基于CAN总线车辆远程控制系统

张桂铭

摘 要：当前存在的一种车辆控制系统，这一系统的研发设计是通过对汽车电子技术以及CAN总线的研究分析而进行的，这一系统使用了CAN总线的通信功能，从而对车辆进行实时控制以及对各个模块进行控制，以此来实现对汽车的智能控制。

关键词：车辆；CAN总线；远程控制

1 引言

当前，全球的计算机网络以及技术、传感器技术、电子技术都在迅猛发展，将其应用到汽车技术中，使得汽车电子控制技术也在不断地成熟和完善，汽车电子控制技术在汽车业的广泛应用和发展，使得电子装置更加的标准化，从而实现了现代汽车的电子化。汽车电子控制技术不仅有利于改善汽车的各种性能，比如，经济性、动力性、环保性、安全性以及行驶过程中的舒适性，推动汽车产业的发展而且还有利于电子产业的发展，所以汽车电子控制技术有利于汽车电子化的快速发展，它也是汽车工业不断发展的关键。

2 基于CAN总线的车辆控制的发展状况

汽车电子技术是在电子技术迅速发展的基础上建立起来的，当前由于汽车上的电子控制单元越来越多，因此连接的导线也越来越多，这时就出现了一些问题，就必须要解决好控制单元的通信问题以及导线的成本问题。

在西方国家，在汽车的计算机控制系统中以及部分工业控制的局域网所运用的标准总线就是CAN总线的协议，在重工机械以及大型的车辆设计中都会运用到以CAN总线为基础协议的1939协议，同时当前欧洲生产的每一辆轿车中都装有CAN的网络系统，使得汽车电子系统的生产主线为CAN总线。在我国这一技术的起步比较晚，在2006年才将大型客车以及货车的通讯标准才定为以CAN总线为基础的SAEJ1939，轿车在这以技术上还没有比较突出的成果，还在发展的过程中，因此我国的汽车电子控制系统也还处在一个集中的发展阶段，所以加快CAN总线在我国汽车领域的应用是非常必要的，只有这样才能够促进我国汽车产业的发展，才能够提高我国汽车产业在国际上的竞争力。

3 CAN总线远程控制总体设计

汽车电子控制技术包括多种技术比如：发动机的电子燃油控制技术，巡航系统，汽车的AMT、EPS以及ABS控制器，车载电话、电视、音响等技术，在电控单元之间的数据交换技术，数据及时通信技术等。CAN总线当前有着良好的发展前景，是电子控制网络的主要发展的方向。电子控制技术在不断地应用到汽车制造的过程中，比如，自动变速箱、发动机电控、主动或半主动悬架、防抱死、安全气囊等，这样就使得汽车在电子控制上形成网状的相互联系的局面，CAN组建出的局域网如图1所示：

不同的电子控制装置在数据传输速率方面的要求是不同的，对CAN总线的选用标准也是不同的，一些常用的标准如下：

⑴动力传动子网。对于动力传动子网的的各种装置如：变速箱、发动机以及制动装置收集到的是速率较高的传感器的信号，这就需要高速的TTCAN和CAN来将传感器的信号来发送出去，这种高速的TTCAN和CAN是以J2284、J1939以及ISO11898的标准组建起来的，只有这样才能实现及时的动态控制。

⑵车身电子子网。在车身系统中的控制装置也是比较多的，比如对座椅的控制、对转向灯的控制，对示宽灯的控制、对刹车灯的控制、对车门的控制、对汽车仪表灯的控制，这些控制装置需要较多的布线，所以在车身电子子网中需要利用低速容错的CAN来增加系统的抗干扰性和不断地增长传输的距离，所以这就需要在J2284以及ISO 11519-2的标准上来建立低速容错CAN。

⑶故障诊断子网。当前在诊断故障子网这一模块上，已经出现了可以发展成为汽车产业诊断故障的通用标准的J2480以及ISO/DIS 15765的通信协议。

4 CAN总线控制系统的结构及功能分析

（1）控制系统的心脏是中央控制模块，这一模块可以控制车辆的所有系统，它的运作原理是由CAN总线将所有系统的开关量、脉冲量、模拟量等收集起来通过处理器集中运算，分析处理，最终再由CAN总线来发出具体的控制指令，来对整个车辆的系统进行控制。

（2）对点火时刻进行有效控制就要通过电子点火系统控制模块，这一模块的工作原理是利用高精度的曲轴位置、负荷、排气含氧、易燃、进气温度、冷却水温等不同的传感器，通过专门的微处理芯片来对点火的顺序与时刻进行控制，实现对点火的有效控制。

