摘要： 給出了一種基于CAN 總線的車燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案， 介紹了車燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)， 對(duì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、硬件配置、軟件功能分別作了詳細(xì)說明。試驗(yàn)表明， 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠， 具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　0 引言

　　CAN（ Contr oller Area Netw or k） 是德國博世公司在20 世紀(jì)80 年代初為汽車業(yè)開發(fā)的一種車載專用串行數(shù)據(jù)通信總線， 滿足SAE （ Society o f Automo bileEng ineer） 對(duì)C 類高速車載網(wǎng)絡(luò)（ ≤1Mb/ s） 的要求， 適合動(dòng)力傳動(dòng)和底盤電子系統(tǒng)的信息傳輸與控制， 因此也適合一般車載電子系統(tǒng)的信息傳輸與控制。

　　與傳統(tǒng)技術(shù)相比， CAN 總線有如下特點(diǎn)： ①采用非破壞性仲裁技術(shù)， 獲得仲裁優(yōu)先的節(jié)點(diǎn)將繼續(xù)傳輸消息， 消息不會(huì)被另一個(gè)節(jié)點(diǎn)破壞或發(fā)生錯(cuò)誤； ②CAN 總線采用短幀結(jié)構(gòu)， 每一幀的有效數(shù)據(jù)為8 字節(jié)， 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間短， 受干擾的概率低， 重新發(fā)送的時(shí)間短；③ CAN 每幀數(shù)據(jù)采用CRC （ CyclicRedundancy Check） 校驗(yàn)， 保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃裕?適于在高干擾環(huán)境中使用；④CAN 采用平衡的差動(dòng)信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)， 通信速率為5kb/ s 時(shí)直接通信距離遠(yuǎn)可達(dá)10km, 通信距離為40m 時(shí)通信速率可達(dá)1Mb/ s, 可形成場抵消效應(yīng)； ⑤可以避免汽車線束的重復(fù)鋪設(shè)， 有效減少了汽車上線束的數(shù)量， 提高了可靠性， 降低了成本。因此， 利用CAN 總線進(jìn)行車燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 可以提升汽車性能。

　　1 車燈功能及系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　圖1 為車燈照明、信號(hào)系統(tǒng)， 由照明及信號(hào)燈組組成， 包括前大燈（ 遠(yuǎn)光燈、近光燈） 、轉(zhuǎn)向燈、霧燈、制動(dòng)燈、頂燈、位置燈、倒車燈和牌照燈等等， 不同種類車燈的功能不同， 安裝位置也不盡相同。按車燈安放位置可以分成左前、左后、右前、右后4 組照明和信號(hào)燈組， 以及車內(nèi)照明燈組， 故可以在CAN 通信網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置控制模塊、左前模塊、左后模塊、右前模塊、右后模塊和車內(nèi)照明模塊， 共6 個(gè)節(jié)點(diǎn)， 其車燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖2.其中， 控制模塊通過對(duì)開關(guān)狀態(tài)變化的監(jiān)測向其它5 個(gè)模塊發(fā)送控制指令， 這5 個(gè)模塊在接收到屬于本模塊的控制指令后， 分別控制對(duì)應(yīng)位置的車燈動(dòng)作。由于CAN 是基于優(yōu)先級(jí)的事件觸發(fā)協(xié)議， 根據(jù)行駛安全級(jí)別的不同， 系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)要依次設(shè)定。需要強(qiáng)調(diào)的是， 開關(guān)控制模塊是系統(tǒng)控制指令發(fā)送模塊， 安全性要求， 具有優(yōu)先級(jí)， 左后和右后模塊涉及制動(dòng)等與行駛安全相關(guān)的車燈， 其優(yōu)先級(jí)僅次于開關(guān)控制模塊。

圖1 車燈照明、信號(hào)系統(tǒng)

圖2 CAN 總線車燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)以8051 單片機(jī)和Intel 82527 CAN 總線控制器為構(gòu)成智能節(jié)點(diǎn)。其中， Intel 82527 CAN控制器支持CAN2. 0 標(biāo)準(zhǔn)， 包括標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程幀， 可程控全局屏蔽； 包括標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展信息標(biāo)識(shí)符， 具有15 個(gè)報(bào)文緩沖區(qū)， 每個(gè)數(shù)據(jù)長度為8 字節(jié)；14 個(gè)T X/ RX 緩沖區(qū)， 1 個(gè)帶可程控屏蔽的RX 緩沖區(qū)； 可變CPU 接口， 具有多路8 位總線（ Intel 或Motorola 方式） 、多路16 位總線、8 位非多路總線（ 同步/ 異步） 以及串行接口； 位速率可程控， 并有可程控的時(shí)鐘輸出； 可變中斷結(jié)構(gòu)； 可對(duì)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入比較器結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置； 2 個(gè)8 位雙向I/ O 口； 44 腳PLCC 封裝。

