基于CAN总线的汽车电子控制系统单元设计

吴金华

摘 要：当今时代，经济技术不断发展，在各项技术高度发达的今天，人们的各项生活都离不开高新技术，可以说高新技术为人类的衣食住行都提供了更加便捷和高水准的帮助。本研究主要立足于汽车行业，基于CAN总线技术对汽车的电子控制系统进行研究，并简要就基于CAN总线的电子控制系统单元设计提出一些见解，希望所得结果能够引起大家的关注和重视，并能够为相关领域提供可行的参考。

关键词：CAN总线;汽车电子控制系统;单元设计

在经济不断发展的今天，各个行业和领域也都在悄无声息地发生着变化，在此背景下汽车行业的内部也悄悄地发生了变化。汽车控制系统也早已不再是早些年那些简单的系统节点，代替其的是多节点和大数据量的系统单元构造，特别是当今时期，汽车制造商将各项功能都浓缩在汽车系统之内，使汽车的功能逐渐完善起来，但随之而来的问题也是显而易见的，这会为汽车的电子控制系统的单元设计带来较大的难题。本研究将立足于CAN通信角度，就这方面的内容展开简要探讨。

1 基于CAN总线的汽车电子控制系统的可行性研究

现在汽车控制系统和传统汽车控制系统最大的区别就是现代汽车控制系统将汽车总线控制系统成功的引入到汽车控制系统当中，使其成为汽车电子控制数据的传输网络。在汽车的内部有各种复杂的控制器和电子设备，而汽车总线控制系统就能够更好的为这些设备提供一个最优良的数据交换渠道，而这种数据交换渠道又是多元开放的[1]。所以这种渠道能够更好地將汽车控制系统当中的多种功能数据混乱冲突问题合理解决。

当前环境下汽车的总线控制系统的实现有较多的方式，但是笔者认为最佳的方式就是基于CAN总线的控制方法，这种方法的数据结构是短帧数据结构，此外这种方法还结合了非破坏性的总线仲裁技术，在某种程度上来说是具有很可靠的高实效性特点。CAN总线的纠错能力相对于其他技术来说更加的成熟，支持差分收发等，所以对于类似汽车系统这一类的高干扰工作环境而言，这类电子控制系统具有更好的适应性。

而当前的汽车系统对于电子控制系统的要求也越来越高，这主要是由汽车本身的技术性发展所决定的，不仅需要更高的可靠性，还需要更好的实时性，因此在对通信协议的选择上通常采用多指令或多响应式的方式。所以CAN总线控制系统在当前来说是应用最为广泛的，也是应用最为稳定的汽车电子控制系统，它具有更好的发展前景。

2 基于CAN总线的汽车电子控制系统单元设计研究

2.1 基于CAN总线的汽车电子控制系统单元设计方案

对于基于CAN总线的汽车电子控制系统进行单元设计需要合理地对CAN驱动器（收发器）、CAN控制器、中心微处理器和抗干扰制动方式的合理选择与调用。简单来分析，当前常用到的CAN通信模块有两种。第一种是对带有CAN控制器的微处理器的选择和应用，经常应用到的控制器主要有NECD78F0828B、87C196CA/CB、LPC2119、P9XC591/2等[2];第二种是对独立的CAN控制器的应用，经常应用到的有pholips，82C200，sja1000，Intel公司生产的82526和82527系列等。在这种两种方式当中，第一种方式属于较为简化的，第二种方案还需要再外接一块儿微处理器才能够进行更好的控制，且控制效果要优于第一种。除此之外CAN驱动器（接收器）一般更多的采用了TJAI054T、TJAI050、PCA82C250等芯片。在对本研究进行阐述的过程中，笔者主要采用YJA1050和C8051F042总线收发器所构成的电子控制系统单元的CAN通信模块来进行研究和分析。

2.2 基于CAN总线的汽车电子控制系统单元的设计实现

C8051F042是一种单片机，其中对混合信号系统级别的芯片进行了完全的混合集成，而且这种单片机当中还对各种常见的数字外设和模拟外设以及其他的功能部件也都做出了完美的集成，可以与C8051F042进行更加紧凑的兼容。C8051F042的优点是非常多的，比如其封装较小，还具有更多的16位定时器和12路的10位ADC，其功耗相当低，支持CAN2.0B。还能够将FLASH ROM扩展为其数据存储[3]。

Philips公司所生产的YJA1050可以更好的取代传统的PCA82C250总线收发驱动器。YJA1050为物理总线和CAN控制器之间提供了最佳的接口，将CAN总线的差动发送功能和接收功能更好的实现。对YJA1050的应用将传输距离大幅度增加，且更好地将电子辐射干扰降低到最小。这样就能够在汽车环境下将系统的瞬间抗干扰能力发挥到最佳。此外，YJA1050还能够更好地将汽车电子控制系统“弱”终端所构成的端结点通过其自身携带的电容和电阻加以改善，最终达到改善EMC性能的目的。

基于以上分析，笔者认为在YJA1050和C8051F042之间增加高速隔离器件形成隔离电路可以最大化的将其抗干扰能力提升。这样能够更好的将总线上各个节点之间的电气隔离加以实现，而且通过笔者亲身的实践分析可以得出，采用本研究所提到的这个CAN电子控制系统通信模块，可以更好地将汽车系统的外围扩展能力加强，而且抗电磁干扰和电磁辐射性能也可以正常发挥作用。

3 结语

基于CAN总线的汽车电子控制系统单元在结构上非常简单，却具有更高的可靠性能和更好的时效性。在CAN总线的基础上对汽车电子控制系统进行单元设计，可以更大程度上缩小控制系统单元所占有的空间，提高其时效性。基于CAN总线的汽车电子控制系统具有很高的实施控制特性，在抗干扰方面具有较强的能力。这种设计可以保证其在更加复杂和恶劣的电气环境当中保持正常的工作频率。但是如果想更好的将这种设计应用到汽车系统当中，使其和汽车系统的合作更加紧密，那么还需要更多的工作人员在实际工作中进行更多的改造和完善。

参考文献：

[1]王学士.基于CAN总线的汽车车身电器控制系统的研究[J].中国新技术新产品，2012，12（07）：154-155.

[2]郑添义，汤新华，陈文芗.基于C8051F020多通道食品安全速测仪设计[J].厦门大学学报（自然科学版），2013，22（05）：567-569.

[3]何进进，肖金生，胡卫谊，等.基于CAN总线的汽车电子标识系统[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2014，14（01）：364-365.