基于CAN总线技术的汽车车灯、电动车窗、雨刮的控制系统

1基于CAN总线技术的汽车车灯、电动车窗、雨刮的控制系统简介随着现代汽车的迅猛发展和电子技术的日新月异，汽车电子设备不断增多，从发动机控制到传动系统控制，从行驶、制动、转向系统控制到安全保证系统及仪表报警系统，从电源管理到为提高舒适性而作的各种努力，使汽车综合控制系统越来越复杂。目前．以微控制器为代表的汽车电子在整车电子系统中应用广泛，汽车控制正由机电控制系统转向以分布式网络为基础的智能化系统。CAN总线是一种支持分布式和实时控制的串行通信网络，以其高性能和高可靠性在自动控制领域广泛应用。本设计主要针对基于CAN总线的汽车电子系统的设计，包括汽车车灯和汽车车窗和汽车雨刮等控制系统的总体设计思想、方法和硬件设计，介绍如何实现用CAN总线完成汽车控制系统的控制。2目录CAN总线-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------31.1CAN简介---------------------------------------------------------------------------------------------------------31.2CAN总线协议的报文帧结构形式-------------------------------------------------------------------------3CAN总线在奥迪A6汽车车灯上的应用-----------------------------------------------------------------------42.1灯光控制系统的网络硬件设计。-------------------------------------------------------------------------52.2MCU的选择-----------------------------------------------------------------------------------------------------62.3CAN通讯控制器------------------------------------------------------------------------------------------------62.4CAN总线收发器------------------------------------------------------------------------------------------------62.5系统的软件设计-------------------------------------------------------------------------------------------------72.6CAN控制初始化程序-----------------------------------------------------------------------------------------72.7中央处理器程序设计-------------------------------------------------------------------------------------------82.8车灯控制程序---------------------------------------------------------------------------------------------------11CAN总线在奥迪A6汽车电动车窗上的应用---------------------------------------------------------------153.1系统的总体设计------------------------------------------------------------------------------------------------153.2硬件接口电路设计---------------------------------------------------------------------------------------------153.3系统软件设计---------------------------------------------------------------------------------------------------173.3.1CAN控制初始化-----------------------------------------------------------------------------------------------173.3.2节点发送／接收报文----------------------------------------------------------------------------------------173.3.3主控程序--------------------------------------------------------------------------------------------------------183.4电动车窗系统主要技术参数和功能----------------------------------------------------------------------19CAN总线在奥迪A6汽车雨刮上的应用----------------------------------------------------------------------194.1系统的总体设计------------------------------------------------------------------------------------------------194.2系统硬件电路设计---------------------------------------------------------------------------------------------204.2.1雨量检测模块-------------------------------------------------------------------------------------------------204.2.2开关控制模块-------------------------------------------------------------------------------------------------214.2.3ECU和CAN通信模块------------------------------------------------------------------------------------214.2.4输出驱动模块-------------------------------------------------------------------------------------------------224.2.5雨刮电动机----------------------------------------------------------------------------------------------------224.3系统软件设计---------------------------------------------------------------------------------------------------24结语-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------323CAN总线1.1CAN简介CAN(ControllerAreaNewtork)即控制器局域网，是一种先进的串行通信协议，属于现场总线范围。CAN总线是最初由德国Bosch公司在80年代初期，为了解决现代汽车中众多的控制与测试一起之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，目的是通过较少的信号线将汽车上的各种电子设备通过网络连接起来，并提高数据在网络中传输的可靠性，CAN总线具有较强纠错能力，支持差分收发，因而适合高噪声环境，并具有较远的传输距离，特别适合于中小型分布式测控系统，目前己在工业自动化、建筑物环境控制、机床、医疗设备等领域得到广泛应用。CAN总线具有以下几个重要特点：1)结构简单，只有两根线与外部相连，且内部含有错误探测和管理模块。2)通信方式灵活。可以多种方式工作，网络上任意一个节点均可在任意时刻主动的向网络上的其他节点发送信息，而不分主从。3)可以点对点、点对多点及全局广播方式发送和接受数据。4)网络上的节点信息可分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。5)CAN通讯格式采用短帧格式，每帧字节数最多为8个，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态和测试数据的一般要求。同时，8个字节也不会占用总线时间过长，从而保证了通讯的实时性。6)采用非破坏性总线仲裁技术。当两个节点同时向总线上发送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可以不受影响继续传输数据，这大大地节省了总线仲裁冲突时间，在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪。7)直接通讯距离最大可达1k0m(速率在5kb／S以下)，最高通讯速率可达1Mb／s(此时距离最长为40m)。节点数可达110个，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。8)CAN总线通讯接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。9)CAN总线采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。1.2CAN总线协议的报文帧结构形式在报文传输时，不同的帧具有不同的传输结构，下面将分别介绍四种传输帧的结构，只有严格按照该结构进行帧的传输，才能被节点正确接收和发送。(1)数据帧由七种不同的位域(BitField)组成：帧起始(Startof)、仲裁域(ArbitrationField)、控制域(ControlField)、数据域(DataField)、CRC域(CRCField)、应答域(ACKField)和帧结尾(Endof)。数据域的长度可以为0～8个字节。1)帧起始(SOF)：帧起始(SOF)标志着数据帧和远程帧的起始，仅由一个“显性”位组成。在CAN的同步规则中，当总线空闲时(处于隐性状态)，才允许站点开始发送(信号)。所有的站点必须同步于首先开始发送报文的站点的帧起始前沿(该方式称为“硬同步”)。2)仲裁域：仲裁域由标识符和RTR位组成，标准帧格式与扩展帧格式的仲裁域格式不同。标准格式里，仲裁域由1l位标识符和RTR位组成。标识符位有ID28～IDl8。扩展帧格式里，仲4裁域包括29位标识符、SRR位、IDE(IdentifierExtension，标志符扩展)位、RTR位。其标识符有ID28～IDO。为了区别标准帧格式和扩展帧格式，CANl．0～1．2版本协议的保留位r1现表示为IDE位。IDE位为显性，表示数据帧为标准格式；IDE位为隐性，表示数据帧为扩展帧格式。在扩展帧中，替代远程请求(SubstituteRemoteRequest，SRR)位为隐性。仲裁域传输顺序为从最高位到