　　本方案選用Philips 公司的PCA 82C250 為CAN總線收發(fā)器和物理層總線接口， 它可以提供對(duì)總線的差分發(fā)送和接收、高速斜率控制和待機(jī)3 種不同工作方式， 能夠隔離瞬態(tài)干擾， 提高接收和發(fā)送能力。在硬件設(shè)計(jì)中， 82527 完成與CAN 總線的信息交換，8051 完成對(duì)車燈繼電器的驅(qū)動(dòng)； 旁路輸入比較器， 與8051 的信息交換采用中斷方式， 地址為7F00 ~7FFFH.系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)見圖3.

圖3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　CAN2. 0B 協(xié)議只制定了CAN 物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議， 在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)， 必須根據(jù)用戶的需要制定相應(yīng)的CAN 應(yīng)用層協(xié)議。根據(jù)總線系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)及其所要實(shí)現(xiàn)的功能， 確定相互間共享的數(shù)據(jù)， 然后了解各節(jié)點(diǎn)需接收和發(fā)送的信息， 統(tǒng)一制定CAN 網(wǎng)絡(luò)中需傳輸?shù)男畔ⅲ?給制定好的CAN 網(wǎng)絡(luò)傳輸消息分配標(biāo)識(shí)符。CA N 協(xié)議規(guī)定， 標(biāo)識(shí)符ID 越小， 優(yōu)先權(quán)越高，因此， 在確定ID 時(shí)， 先要分析該信息幀需求的緊急性。

　　將汽車車燈位置分布和行駛安全性要求作為各模塊劃分的依據(jù)， 以控制模塊、左后模塊、右后模塊、左前模塊、右前模塊、內(nèi)照明模塊為順序分配ID.

　　信息編碼是把相近或相關(guān)的信息組合成一個(gè)數(shù)據(jù)塊， 使它們的數(shù)據(jù)可按同樣的頻率從控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送到總線上。其它CAN 節(jié)點(diǎn)可同時(shí)獲得這組信息， 并對(duì)該信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。本車燈控制系統(tǒng)通過主控制器發(fā)送信息， 各分節(jié)點(diǎn)先通過驗(yàn)收/ 屏蔽濾波器接收自己需要的信息， 屏蔽不需要的信息， 再根據(jù)接收內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)操作。其中4 個(gè)分節(jié)點(diǎn)均設(shè)置為單濾波， 主控制器發(fā)送的1B 數(shù)據(jù)中各位的含義見表1.

表1 1B 數(shù)據(jù)中各位含義

　　本文采用模塊化程序設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)軟件， 按照功能分成不同的程序模塊， 各模塊間相對(duì)獨(dú)立以完成特定的功能， 主要包括CAN 節(jié)點(diǎn)初始化、報(bào)文接收、報(bào)文發(fā)送和數(shù)據(jù)處理模塊。同時(shí)， 模塊與模塊之間可以相互調(diào)用， 數(shù)據(jù)共享， 以達(dá)到重復(fù)利用代碼和簡化代碼的目的。其主程序流程圖見圖4.

圖4 主程序流程圖

　　按前面所介紹的硬件和軟件設(shè)計(jì)方案， 在試驗(yàn)室完成車燈控制系統(tǒng)， 組合成車燈臺(tái)架， 通過對(duì)該系統(tǒng)硬件、軟件的反復(fù)調(diào)試進(jìn)行控制試驗(yàn)。臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果證明， 本車燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案可行， 減少了線束的使用， 且性能可靠， 具有較好的工程應(yīng)用前景。由此也可以預(yù)見， 隨著CAN 總線在汽車電氣控制方面的廣泛應(yīng)用， 汽車的使用性和可靠性等方面也將會(huì)得到很大的提高。

參考文獻(xiàn):

[1]. 1B  datasheet http://hbjingang.com/datasheet/1B+_2178084.html.