基于CAN总线的EPS通信系统研究

发布者:飘然出尘最新更新时间:2012-08-31 来源: autooo关键字:CAN总线  EPS  通信系统 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

引言

现代汽车电子技术的发展使汽车的电子化程度越来越高。电控系统虽然提高了汽车的动力性和经济性,但随之增加的复杂电路必然导致车身布线庞大而复杂。因此提高控制单元间通信的可靠性、实时性、安全性已成为需要迫切解决的问题。以研发和生产汽车电子产品著称的德国Bosch公司为此开发了CAN总线协议,并使其成为国际标准。电动助力转向(E1ectric Power Steering System,EPS)是根据驾驶员意图和车辆的运行工况而进行助力的转向系统。EPS的控制过程是动力转向系统综合控制的过程,所以EPS的电子控制单元与车内其他电子控制单元的通信及协调控制便很重要。在EPS系统中引入CAN总线技术,使EPS电子控制单元与其他车载电子控制单元通信,可以实现数据共享,并且协调EPS与其他系统控制。

1 CAN总线简介

CAN即控制器局域网,是Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制和数据交换问题开发出的一种现场总线通信结构,最高速率可达1 Mbps(40 m内),以多主方式工作。与一般的通信总线相比,CAN总线数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性,是目前使用最广泛的一种汽车网络。CAN总线具有以下特点:

①硬件连接简单,具有良好的性能价格比。

②具有快速响应能力,非常适合对实时性要求较高的应用场合。

③可靠性高。CAN总线的纠错能力非常强,协议中每一帧数据都采用CRC及其他校验措施,数据出错率极低。若某一节点出现严重错误,可自动脱离总线,总线上其他节点的操作不受影响。

2 系统硬件设计

2.1 LPC2129介绍

LPC2129 微控制器是NXP公司32位单片机中的一种,其内部基本结构包括:中央处理器单元(CPU)、2个16C550工业标准UART、高速I2C接口(400 kHz)、2个SPI接口、8通道输入捕捉/输出比较定时器,1个8通道脉宽调制模块以及46个独立数字I/O口,片内还有256KB的Flash ROM、16 KB的RAM,CAN功能块包括2个兼容CAN2.0B协议的CAN控制器。这些丰富的内部资源和外部接口可以满足ECU(电子控制单元)对各种数据的处理及CAN网络数据发送和接收的要求。芯片集成了2个CAN模块,能够实现高低速CAN网络的网关节点功能。

CAN模块遵循CAN2.0B协议,集成了验收滤波器的CAN总线控制器的所有功能。此外它还采用先进的缓冲器布置改善了实时性能,简化了应用软件的设计。

2.2 CAN模块设计

汽车的通信系统由EPS控制系统、ABS系统、发动机系统、电动车窗系统、车灯控制系统等组成。这些电控系统在整个控制系统中对响应实时性的要求有所不同,另外汽车在实际运行过程中众多节点之间需要进行大量的实时数据交换。若整个汽车的所有节点都挂在一个CAN网络上,众多节点通过一条CAN总线进行通信,一旦信息管理配置稍有不妥,就很容易出现总线负荷过大,导致系统实时响应速度下降的情况。这在实时系统中是不允许的,因此根据不同的要求,可将汽车网络分为高速CAN网络和低速CAN网络两个速率等级。ABS、EPS等节点电控单元个数少,实时性和稳定性要求高,组成传输速率为500 kbps的高速CAN网络。众多的车身电机和车灯节点电控单元数量多,传输的数据纷繁复杂,对准确性、稳定性的要求胜于实时性,组成传输速率为125 kbps的低速CAN网络。对于不同速率网络之间的通信,必须有相应的网关进行数据过滤和速率转换,以实现不同速率网络节点之间的数据通信。高低速CAN 网关用LPC2129实现,其通信网络如图1所示。



  2.3 CAN节点硬件设计

CAN节点硬件电路主要包括带有CAN控制器的微控制器和用于数据收发的CAN收发器。本设计使用的是NXP公司的32位微控制器LPC2129,它带有 CAN控制器,主要负责CAN的初始化和数据处理。CAN收发器种类有很多,本设计使用Philips公司的CAN高速收发器TJAl050。CAN基本节点结构如图2所示。



  2.4 高低速CAN网关的硬件电路设计

网关的主要作用是协调各网络之间数据的共享,负责各节点之间的通信。其硬件结构与CAN节点非常相似,由于它负责高速与低速网络之间的数据共享,所以必须同时跨接两个网络。CAN总线网关硬件结构如图3所示。



