基于CAN总线技术的汽车车门驱动控制系统初探

袁春兰

摘要：CAN总线具有可靠性高、传输速度快、抗干扰能力强等特点，在汽车车门驱动控制系统中，应用CAN总线技术具有重要作用。本文首先对汽车车门驱动控制系统设计策略作出阐述，然后对汽车车门驱动控制系统通信协议中的节点网络地址分配、网络通信协议的实现做出探究，最后结合实例对车门驱动控制系统硬件设计及软件设计进行具体分析，希望对业内具有一定参考意义。

关键词：CAN总线技术；车门驱动控制系统；网络通信协议

前言：

CAN（Controller Area Network）原产于德国，在汽车生产与控制系统中的与应用最为广泛，是一种能够支持实时控制与分布控制的串行通信网络，是现场总线的一种，可靠性较高，是ISO国际标准化的串行通信协议。在工业自动化、工业设备、船舶等领域均得到了广泛应用，在汽车计算机控制系统的设计中，CAN总线协议已经成为部分地区的行业标准。

1.汽车车门驱动控制系统设计策略

①中央控制节点是车门驱动控制系统的中心与枢纽，也是实现高低速CAN系统之间信息交互的纽带，通过分析相关信息并协调系统之间的各控制节点进行运作与控制，具体包括开关及车速两种信号；

②左前门控制节点的录入信号包括驾驶室的所有车窗升降与车门开关控制信号、车门接触信号、后视镜操作信号等，还包括来自于CAN总线控制系统的命令信号；

③右前门控制节点的录入信号，包括车窗升降与车门接触开关信号，还包括来自于CAN总线系统的控制信号；

④左右后车门控制节点的录入信号，包括车窗升降信号、车门接触开关信号，还包括还包括来自于CAN总线系统的控制信号[1]。

图1 汽车车门控制系统网络拓扑图

2.汽车车门驱动控制系统通信协议

2.1车门驱动控制系统各节点的网络地址分配

每一个电力控制单元的源地址，都可以用1个字节来表示，其源地址范围在0-255之间。其中，通常源地址249、251代表系统诊断功能，254则代表空地址，255为全局地址。本文所阐述的控制节点，在进行网络地址分配时以静态分配的方式，对中央控制节点的源地址配置为10，左前门为30，右前门为31，左后门为32，右后门为33。

2.2车门驱动控制系统CAN网络通信协议的具体实现

本文所设计的控制系统，中央控制节点主要负责控制命令与状态信息的发送，左前门负责控制命令与状态信息，右前门与左右后车门负责传输状态信息并执行相应命令。左前门是车门驱动控制系统的主要节点，负责向其余三个车门的控制节点传送控制命令，由三个车门负责执行命令。例如，当按动左前门的升起车窗按钮时，其余三个门的控制节点会接收到相应的命令，并且升起车窗。

在车门驱动控制系统的控制信號的报文格式，需要严格遵循相关规定与要求，对标识符加以定义。在车门驱动控制系统的设计过程中，节点所发送的报文信息可以通过一组参数进行编号与定义，本文所定义的报文标识符与节点参数组编号如表1所示。

表1 车门驱动控制系统通信信息的参数组编号定义

3.汽车车门驱动控制系统硬件设计

基于CAN总线技术的汽车车门驱动控制系统硬件设计，可以采用微控制器、CAN控制器与CAN收发器相结合的控制方案，选用宏晶科技生产的STC89C52RC的8位单片机，能够兼容8051单片机，具备两种机器周期形式[2]。

而CAN控制器则选择用飞利浦公司所生产的SJA100CAN独立控制器，具备更加灵活而便捷的使用性能，同时能够满足两种操作模式，一种Basic CAN模式，一种Peli CAN模式。该独立CAN控制器的模块具体包括接口管理、收发缓冲、验收滤波、位流与错误管理等模块。CAN总线收发器选用82C250。

在设计车门控制系统的模块电路时，主要从以下角度着手：①电源模块电路设计选用了7805型号的稳压芯片，具备输入、输出与接地三个引脚，能够起到电源保护的作用；②进行时钟与复位模块电路设计时，选用的是11.0592M的晶振与33p电容的时钟电路，所提供的时钟信号极为稳定；③进行CAN总线节点通信模块的电路设计时，将本文所选用的总线控制器的8个引脚与微控制器的对应引脚一一相连，并通过两个高速光电耦合器与CAN总线收发器相互连接，以确保其电气隔离效果。

4.汽车车门驱动控制系统软件设计

4.1CAN模块软件设计

在CAN控制器正式工作之前，需要进行复位设置与初始化设置，进而进行节点报文的收发程序设计。首先是节点发送程序，主要通过构建与目的节点或其他节点之间的通路，实现节点报文信息的传输。本文所设计的节点收发程序，并不具备中断装置，通过查询动作来判断报文发送完成与否。

4.2控制模块程序设计

以左前门为例，说明节点控制程序的具体内容。左前门节点控制系统包括门锁、后视镜、车窗三个部分，因而需要将其控制模块也相应划分为三个部分，首先进行节点复位之后的初始化设置，进入主程序大循环，查询是否存在CAN总线控制系统的控制报文，若存在则处理报文信息并执行命令；继而检测开关状态，若开关状态发生变化则读取检测芯片中的相应数据，数据处理结束之后，判断控制命令的子模块来源，进入相应子模块驱动程序，实现车门驱动控制[3]。

结语：

综上所述，在汽车车门驱动控制系统总体设计策略的指导下，遵循相关规定，可以让汽车车门驱动控制系统通信协议得以实现；结合当前市场，可以完成汽车车门驱动控制系统硬件设计工作；考虑实际需要，通过CAN模块软件的设计与控制模块程序的设计能够让基于CAN总线技术的汽车车门驱动控制系统得以完成。此种车门控制系统具有优良的性能，性价比较高。

参考文献：

[1]胡浩，闫英敏，陈永利.基于CAN总线技术的车门控制系统[J]. 机电工程，2012，29（11）：1280-1285.

[2]赵鹏舒，王旭东.基于CAN总线的车门控制系统设计[J].哈尔滨理工大学学报，2008，13（1）：77-80.

[3]范鹏，唐厚君，叶子晟.基于CAN总线的车门控制系统的设计与实现[J].电气自动化，2012，34（2）：59-61.endprint