（3）对燃油的控制主要是利用制燃油供给系统模块，这一模块主要被引用到电子汽油喷射系统和电子石化油系统中，它的工作原理是通过电子点火系统、气流量、燃油液位的传感器来对燃油进行控制，来达到节约用油、节约资源、科学环保的目的。

（4）动力终端与开关量控制模块是用来对发动机的油压、油温、水温以及传动箱的油压的测控，它的工作原理是该模块对火焰传感器对点火状态检测时所形成的数据以及发动机转动时的数据，车门、车灯、窗等的信号所传输的数据在经过PCI18F458单片机芯片的处理和分析后，最后经过CAN总线的控制器将其送到总线，来实现与中央控制模块的通信。

（5）减速和差速的控制上会运用到制动防抱死控制模块，它的工作原理是利用转速传感器以及高速电磁阀等来对车辆进行控制，这样可以对车辆的启动和加速时车轮打滑进行有效地控制防止在制动的过程中出现车轮抱死、方向失控、车轮打滑、甩尾等现象的出现。

（6）电动助力转向系统模块主要是利用车的外部条件来对车的转向助力进行调节，从而使得转向功能得到最优化。

（7）安全气囊触发装置、气囊以及气体发生器构成了安全气囊系统模块。安全气囊的触发装置主要由监控装置、电子控制装置、传感器、储备电源组成。这一模块的工作原理是由加速传感器来发出信号，电子控制系统接受信号并分析处理，如果是发生事故，则会对气体发生器发出吹胀气囊的命令，整个过程的用时是非常短的。触发装置会处在一个监控的状态来保障气囊时刻处在待工作的状态下。

（8）悬挂控制系统模块主要是对车辆的悬挂的刚度和阻尼功能进行调节，具体说就是对监控装置、加速度传感器、制动压力传感器、控制装置、车身位移传感器、侧向加速度传感器、以及高性能液压组件的调节控制。以此来提高车辆的车身状况，保障行驶时的稳定和乘坐的舒适度。

（9）电子自动换档系统模块就是运用电子装置，使电磁阀和气动伺服机构充分协调工作，从而使车更加容易的操作，保障车辆行驶的安全性。

（10） 汽车人机界面模块就是指人和车辆之间的互动交流，汽车的相关信息以及运行状况通过显示屏来显示出来，使得车主可以通过显示出的信息对车的状况一目了然，有利于发现故障，对车的某些参数得到有效方便的限制。

（11）仪表指示模块是通过各种仪表输出的信号对车辆的状态进行控制，比如，水温、气压、里程、速度、油量等仪表会输出一些数据，通过这些数据就可以很好地对车辆进行控制。

5 系统CAN总线网络设计

5.1 动力传动系统CAN总线网络设计

汽车在动力传动系统CAN总线控制中包括多方面的内容：自动防抱死、自动变速箱、发动机电子控制、电动助力转向系统等等，汽车的动力性（最大爬坡度、最高车速、加速时间），制动性（最小制动距离、制动减速度、最小制动距离、制动效能恒定性和制动时的方向稳定性），经济性（百公里燃油消耗量），操作稳定性（反应时间，横摆角速度增益—转向灵敏度；横摆角速度波动的无阻尼圆频率）等行驶性都与这些控制系统有一定的关系，进行系统控制时就要考虑到汽车的转速，在重新整车的时候可以使用高速CAN总线，把各个控制器与总线相连，从而实现高速的控制。图2是CAN总线结构

5.2 车身控制系统CAN总线网络设计

电子控制单元包括座椅、车门、车灯、汽车仪表等各方面的控制。车身控制系统具有传输距离长的的特点，CAN/LIN混合网络系统从经济性上可以理解为是对CAN总线的LIN网络的一个互补性的网络。LIN总线本身是一种电子控制系统，它的传输速度比较慢，成本低，它更加适合空间比较大、信号传输率比较低的车身。因此要将LIN分总线独立连接，并使其与CAN总线相连，然后应用到整个汽车的网络之中，使其对CAN总线形成一个补充。LIN具有较强的经济性，因此它在汽车电子控制中的到有效应用，如图3是使用LIN总线标准的一般的汽车车身总线总体结构图：

6 总结

本文通过对CAN 总线网络协议的介绍，分析了相关的技术规范和帧结构等相关内容，对CAN总线的一些优势进行了详细分析从而论证这些优势对CAN总线电子网络控制的重要性，同时也论述了CAN总线网络总体设计对解决车身电子控制系统以及汽车动力传动系统问题的重要性，从而有利于CAN 总线在汽车产业的广泛应用。