3 高低速CAN网关的软件设计

网关软件设计部分主要实现的功能是各节点的数据收发,特别是网关可以实现高低速网络数据的转换。对实时性要求不高的车灯控制和车窗控制电路采用低速CAN 网络,波特率为125 kbps;对实时性要求较高的ABS系统和EPS系统等采用高速CAN网络,波特率为500 kbps。[page]

CAN初始化程序如下:



为了降低网络资源的占用率,提高网络通信实时性性能,在高低速CAN网络之间除了必要的通信外,各自的报文是相互独立传输的。这就需要使用CAN中的标识符通过验收过滤器进行报文过滤,可以通过对过滤器寄存器的设置实现这一功能。CANO与CAN4寄存器的验收寄存器与屏蔽寄存器的设置如下:

 

由于传输速率不同,高低速CAN网络之间的数据传输是不同的。当高速CAN网络数据向低速CAN传输时,生需要加入软缓存暂时存储;当低速CAN网络数据向高速CAN网路数传输时,可直接传输。通信流程如图4所示。



结语

采用CAN总线技术的EPS控制系统不仪可以减少传感器数量、降低成本、实现数据共享,同时还可以提高EPS的性能。本方案是针对国家自然基金资助项目 “基于广义集成的汽车底盘系统控制方法与关键技术研究”提出的改进方案,实验证明采用CAN网络的EPS控制系统实时性好、可靠性高,运行情况良好。

