一種采用CAN總線的車燈控制系統設計

　　CAN（Controller Area Network） 是德國博世公司在20 世紀80 年代初為汽車業開發的一種車載專用串行數據通信總線， 滿足SAE （Society of Automo bileEngineer） 對C 類高速車載網絡（≤1Mb/ s） 的要求， 適合動力傳動和底盤電子系統的信息傳輸與控制， 因此也適合一般車載電子系統的信息傳輸與控制。

　　與傳統技術相比， CAN 總線有如下特點： ①采用非破壞性仲裁技術， 獲得仲裁優先的節點將繼續傳輸消息， 消息不會被另一個節點破壞或發生錯誤； ②CAN 總線采用短幀結構， 每一幀的有效數據為8 字節， 數據傳輸時間短， 受干擾的概率低， 重新發送的時間短；③ CAN 每幀數據采用CRC （CyclicRedundancy Check） 校驗， 保證了數據傳輸的高可靠性， 適于在高干擾環境中使用；④CAN 采用平衡的差動信號傳輸數據， 通信速率為5kb/ s 時直接通信距離最遠可達10km， 通信距離為40m 時通信速率最高可達1Mb/ s， 可形成場抵消效應； ⑤可以避免汽車線束的重復鋪設， 有效減少了汽車上線束的數量， 提高了可靠性， 降低了成本。因此， 利用CAN 總線進行車燈系統設計， 可以提升汽車性能。

　　1 車燈功能及系統設計

　　圖1 為車燈照明、信號系統， 由照明及信號燈組組成， 包括前大燈（遠光燈、近光燈） 、轉向燈、霧燈、制動燈、頂燈、位置燈、倒車燈和牌照燈等等， 不同種類車燈的功能不同， 安裝位置也不盡相同。按車燈安放位置可以分成左前、左后、右前、右后4 組照明和信號燈組， 以及車內照明燈組， 故可以在CAN 通信網絡中設置控制模塊、左前模塊、左后模塊、右前模塊、右后模塊和車內照明模塊， 共6 個節點， 其車燈系統結構圖見圖2.其中， 控制模塊通過對開關狀態變化的監測向其它5 個模塊發送控制指令， 這5 個模塊在接收到屬于本模塊的控制指令后， 分別控制對應位置的車燈動作。由于CAN 是基于優先級的事件觸發協議， 根據行駛安全級別的不同， 系統中各節點的優先級要依次設定。需要強調的是， 開關控制模塊是系統控制指令發送模塊， 安全性要求最高， 具有最高優先級， 左后和右后模塊涉及制動等與行駛安全相關的車燈， 其優先級僅次于開關控制模塊。

圖1 車燈照明、信號系統

圖2 CAN 總線車燈系統結構

　　2 硬件設計

　　本設計以8051 單片機和Intel 82527 CAN 總線控制器為核心構成智能節點。其中， Intel 82527 CAN控制器支持CAN2. 0 標準， 包括標準的和擴展的數據和遠程幀， 可程控全局屏蔽； 包括標準和擴展信息標識符， 具有15 個報文緩沖區， 每個數據長度為8 字節；14 個T X/ RX 緩沖區， 1 個帶可程控屏蔽的RX 緩沖區； 可變CPU 接口， 具有多路8 位總線（ Intel 或Motorola 方式） 、多路16 位總線、8 位非多路總線（ 同步/ 異步） 以及串行接口； 位速率可程控， 并有可程控的時鐘輸出； 可變中斷結構； 可對輸出驅動器和輸入比較器結構進行設置； 2 個8 位雙向I/ O 口； 44 腳PLCC 封裝。

　　本方案選用Philips 公司的PCA 82C250 為CAN總線收發器和物理層總線接口， 它可以提供對總線的差分發送和接收、高速斜率控制和待機3 種不同工作方式， 能夠隔離瞬態干擾， 提高接收和發送能力。在硬件設計中， 82527 完成與CAN 總線的信息交換，8051 完成對車燈繼電器的驅動； 旁路輸入比較器， 與8051 的信息交換采用中斷方式， 地址為7F00 ~7FFFH.系統硬件結構見圖3.

圖3 系統硬件結構圖

3 軟件設計

　　CAN2. 0B 協議只制定了CAN 物理層與數據鏈路層的協議， 在進行系統設計時， 必須根據用戶的需要制定相應的CAN 應用層協議。根據總線系統各節點及其所要實現的功能， 確定相互間共享的數據， 然后了解各節點需接收和發送的信息， 統一制定CAN 網絡中需傳輸的信息， 最后給制定好的CAN 網絡傳輸消息分配標識符。CA N 協議規定， 標識符ID 越小， 優先權越高，因此， 在確定ID 時， 先要分析該信息幀需求的緊急性。