(diǎn)信息。在軟件設(shè)計(jì)上， 子節(jié)點(diǎn)采取命令應(yīng)答方式， 即等待命令—分析命令類(lèi)型—發(fā)回相應(yīng)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)中子節(jié)點(diǎn)在上電復(fù)位后主要工作為:

( 1) 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化;( 2) 向主控節(jié)點(diǎn)發(fā)出加入請(qǐng)求;( 3) 主控節(jié)點(diǎn)接受請(qǐng)求， 并給該子節(jié)點(diǎn)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編號(hào);( 4) 等待主控節(jié)點(diǎn)命令;( 5) 根據(jù)命令將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)CAN 總線發(fā)送給主控節(jié)點(diǎn)。

因此， 子節(jié)點(diǎn)的主要流程如圖5 所示。

3. 3 主控節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

主控節(jié)點(diǎn)軟件采用事件驅(qū)動(dòng)方式， 事件信號(hào)由各種中斷信號(hào)產(chǎn)生; CPU 在進(jìn)入中斷處理程序后， 僅僅判斷事件類(lèi)型， 設(shè)置相應(yīng)的事件標(biāo)志位， 并不對(duì)事件做任何處理; 主控節(jié)點(diǎn)主程序?qū)⒀h(huán)讀取事件標(biāo)志， 并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的事件處理程序。

主控節(jié)點(diǎn)具有兩種工作模式。一種是系統(tǒng)中存在上位機(jī)， 上位機(jī)作為命令發(fā)出點(diǎn)， 主控節(jié)點(diǎn)處于被動(dòng)控制模式。此時(shí)， 主控節(jié)點(diǎn)的工作是通過(guò)RS 232 接收上位機(jī)的命令， 分析命令的目的節(jié)點(diǎn)， 并將命令通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn); 同時(shí)， 主控節(jié)點(diǎn)檢測(cè)CAN 網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)， 將節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)通過(guò)RS 232 發(fā)送給上位機(jī); 重復(fù)以上流程直到工作方式發(fā)生改變。在這種方式下主控節(jié)點(diǎn)的主要工作流程如圖6 所示。

圖6 被動(dòng)控制狀態(tài)流程。

當(dāng)系統(tǒng)中不存在上位機(jī)或上位機(jī)發(fā)出脫離系統(tǒng)命令后， 主控節(jié)點(diǎn)進(jìn)入主動(dòng)控制工作模式。在這種狀態(tài)中， 命令發(fā)送者為主控節(jié)點(diǎn)， 主控節(jié)點(diǎn)可通過(guò)定時(shí)器事件輪循查詢(xún)各節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài); 響應(yīng)鍵盤(pán)事件， 并根據(jù)用戶(hù)輸入的命令向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)出命令或響應(yīng)相應(yīng)子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù); 通過(guò)LED 燈顯示子節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)。

兩種工作模式間可以通過(guò)上位機(jī)發(fā)出命令、用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入命令以及主控節(jié)點(diǎn)查詢(xún)上位機(jī)工作狀態(tài)異常( 如在被動(dòng)狀態(tài)中， 上位機(jī)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有命令) 等幾種方式切換。

3. 4 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基于C+ + 設(shè)計(jì)， 可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多路數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)， 并設(shè)計(jì)了圖形化的監(jiān)控顯示。監(jiān)控系統(tǒng)功能包括:

( 1) 向主控節(jié)點(diǎn)發(fā)出聯(lián)機(jī)或脫機(jī)命令， 切換節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài);( 2) 定時(shí)發(fā)送節(jié)點(diǎn)查詢(xún)命令， 查詢(xún)子節(jié)點(diǎn)工作狀況， 更新系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)表;( 3) 根據(jù)用戶(hù)需要， 定時(shí)向監(jiān)控節(jié)點(diǎn)發(fā)送讀取命令， 取得節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)， 并保存數(shù)據(jù)， 形成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)文件;( 4) 以圖形化的方式顯示監(jiān)控曲線。

上位機(jī)系統(tǒng)中還包含了數(shù)據(jù)分析功能， 其中設(shè)計(jì)了算法接口; 系統(tǒng)用戶(hù)可編寫(xiě)自己的算法庫(kù)， 系統(tǒng)可調(diào)用用戶(hù)算法庫(kù)對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

基于CAN總線的汽車(chē)前照燈多路傳輸系統(tǒng)

4 結(jié) 語(yǔ)

由于CAN 總線具有極強(qiáng)的抗干擾能力， 系統(tǒng)在使用現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通訊非?？煽?， 并且通過(guò)CAN 中繼器可以進(jìn)一步提高通訊質(zhì)量和距離。隨著CAN 總線芯片性能的提高、價(jià)格的降低， 逐漸應(yīng)用到普通轎車(chē)上， 也為其在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用提供了條件。研究CAN 總線在拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用， 對(duì)于提高農(nóng)機(jī)性能和經(jīng)濟(jì)性， 促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展， 具有重要意義。

基于CAN總線的汽車(chē)前照燈多路傳輸系統(tǒng)。