叶鹏

摘 要：汽车上的电子装备随着汽车电子技术的迅猛发展而不断增多，且电子装备都是集信息、电子、机械为一体的装备。在汽车系统中，信息和电子两大技术的地位越来越高。介绍了SAEJ1939协议和CAN总线的概况，分别探究了基于CAN总线的车身控制系统的总体设计，软、硬件设计以及相关优点，证实了在CAN总线的基础上设计车身控制系统的可行性。

关键词：CAN总线；系统设计；车身控制系统；电子装备

中图分类号：U463.6 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.083

汽车电子装备的持续增多，导致装置的电子线路迅猛增多，线路越来越复杂，进而加大了布线的难度，甚至在设计、安装、升级和维护中都已经到达了难度的最高上限。所以，在持续增多电子装备的状况下，线束减少成为了亟待解决的问题之一。由于点到点的布线法无法满足要求，因此，在CAN总线的基础上研究了车身控制系统设计。

1 CAN总线和SAE J1939协议概况

1.1 CAN总线

20世纪80年代末，英特尔和Bosch这两大公司共同研发了在汽车电气控制系统应用的CAN总线规范。CAN总线英文名为Controller Area Network，又被称作控制器局域网。CAN通信协议主要是对设施间的信息传输方式进行描述。CAN技术规范包括A部分和B部分，其中，有十一位保温标识符的是CAN2 .0A，拥有二十九位报文标识符的是CAN2.B，而它们在种类上没有任何的局限性，不过非破坏性逐位仲裁是介质访问的形式，这与高适用性的小型网络十分搭调，只用价格较低的开发工具就能开发出来。

1.2 J1939协议

美国汽车工程协会为车辆定义了J1939工业标准，将一个开发系统提供给电子系统是提出J1939文档的目的所在，而开放性系统开发出来后，设备间通信时就拥有了标准的体系架构。制定J1939标准时，是以ISO的开放式数据互连模型中的7层基准参照模型为基础的，该协议是CAN协议的一种高级标准，已经确切规定了汽车内的ECU地址配置、通信方法、命名、发送报文优先级别等内容，同时，详尽地阐述了汽车内各详细的ECU通讯。CAN报文标识符被J1939协议划分成原地址、特定域、协议数据单元格式、数据页、优先级。

2 车身控制系统的总体设计

空调、电动座椅车、后视镜和侯矿加热控制、雨刮器、内灯外灯、电动车床玻璃升降器、防盗装置和压控中央门锁等是车身控制模块的主要控制功能。在网络技术不断渗透到车身设计中后，为了能实现安全、舒心、便利的乘坐和驾车目的，将以上的少数或所有车身控制模块集成起来逐渐向高档汽车中应用。其结构主要包括车锁、车窗、中央控制、空调控制、车灯、调整座椅、组合仪表板等模块。模块间通讯时采用比125 bps低的低速双线CAN总线，能运用仪表模块中集成或单独存在的网关，使车身控制模块系统与高速动力传动总线相连，进而达到获取发动机转速、车速、安全气囊出发等讯号接收到的目的。在仪表模块中获取发动机转速、车速信息，在碰撞传感器中得到碰撞信号，档位信息在变速器中获取。运用总线连接能实现控制的自动化，车身控制系统在接收到锁上遥控或打开空调信息后，会采取自动化的方式将车窗关严。当汽车遭遇碰撞后，在自动打开安全气囊时，还会将全部车门的锁打开，进而为车内乘客和司机打开了逃生的方便之门 。

3 车身控制系统的软硬件设计

3.1 硬件设计

在设计系统硬件电路时采取集CAN收发器（PCA82C250）ECU、CAN 控制器（SJA1000）、（AT89C51）于一体的设计。

Atmel AT89C51单片机作为能耗低、性能强、电压低的八位互补金属氧化物半导体单片机，片内包含4个输入/输出端口，4 KB的闪速存储器，一共有输入/输出引脚32个，且该单片机的指令系统与输出引脚都能适用于MCS-51中，不仅有较高的灵活性，而且价格较为实惠。PHILIPS SJA1000作为独立的CAN控制器主要起到实现CAN通信协议，对11位和29位标识码、CAN2.0A/B协议给予支持。其中，接收缓冲器64 Byte，通信位的速度最高可达1 GB/s，即使在极端环境下也能平稳、正常运转。PHILIPS PCA82C250是物理总线和CAN控制器间的接口，是通用型的CAN收发器，将差动发送和接收能力分别提供给CAN总线和控制器。

3.2 系统的软件设计

在设计本系统软件时，由于采取了模块化理念，可以分成CAN控制器初始化模块、主程序模块、数据帧传送模块和接收模块等相对隔离的多个模块。SJA1000具备扩展帧和标准帧两种规格，每种规格的帧都具备双、单滤波功能。由此可见，CAN控制器滤波形式有4种，其能对CAN2 .0B技术规范具有适应性。为了便于二次研发和共享车身网络系统中的信息，对车身系统不具有较强实时性的特性进行了考虑。本系统采取的通信格式为扩展帧。为了能确保系统中的广播信息向每个模块准确传送，达到共享信息的目的，系统的滤波形式为验收双滤波。将一个广播信息的ID标识码设置在其中一个滤波器内，另外一个则是有模块本身的标识码。运用该种滤波方式，能将控制器中的广播地址设在一个滤波器中，这能在很大程度上提升通讯的灵活度。

在向CAN总线广播发送数据时，要以节点获得的优先级别进行。地址相符的CAN节点将接收数据后，向数据处理程序发送。当有独特的传送数据请求时，应采取远程帧请求的方法准予对方进行数据传送。该种处理数据法有利于完成程序结构化管理数量较多的任务。

3.3 CAN总线的优点

在车身控制系统中运用CAN总线具有适应性强、成本地的特点，明显地较少了车身控制线束的数量，降低了线束费用，使汽车更加安全、舒适，有利于扩展功能的发挥。采取比125 bps低的低速双线CAN总线后，能运用仪表模块中集成或单独存在的网关使车身控制模块系统与高速动力传动总线相连，进而达到获取发动机转速、车速、安全气囊出发等讯号的目的。其在国内，中、低档汽车中运用较多，编控制程序时采取C语言，有较强的兼容性和可读性，有利于维护和更新。

4 结束语

我国想要生产出性价比高、实用性强的汽车，汽车电子工程师应一步步创建网关，将汽车动力、车身控制、底盘、车载多媒体、GPS定位等系统有机联合，创建出共享资源、智能化、集成化的综合系统，进而在很大程度上优化汽车车身控制，这就需要我国汽车将网络通讯高层协议开发出来，为国产汽车技术含量的提升创造条件。

参考文献

[1]黄曲菜，唐厚君，孟祥群.基于CAN总线/LIN总线的车身控制系统[J].工业控制计算机，2014（10）.

[2]郭利进，王化祥，龚进峰.基于CAN总线的车身网络系统及其控制策略研究[J].汽车工程，2015（08）.

[3]李秋菊，田秋艳.基于CAN总线的车身控制系统设计[J].长春工业大学学报（自然科学版），2013（02）.

〔编辑：张思楠〕