無觸點控制的汽車CAN總線燈光系統(tǒng)研究設(shè)計
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1．3 CAN總線
CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller AreaNetwork，CAN)的簡稱，是由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)了的，并最終成為國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO11898)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。通常CAN總線采用屏蔽或非屏蔽的雙絞線，總線接口能適應(yīng)極其惡劣的工作環(huán)境。和其他通信總線相比，CAN總線在其實時性、可靠性及靈活性等方面都有突出的優(yōu)勢，使得其在汽車工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。
CAN總線的應(yīng)用層協(xié)議，采用了SAE J1939通信協(xié)議，它以CAN2．0B協(xié)議為基礎(chǔ)，波特率可達(dá)250 kb／s，是一種傳輸速率較高的C類通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持分布式控制，在整個汽車電子控制系統(tǒng)中，實施雨環(huán)控制及其通信。在CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的過程中，SAE J1939協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層定義了信息幀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編碼規(guī)則，它負(fù)責(zé)將CAN擴展幀的29位標(biāo)識符重新分組定義，使報文的標(biāo)識符就能夠描述報文的全部特征，包括目標(biāo)地址、源地址等。
CAN總線框架不僅提供發(fā)送端和接收端之間明確的地址，同時向在總線上的各類型的接收端發(fā)送消息幀。CAN總線的消息幀結(jié)構(gòu)如圖3所示。在幀起始處都會有11位的標(biāo)識符(或19位擴展)，用來標(biāo)記消息幀。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/159559.htm
當(dāng)發(fā)現(xiàn)總線空閑時，如果存在有2個或更多的總線單元需要進(jìn)行CAN通信時，可利用CSMA／CD以及“非破壞性的逐位仲裁”方法來避免消息沖突。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
系統(tǒng)總體硬件設(shè)計的目的是實現(xiàn)高效、可靠的車燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由總控制盒、前燈模塊和后燈模塊組成?？偪刂坪兄饕杉魻栭_關(guān)輸出的信號，同時對信號進(jìn)行編碼處理，并將得出的數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上，以供各個分節(jié)點識別接收。前燈模塊和后燈模塊根據(jù)用戶定義的標(biāo)識符選擇接收CAN總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分解處理，然后對相應(yīng)的驅(qū)動設(shè)備發(fā)送控制信號，實現(xiàn)對車燈的控制。
2．1 總控制盒設(shè)計
本設(shè)計總控制盒包括以下幾個部分：核心控制器、組合開關(guān)輸入、儀表指示燈輸出、電源穩(wěn)壓電路和CAN控制驅(qū)動電路。系統(tǒng)總體框圖如圖4所示。
核心控制器采用飛恩卡爾8位單片機MC9S08DZ60，其提供了內(nèi)嵌的CAN控制器，使得系統(tǒng)的設(shè)計大大簡化，同時也提高了系統(tǒng)可靠性和抗干擾性。MC9S08DZ60主要負(fù)責(zé)采集開關(guān)量信號，同時進(jìn)行處理，對不同的開關(guān)信號可由用戶自定義的地址進(jìn)行賦值，最后將數(shù)據(jù)通過CAN控制器發(fā)送到總線上。
組合開關(guān)輸入部分主要包含車燈組合霍爾開關(guān)以及各個開關(guān)量的輸入接口電路。其中霍爾開關(guān)用于提供開關(guān)量控制信號，AH11系列是單磁極工作的霍爾開關(guān)，適合于矩形或者柱形磁體下工作。當(dāng)磁鋼靠近霍爾開關(guān)時，磁感應(yīng)強度增大到其工作點時，輸出低電平；反之，當(dāng)磁感應(yīng)強度減小到釋放點時，輸出高電平。這種開關(guān)形式類似于晶體管集電極的開路。接入電路時應(yīng)將霍爾開關(guān)的輸入端上拉至5 V，再直接接到控制器的端口。
至于CAN通信電路，由于MC9S08DZ60內(nèi)嵌CAN控制模塊，本系統(tǒng)中只需外接CAN收發(fā)器TJA1050即可，TJA1050是一款高速CAN收發(fā)器，與以往CAN通信系統(tǒng)中采用的PCA82C250／251引腳相兼容，TJA1050還提供不上電環(huán)境下理想的無源特性。核心控制器的TXCAN和RXCAN分別與收發(fā)器的TXD和RXD連接，同時在CANH和CANL之問接入TDKZJS-2，能夠很好的保護(hù)CAN總線通信免受電磁干擾，并且又不影響總線的正常通信?？偪刂坪须娐穲D如圖5所示。
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