基于CAN總線技術的汽車ECU設計
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3.2軟件設計
系統軟件設計主要包括信號采集和CAN接口通信程序。利用AT90CAN128片上集成的ADC模塊可以采集一些常規傳感器的模擬信號，如油壓、水溫、氣壓等信號；利用定時器/計數器模塊采集傳感器脈沖信號，如轉速、行駛里程信號等。對于模擬量信號，在經過放大器處理之后，可以直接控制單片機的ADC模塊對其進行采集；對于脈沖信號，在對其進行采集時需要進行整形處理，如轉速傳感器獲取發動機飛輪旋轉時輪齒的信號，是正弦交流信號，將其整形為方波信號，利用定時器/計數器模塊采集方波的頻率來完成速度采集。為提高轉速采集的實時性，通常采集脈沖信號的周期（兩個脈沖信號上升沿或下降沿之間的時間）來計算其頻率，并計算發動機轉速，計算公式如如式（1）所示。
式（1）中為系統時鐘周期，為分頻系數，為發動機飛輪齒圈齒數（對于康明斯發動機為為輪齒脈沖兩次上升（或下降）沿的計數器值。
CAN接口通信程序主要包括CAN控制器的初始化、數據接收和數據發送程序。主程序通過調用函數來實現數據的接收和發送，流程圖如圖3所示，在數據接收程序中，通過查詢方式讀取相應消息對象中的數據。
CAN控制器初始化工作主要包括波特率參數設置、接收屏蔽寄存器及接收代碼寄存器的設置、使能允許寄存器的設置等。通過總線定時器寄存器CANBT1、CANBT2、CANBT3來設置波特率參數。AT90CAN128中提供了一組由4個驗收碼寄存器（CANIDT1～CANIDT4）和4個驗收屏蔽寄存器（CANIDM1～CANIDM4）組成的驗收濾波器，信息只有通過它的驗收濾波才能被接收；所有驗收屏蔽寄存器為0的位，驗收碼寄存器和CAN信息幀的對應位必須相同才能驗收通過，而所有驗收屏蔽寄存器中為1的位，驗收碼寄存器對應位的驗收濾波功能則被屏蔽。通過設置驗收濾波器，既可以實現節點與節點之間的點對點通信，也可以實現一點對多點的廣播式通信，使整個數據通信網絡更加靈活。
4、實驗
采用本文設計的汽車ECU對車輛上的模擬信號（水溫、壓力等），脈沖信號（轉速、里程等）進行采集，并通過CAN總線發送和接收數據。采用IXXAT公司的CAN分析儀（USBtoCAN）對CAN總線進行監控，利用計算機與CAN分析儀連接，并通過CAN總線采集ECU傳輸的數據，CAN總線的通信波特率設定為125kbps，實驗中測得的總線狀態如圖4(a)所示，實驗中采用CAN2.0B擴展幀協議，采集某ECU節點的CAN總線數據如圖4(b)所示，其中節點204060為脈沖信號采集，節點204061為模擬信號采集，數據長度為8字節，空余字節用FF填補，可用來擴展信息量。
根據實際測量結果，可以看出總線沒有接收到出錯幀，接收到數據幀，反映總線工作狀態正常。從接收的數據表明，每個ECU節點發送的ID碼和數據與預定義的ID碼和數據相同，總線接收和發送正常。另外，在軟件中加入了異常處理，如果某節點一直向總線發送錯誤標志，總線會自動終止該節點，其他節點也會檢測到錯誤條件，停止向該節點發送數據，這樣可以避免總線癱瘓。
5、結論
本文設計的基于AT90CAN128單片機的汽車ECU，由于其本身接口豐富，可以采集多種傳感器數據，并集成了CAN接口模塊，這樣提高了EUC的工作可靠性和CAN接口通信的可靠性，非常適宜于組建汽車CAN總線網絡。另外，在硬件上做了優化處理，提高了系統的抗干擾能力。實驗表明，該ECU能準確采集數據，并能通過CAN總線進行可靠通信
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