基于μCOSⅡ的CAN總線車身控制系統
由于車身系統線路復雜,且很多動作都存在相互的關聯性,必須對所有關聯性作出非常周密的考慮,才能真正實現汽車車身的全部安全控制功能。隨著汽車工業的發展和汽車功能的增強,這種情況將更突出,一方面給電路設計人員帶來困難,同時又增加成本和給生產、檢修帶來麻煩,反過來又限制汽車工業的發展。正是在這種情況下,德國Bosch公司為解決現代汽車中眾多的控制與檢測儀器之間的數據交換而開發了一種通訊協議即現場總線CAN。在國外,尤其在歐洲,CAN網絡已被廣泛地應用在汽車上如BENZ,BMW,PORSCHE等車,而在國內CAN在汽車上的研究才剛起步。
μCOSⅡ操作系統平臺一方面具有足夠的安全性與穩定性,已得到美國聯邦航空管理局對用于商用飛機的,符合RTCA DO—178部標準的認證;另一方面它的多任務運行使CPU的利用率達到最高,并使應用程序模塊化,不僅使程序開發人員可以將很復雜的應用程序層次化,更易設計和維護,同時很容易實現汽車功能的擴展和移植到其它型號的汽車上。
1、汽車車身系統的介紹
某品牌商務車車身系統的控制對象有:4個門鎖、兩個車窗玻璃升降器、行李箱鎖、除霜加熱器、電動后視鏡,前后大燈、小燈、轉向燈、危險燈、霧燈、牌照燈、車內閱讀燈、車廂頂燈等。在具備遙控功能的情況下,還包括對遙控信號的接收處理和防盜系統的控制。
1.1 節點分配
車身系統控制單元按位置可分為左門節點,右門節點,車身前節點,車身后節點,儀表節點,主節點。CAN總線拓撲結構如圖1所示:
1.2 節點功能
左/右門節點檢測與控制對象有:集控鎖的位置檢測與控制,電動后視鏡上/下、左/右電機的正反向驅動控制,電動車窗玻璃上/下電機的正反向驅動控制,側方向燈閃爍驅動控制,各自門鎖控制開關及玻璃升降開關位置檢測,除以上左右門均有的檢測與控制對象外,左門上還有右門車窗玻璃點動/自動控制開關、左右電動后視鏡上/下、左/右控制開關位置檢測。各個控制對象的故障檢測和處理。
前節點對前大燈、前小燈、前霧燈、前轉向燈、冷卻風扇電機、前雨刮器電機等對象的控制、驅動、故障檢測及對少量開關量的檢測和處理。
后節點對后小燈,后霧燈,后轉向燈,制動燈,倒車燈,牌照燈,車廂頂各燈以及除霜加熱器等對象的控制、驅動、故障檢測及少量開關量的檢測和處理。
主節點是整個車身控制系統的中樞,負責和其它各個節點進行數據通訊并作消息處理。各子節點將檢測到的各種量(開關量和模擬量)處理后打包成含有各種所需信息的報文(即消息 )發送給主節點 ,主節點根據報文所含的信息作相應處理(包括邏輯關系處理)后再打包成消息發送給子節點執行。CAN總線通訊采用廣播模式,即子節點的報文只有主節點接收(點對點模式),主節點的報文所有子節點均接收。主節點除了作為系統的中樞功能外,還和其他節點一樣負責對汽車駕駛臺前所有開關的狀態進行檢測,并對駕駛臺的所有背光燈(如開關、儀表等)進行PWM調光驅動。
儀表節點:該節點不參與汽車車身控制但它是人與車交流的界面。儀表指示各傳感器產生的脈沖量(發動機轉速傳感器、車輪轉速傳感器)和模擬量(油量傳感器、水溫傳感器)所對應的物理量。還有液晶顯示日期、大里程和小里程、轉速、油量、倒車雷達的測距等,以及語音提示功能。
2、節點電路設計
在進行硬件電路的設計時,充分考慮了汽車安全、節能、可靠性的要求。根據當前市場、開發工具和課題的實際需要,系統全部節點均以PHILIP P89C668HFA單片機為核心,它含有8K的RAM,足以保證運行μCOSⅡ操作系統。
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