CAN总线的汽车车身控制系统的应用研究

宁 轩

（运城职业技术学院，044000）



CAN总线的汽车车身控制系统的应用研究

宁 轩

（运城职业技术学院，044000）

摘要：随着汽车电子技术的不断发展，CAN总线被广泛应用于汽车车身控制系统设计。本文主要通过CAN总线的简单介绍，从汽车车身控制系统的总体设计以及硬件、软件设计方面进行阐述，达到简化线束、降低成本的要求，使CAN总线在汽车车身控制系统中得到更广泛使用。

关键词：CAN总线；车身控制系统；节点

1　CAN总线特性

控制器局域网（Controller Area Net）简称为CAN，作为ISO国际标准化的串行通信协议，是一种支持分布式实时控制的串行通讯网络, 采用双纹线同轴电缆或光纤做通讯介质，具有很高的安全性，一般会用于智能装置的开放式通信系统或嵌入式控制器通讯系统。CAN总线具有低成本、高利用率、数据传输距离远、数据传输速率高、自行判断是否接受报文、可靠性的错误处理和检错机制、节点自动退出总线功能等特性。由于其采用先进技术、具备高可靠性能、成本合理以及功能完善的特点，被广泛应用于汽车、制造业等行业中，目前，CAN总线已经作为汽车的一种标准设备列入汽车的整体设计中。

2　汽车车身控制系统总体设计

汽车车身控制系统涵盖的范围比较广，系统控制对象较多，系统的智能化程度及设计成本受到系统各子模块之间不同的拓扑结构的影响，因此根据各控制对象的位置及功能通过合理划分车身控制系统模块，减少这种影响。本文采用的车身控制系统的框架结构图，如图1所示。

图1　车身控制系统框架结构

根据汽车各部分功能，将汽车车身控制系统分为7个模块。它们分别是中央控制模块、前车灯控制模块、后车灯控制模块、左前门控制模块、右前门控制模块、左后门控制模块、右后门控制模块。模块划分思想指导硬件电路和软件设计工作，具有简单、高效的特点。通过将智能芯片应用到各模块上，既可以提高系统智能化程度，也可以整体提高系统抗干扰能力和系统可靠性。

3　基于CAN总线的汽车车身控制系统设计

3.1系统硬件设计

CAN节点是汽车车身控制系统设计的核心，选MC9S12XD256单片机作为节点的微控制器MCU，减少了外部器件使用，提高了系统的稳定性，微控制器（MCU）的外设结构如图2。其内部结构由CAN功能模块部分和单片机基本部分组成，并采用模块化的设计思想对各个电路模块进行了设计，包括外围接口、底层电源、开关量输入滤波、高低边驱动、外扩 EEPROM 等模块的电路原理图的设计，确保车身控制系统各单元间的正常通讯。CAN 总线车身控制模块减少电路板上器件，简化了线束，减少系统故障，提高系统可靠性。

图2　微控制器（MCU）的外设结构

（1）底层模块电源设计。电源转换芯片 NCV8518电压在12V～5V 之间，具备低成本、连接简单的特点，也可以为硬件系统提供稳定的电源。使用时是将12v直流电接入到输入端，5v直流电接入到输出端，前接二极管和滤波电容，起到降低电源干扰和稳压作用。

（2）开关量输入滤波电路设计。对于开关量的输入，在作为微控制器的实际输入之前必须经过硬件电路的滤波处理，对开关量经过去杂波和毛刺后将滤波后的电流信号输入 MCU。

（3）高边驱动电路与低边驱动电路设计。微控制器（MCU）输出的高电平和低电平无法驱动外部的继电器或是执行器，所以必须对控制信号即数字信号增加驱动电路，采用高边（High side）或低边（Low side）智能功率开关集成电路，它可以将信号放大以完成对驱动外围功率器件的驱动。

（4）外扩 EEPROM 存储单元电路设计。选择外扩 EEPROM 的方法，便于以后芯片功能扩展。选用 AT25160型号的EEPROM是基于 SPI 串行总线与 MCU 进行通信。

3.2系统软件设计

车身控制器软件架构设计采用前后台模式作为CAN的软件设计模式，总线的设计以及数据采集程序进行了详细的设计。

（1）CAN 总线节点的软件设计。CAN总线节点的软件设计主要是对该模块的控制器寄存器和CAN报文存储缓冲区进行读写，主要包括三大部分：CAN节点初始化、CAN报文发送和报文接收。

（2）数据采集模块设计。数据采集模块程序主要是实现运行过程中各类信号参数和运行状态的采集和发送显示，如总线信号、开关量信号、脉冲信号、模拟量信号、温度、车速以及电压电流等。通过总线读取采集开关量信号，采用定时脉冲技术方法采集脉冲信号，通过单片机内置的转换器实现模拟量信号采集等。通过查询方式实现所有信号的读取。当单片机完成所有类型的信号的采集之后，则开始按照预定的控制逻辑进行数据的处理。

4　总结

随着汽车技术的不断发展，对安全、舒适、方便性的要求越来越高，新的控制功能随着汽车级别的增加而不断增加。本文结合CAN总线技术，主要研究了基于总线技术的车身控制系统，从汽车车身控制系统的总体设计以及硬件、软件设计方面进行阐述，达到简化线束、降低成本的要求，使CAN总线在汽车车身控制系统中得到更广泛使用。

参考文献

[1]王丰华.汽车上CAN/LIN混合网络组网技术的应用研究[D].镇江:江苏大学计算机科学与通信工程学院,2006.

[2]王楠,白凤山.CAN通信系统中心控制模块的设计[J].内蒙古大学学报(自然科学版),2006,37(5):564-569.

[3]王小伟，余先涛，戴延浩．基于CAN总线的接触网隔离开关监控系统设计［J］．武汉理工大学学报:信息与管理工程版，2010，32(5):703－706．

Application of CAN bus in automotive body control system

Ning Xuan
（Yuncheng Polytechnic College，044000）

Abstract：This paper mainly through the simple introduction of the CAN bus, from auto body control system overall design and the design of the hardware and the software aspects carries on the elaboration to simplify the wiring harness,reduce costs,can bus in automotive body control system has been more widely used.

Keywords：CAN bus;car body control system;node