基于CAN總線的汽車電氣控制系統設計

胡葉青 楊闖

摘要：隨著電子信息技術發展日漸成熟，不斷應用到汽車領域中，如何高效利用CAN總線技術設計汽車電氣控制系統已成為一大焦點，要充分利用CAN總線技術優勢作用，擴展方便、傳輸迅速、強抗干擾性等，規范化、科學化設計汽車電氣控制系統，促使汽車運行中控制信號傳輸速率與準確率較高。

關鍵詞：CAN總線；汽車電氣控制系統；設計

在新形勢下，汽車電子化程度持續提升，傳統點對點通信模式已無法滿足汽車數據通信等方面具體化要求，急需要合理化應用CAN總線技術，優化汽車電氣控制系統設計，提高汽車結構性能的同時降低故障發生率，高效呈現汽車多方面功能，具備較高的運行效益。

一、基于CAN總線的汽車電氣控制系統總體結構設計

當下，總線技術類型多樣化，CAN總線技術更具優勢，能夠大幅度提高汽車運行中平均信號傳輸效率，可達到1Mb/s等，在汽車電氣控制系統優化設計方面有著廣闊的應用前景。設計人員要多層面深入了解CAN總線技術，合理選擇星形拓撲結構，科學設計汽車電氣控制系統總體結構，準確把握系統結構中的5個ECU節點，全方位、動態化收集各ECU節點周圍的開關數據信息，以CAN總線主要節點為導向，傳輸這些開關數據信息。主節點接收之后，要實時客觀判斷、分析開關數據信息，并將向汽車電氣控制系統中相關輸送節點反饋，其他節點要在UART總線技術作用下，將獲取的數據信息傳輸到控制模塊中，實時控制汽車運行中電氣控制系統輸出的功率。同時，系統中的單片機要自動化邏輯運算對應的數據信息，控制其輸出順序，CAN總線技術合理化應用能夠對汽車電氣控制系統運行中產生的各類數據信息進行有效、精準傳輸以及處理，實現汽車電子單元共享，高層次提升汽車綜合運行性能以及效益。

二、基于CAN總線的汽車電氣控制系統功能設計

1、ECU節點功能

在新時代下，ECU節點是汽車電氣控制系統不可或缺的關鍵性組成要素，功率輸出、CAN通信、信息采集等是ECU節點組成要素。在功能設計過程中，設計人員要多層次把握基于CAN總線的汽車電氣控制系統各個ECU節點各方面情況，比如，所處位置、具體作用，科學應用與之對應的控制程序。設計人員要合理把握ECU節點端口，利用輸出功率負載的端口，驅動汽車電氣控制系統各功率負載，動態化控制汽車運行安全，借助開關量輸出端口，實時準確傳輸開關量作用下的各方面數據信息，在CAN通信接口作用下，保證汽車電氣控制系統運行中通信線充足，外圍接口有著較高的可靠性，通過電源輸入口，及時向汽車電氣控制系統提供正常運行中所需的電能。在此過程中，設計人員要針對CAN總線技術應用中出現的報文數據信息，合理化設計汽車電氣控制系統ECU節點作用下的通信功能模塊，隨時驗收、濾波這些報文信息，再將高價值的報文信息傳輸到系統控制功能模塊中，讓信號數據順利傳輸到系統主處理器，對其進行規范化讀取，釋放處理信息緩沖區的各層次數據信號，促使汽車電氣控制系統ECU節點運行中產生的報文信息得到高效處理、篩選。與此同時，設計人員要在利用CAN總線技術優設汽車電氣控制系統ECU節點中科學轉換信號數據格式，規范處理汽車電氣控制系統運行中產生的各類數據信息，在UART總線技術作用下，科學輸出處理之后的數據信息，在輸出中，需要對這些數據信息進行規范化排序，高層次控制信息傳輸功率。此外，設計人員要根據開關數據信息采集要求，深化利用CAN總線技術，設計汽車電氣控制系統，多次檢測運行中開關狀態并將這些數據信息傳入系統主處理器中，要動態化檢測、把握開關以及相互狀態信息，針對之間存在的差異性，優化汽車電氣控制系統運行中數據信息傳輸的具體方式，包括設計的ECU節點，

便于產生的各類信息能夠及時被傳輸、發送，通過CAN技術科學化控制汽車電氣控制系統開關狀態。相應地，下面便是基于CAN總線的汽車電氣控制系統ECU節點結構圖。

2、系統軟件功能

設計人員要根據CAN總線技術應用中汽車電氣控制系統總體結構、ECU節點二者設計情況，結合汽車實際應用中電氣控制系統功能，優化設計系統軟件功能，合理設計系統軟件驅動層、轉換層、通信處理層，將三大層次有機融合，但各層通信要具有較高的獨立性，不能出現互相影響的情況，也就是說，在各層次中通信驅動控制單獨實現。設計人員要科學設計各層功能，驅動層、轉換層都要能實時驅動汽車電氣控制系統運行中輸入以及輸出的各方面信息，促使汽車運行中各方面數據信息得到有效處理。各層通信信息內容合理劃分以及有效通信至關重要，狀態信息內容和驅動層、轉換層二者間的通信相關，要優化利用狀態信息，確保二者隨時合理通信。同時，利用接口信息，實現轉換層輸入、輸出狀態下的通信，借助器件信息，實現轉換層、處理通信層彼此間的通信。在此過程中，系統軟件驅動層驅動功能主要體現信息數據輸入、輸出兩大層面，輸入驅動可以及時對輸入引腳的電平進行合理轉換，將獲取的數據信息及時傳入系統軟件轉換層中，輸出驅動重新轉換來自轉換層的數據信息，以實際引腳的形式呈現出來。軟件轉換層功能也體現在輸入與輸出兩方面。在輸入方面，可以動態化轉換驅動層傳出的各類汽車狀態數據信息，以器件信息形式呈現出來，傳入系統軟件的處理層，該層會對汽車運行信息邏輯狀態進行客觀分析，在輸出方面，及時將器件信息轉化為輸出信息，傳輸到軟件驅動層中，軟件通信處理層通過系統通信功能模塊，轉化系統軟件轉換層、處理層二者間的汽車運行數據信息。相應地，下面是基于CAN總線的汽車電氣控制系統軟件結構設計示意圖。

三、結語

總而言之，在設計過程中，設計人員要客觀把握CAN總線技術以及汽車運行中電氣控制問題，利用多樣化可行的路徑，科學設計基于CAN總線的汽車電氣控制系統，提高其運行安全性、可靠性、經濟性等，隨時動態而高效控制汽車運行，滿足社會大眾對汽車的多元化與個性化客觀需求，促進汽車行業健康持續發展。

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