关键字:CAN总线  EPS  通信系统 引用地址:基于CAN总线的EPS通信系统研究

上一篇:光电隔离性能RS485中继器延长485总线网络传输距离
下一篇:ABB变频器现场总线控制技术在染浆联合机上的应用

推荐阅读最新更新时间:2024-05-02 22:17

基于MCU和nRF24L01的无线通信系统
随着微电子技术的迅速发展,高性能MCU广泛地运用在嵌入式系统中,完成数据的采集、分析、处理与通讯功能。有线模式下的数据通讯系统,由于受时空、环境等因素的制约,不能完全满足所有条件下任务的执行,而通过无线数据传输方式代替有线数据传输,则能很好地解决此类问题。综上论述,文中提出一种基于高性能MCU和nRF24L01的网络化无线通信系统的解决方案,稳定可靠地实现数据传输,满足各种条件的需要。 1 系统硬件设计 1.1 nRF24L01无线通讯模块介绍 系统选用云佳科技的nRF24L01无线射频收发模块来实现子母机间的通讯,它使用Nordic公司的nRF24L01芯片开发而成,是一款工作在2.4~2.5 GHz世界通用ISM频段的单片无线收
[单片机]
基于MCU和nRF24L01的无线<font color='red'>通信系统</font>
联咏Q3 EPS 2.02元,TDDI晶片下季放量
面板驱动IC厂联咏(3034)今(8)日举行法说会,第3季税后纯益为12.27亿元,季减5.59%,年减27.7%,每股税后盈余(EPS)为2.02元。展望第4季,联咏总经理王守仁表示,整合驱动与触控晶片(TDDI)已开始小量生产,预期明年第1季将放量,届时有助于提升毛利率表现。 联咏第3季营收为120.2亿元,季增5.08%,年减8%;营业净利为14.5亿元,季增2.18%,年减13.38%;毛利率为27.7%,季减0.48个百分点,年减0.34个百分点;营益率为12.16%,季减0.35个百分点,年减0.75个百分点;税后净利为12.27亿元,季减5.59%,年减27.73%,第3季EPS为2.02元。 王守
[手机便携]
汽车CAN总线控制系统的抗静电干扰实例
被测对象存在的ESD问题及原因分析 实验对象为汽车车身控制系统,系采用CAN技术从车头到车尾仅用两根信号线就实现对整车电气系统的控制,减少了整车线束,目前已经实现了所有灯光、倒车蜂鸣器、前后雨刮、前后洗涤、喇叭、中控锁、后除霜、燃油泵及所有相关操作开关的控制。在汽车CAN总线车身控制系统及仪表的防静电测试实验中发现,首先将电压调至 2 kV,对其中一控制模块接触放电,各指示灯正常工作,不受任何影响;当将电压逐渐调高直到4 kV时,前控左模块中的冷启动开关指示灯熄灭, 但几秒钟后自行恢复,此外左前小灯也发生异常,但是短时间内也能恢复。图6-   经分析,上述ESD问题原因可能来自如下几点:   (1) 电流热效应:ESD电流
[嵌入式]
STM32的CAN总线中继器设计及应用
引言 CAN总线是一种多主方式的串行通信总线,具有优良的稳定性、实时性、远程通信能力以及超强的硬件CRC纠错等特性;CAN总线技术的应用不再仅限于汽车行业,而是扩展到了机械、纺织、控制等行业,并被公认为是最有前途的现场总线之一。然而由于受制于CAN收发器,CAN总线通信距离和网络中节点数被分别限制在10 km和110个之内。但是在稍大型的CAN总线系统中,这往往是不够的,这时就需要用CAN总线中继器对CAN总线网络进行扩展。 CAN中继器是系统组网的关键技术设备之一,使用中继器可以提高网络设计的灵活性,并且通过中继器还可以连接两个不同波特率的CAN总线网络;在两个网络间进行数据转发,极大地扩展其使用范围。基于此,本文设计出一款
[单片机]
STM32的<font color='red'>CAN总线</font>中继器设计及应用
基于CAN总线数控系统远程输入输出模块的设计与实现
  1 引 言   CAN即控制器局域网,他的通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。他的应用不再局限于汽车行业,其中CAN在机床数控系统方面实现的功能主要包括:程序管理;机床系统参数输入输出诊断、参数的通讯;机床状态采集;机床工作模式采集;数据库管理等。   目前,国产数控系统的主要份额是经济型机床数控系统。经济型数控系统与机床基本输入输出接口的数量都是有限的,经常不能满足实际操作中的需求,同时在实际车间中,机床与数控系统可能距离较远,输入输出信号在远程传输过程中非常容易受到干扰而出错,而CAN总线在传输较远距离的信号时传输时间短,受干扰概率低,还具有较高的传输速度,基于这些原因本文提出了基于CAN总线的数控系统远程
[嵌入式]
eps灯亮如何自己修_eps灯亮方向盘打不动怎么回事
  eps灯亮如何修   eps灯亮时表明汽车的转向系统出现了故障,这种情况下不建议车主自己修理,而应该立刻去附近的修理厂或者4S店做详细检测并修理。   ESP车身电子稳定系统一般包括:EBD电子刹车分配力系统、ABS防抱死刹车系统、TCS循迹控制系统和VDC车辆动态控制系统四大功能。   eps灯亮方向盘打不动怎么回事   eps灯亮方向盘打不动要对车辆电动助力系统进行检查,车辆故障灯亮了,肯定车辆电动助力电脑已经检查出故障大概位置了,需要用检测仪读出故障数据,进行针对性维修,一般都是有传感器不良或接头出故障的。   EPS技术优势   1、节能环保。由于发动机运转时,液压泵始终处于工作状态,液压转向系统使整个发动
[嵌入式]
基于CAN总线的智能节点的设计
现场总线是工业自动化领域中实现分布式控制而产生的工业级局域网,其可以实现控制系统内各节点的实时数据通信,具有良好的可靠性,成为当前工业控制领域内的研究热点。在众多现场总线中,CAN总线以其高性能的特点,被广泛应用于航天航空、工业控制、环境监测,医疗设备等多个方面。基于CAN总线的控制节点可实现对工业控制中多点 的分布式控制,具有重要的研究价值。 1 总体结构设计 CAN总线采用了不同于传统的分布式控制系统的构架,由分散于工业控制中现场智能节点完成传统系统中主机的常规测试与控制。因此基于CAN总线的分布式控制系统的主机不必监控底层设备,实现高性能的高层次控制与管理。一般基于CAN总线的工业分布式控制系统中由主机、数据转换
[单片机]
基于<font color='red'>CAN总线</font>的智能节点的设计
基于CAN总线的分布式铝电解控制系统
    摘要: 介绍了基于CAN总线的分布式铝电解控制系统的设计和实现方法,给出了CAN总线的硬件接口电路设计和槽控机逻辑电路结构图。     关键词: CAN总线  电解槽  槽控机     铝电解生产计算机监控系统的形成和发展,已由早期的集中型发展到集散型,又进一步发展到了分布式系统。集中控制采用单机群控技术,比较成功地解决了铝电解生产过程监控系统的设计和应用问题。为了对每台铝电解槽比较复杂的控制进行解析、响应现场实时性强的多种操作、控制程序多任务调度等,同时也为了解决集中控制的脆弱性、实时性差等问题,需要对铝电解槽实施分布式控制方案。现在分布式控制已成为铝行业计算机控制系统的发展趋势。为此,本文介
[工业控制]
小广播
最新嵌入式文章
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved