專利名稱：：一種can總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及汽車電子控制領(lǐng)域，尤其是一種CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著日漸嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)和用戶對汽車安全、舒適、豪華的追求，使得ECU控制單元的日益增多，而ECU的增多必然會帶來線束的增多、ECU功能實(shí)現(xiàn)的可靠性等等很多問題，為了解決這一系列迫在眉睫的問題，在本世紀(jì)80年代末，德國BOSCH公司提出設(shè)計(jì)一個單一的網(wǎng)絡(luò)總線，所有的外圍器件可以被掛接在該總線上，于是，CAN總線就誕生了。CAN全稱"ControllerAreaNetwork"，即控制器局域網(wǎng)，1993年CAN總線被制定為ISO國際標(biāo)準(zhǔn)，這也是目前為止唯一一個擁有ISO國際標(biāo)準(zhǔn)的總線。CAN總線以它很高的數(shù)據(jù)安全性和相對低廉的成本迅速被廣大汽車制造商和消費(fèi)者所青睞，毫無疑問，CAN總線注定會繼續(xù)并且很長一段時間內(nèi)被廣大汽車制造商使用。CAN總線特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)勢低成本；多主串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議總線；根據(jù)報文的ID決定接收或屏蔽該報文，靈活實(shí)現(xiàn)各種通訊；極高總線利用率；報文不包含源地址或目標(biāo)地址，僅用標(biāo)志符來指示功能信息、優(yōu)先級信息；通信速率可達(dá)1Mbps;無損失總線仲裁；可靠的錯誤處理和檢錯機(jī)制，可靠性高；節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況，自動退出總線。目前全球各大汽車制造商在上世紀(jì)90年代后期研發(fā)的汽車都采用了CAN總線或者車中的部分零部件具有CAN總線通信功能。以CAN總線為代表的車用總線技術(shù)已成為全球各大汽車制造商實(shí)施平臺戰(zhàn)略和模塊化戰(zhàn)略的重要措施之一。此時，總線對于全球汽車工業(yè)的意義已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過節(jié)省線束和連接插件，總線已成為現(xiàn)代汽車傳輸整車控制信息的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。CAN總線在國內(nèi)同行業(yè)基本屬于起步階段，如果現(xiàn)在不及時跟上世界CANBUS發(fā)展的步伐，必將會很大程度上限制中國汽車電子的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種靈活性和拓展性強(qiáng)、通訊穩(wěn)定性高的CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)均通過相應(yīng)硬件接口電路連接到CAN總線上，各節(jié)點(diǎn)在CAN總線上發(fā)送及接收信號，CAN總線網(wǎng)絡(luò)為高速網(wǎng)絡(luò)。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明按照整車配置和終端匹配電阻節(jié)點(diǎn)的選取設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很好的靈活性和易拓展性，可同時滿足同系列所有車型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；統(tǒng)一的硬件接口電路設(shè)計(jì)，保證了CAN總線通訊的穩(wěn)定性。圖1是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2、3分別是本發(fā)明中終端節(jié)點(diǎn)、非終端節(jié)點(diǎn)硬件接口電路的電路圖4是整車CAN總線信號傳輸圖；圖5是IGN=0N到IGN=0FF狀態(tài)的時序圖；圖6是IGN=0FF狀態(tài)總線睡眠喚醒狀態(tài)的時序圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述。(1)整車CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1所示是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)上的所有節(jié)點(diǎn)20均通過相應(yīng)硬件接口電路連接到CAN總線10上，各節(jié)點(diǎn)在CAN總線上發(fā)送及接收信號，CAN總線網(wǎng)絡(luò)為高速網(wǎng)絡(luò)，其通訊速率為500kbit/s?？偩€上共有以下節(jié)點(diǎn)20:車身控制模塊BCM21、防抱死系統(tǒng)ABS22、變速箱控制單元TCU23、組合儀表模塊ICM24、空調(diào)豐莫塊CLM25、輔助儀表模塊一SCM126、輔助儀表模塊二SCM227、發(fā)動機(jī)控制器EMS28和安全氣囊模塊ABS29,用于防止信號反射的終端匹配電阻分別放在組合儀表模塊ICM24和發(fā)動機(jī)控制器EMS28中。(2)硬件接口電路30圖2、3所示分別是本發(fā)明中終端節(jié)點(diǎn)、非終端節(jié)點(diǎn)硬件接口電路30的電路圖，所述的硬件接口電路30包括CAN控制器31和CAN收發(fā)器32，其中CAN控制器31的報文ID為11位，CAN收發(fā)器32選用高速收發(fā)器NXPTJA1040,CAN收發(fā)器32通過其外圍電路連接到CAN總線10上。為了使整車CAN總線系統(tǒng)穩(wěn)定，必須從物理層上保證CAN總線的硬件接口電路30的設(shè)計(jì)統(tǒng)一且規(guī)范。結(jié)合圖2，所述的CAN控制器31的TXD、RXD、1/0輸入輸出引腳分別與NXPTJA1040的TXD、RXD、STB輸入輸出引腳相連，NXPTJA1040的CAN—H、CAN—L引腳分別與用于濾波的共模電感L的一端相連，共模電感L的另一端分別接CAN總線10的CAN_H電路、CAN_L電路，NXPTJA1040的VCC引腳通過電容CI接CAN總線10的接地端，NXPTJA1040的VCC引腳與電容CI之間接+5V電源，電阻Rl和電阻R2串聯(lián)后跨接在共模電感L與CAN總線10的CAN_H電路、CAN—L電路之間，電阻Rl和電阻R2之間引出線分別接NXPTJA1040的SPLIT引腳、電容C4的一端，電容C4的另一端接CAN總線10的接地端，電容C2跨接在CAN總線10的CAN_H電路和接地端之間，電容C3跨接在CAN總線10的CAN—L電路和接地端之間，TVS二極管Zl、Z2串聯(lián)后跨接在CAN總線10的CANJ電路、CAN—L電路之間，TVS二極管Z1、Z2用于防止瞬時靜電，TVS二極管Z1、Z2之間引出線接CAN總線10的接地端。所述的終端匹配電阻為電阻R1、R2串聯(lián)后的電阻，電阻R1、R2的電阻值均為60.4Q±1%。結(jié)合圖3，所述的CAN控制器31的的TXD、RXD、1/0輸入輸出引腳分別與NXPTJA1040的TXD、RXD、STB輸入輸出引腳相連，NXPTJA1040的CANJi、CAN—L引腳分別與用于濾波的共模電感L的一端相連，共模電感L的另一端分別接CAN總線10的CAN_H電路、CAN_L電路，NXPTJA1040的VCC引腳通過電容CI接CAN總線10的接地端，NXPTJA1040的VCC引腳與電容CI之間接+5V電源，電容C2跨接在CAN總線10的CAN_H電路和接地端之間，電容C3跨接在CAN總線10的CAN—L電路和接地端之間，TVS二極管Zl、Z2串聯(lián)后跨接在CAN總線10的CAN—H電路、CAN—L電路之間，TVS二極管Zl、Z2用于防止瞬時靜電，TVS二極管Z1、Z2之間引出線接CAN總線10的接地端。(3)應(yīng)用層設(shè)計(jì)圖4所示為整車CAN總線信號傳輸圖，所述的控制系統(tǒng)應(yīng)用層包括各節(jié)點(diǎn)的CAN報文ID定義、發(fā)送周期定義、報文類型、報文接收節(jié)點(diǎn)定義，根據(jù)各CAN報文的功能、傳輸信息的實(shí)時性、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等因素的分析，對報文的ID進(jìn)行了分配，使網(wǎng)絡(luò)的利用率最大化，也保證了傳輸信息的高效性和實(shí)時性。(4)網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)計(jì)a、初始化時間定義節(jié)點(diǎn)20上電后初始化到它可發(fā)出第一幀CAN報文的時間就稱為此節(jié)點(diǎn)20的初始化時間，初始化時間小于1000ms，以確保在很短的時間內(nèi)CAN總線10就能正常工作，各節(jié)點(diǎn)20初始化時間具體定義見表一。7表一各節(jié)點(diǎn)20CAN初始化時間表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>b、BusOff時間定義當(dāng)CAN總線10的節(jié)點(diǎn)20測試到CAN控制器31在BusOff狀態(tài)時，即發(fā)錯誤幀的狀態(tài)，CAN總線10的節(jié)點(diǎn)20會暫時離開網(wǎng)絡(luò)一段時間后，重新復(fù)位CAN控制器31恢復(fù)正常通訊，各節(jié)點(diǎn)20的BusOff時間小于1000ms，具體定義見表二。表二各節(jié)點(diǎn)BusOff時間表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>c、節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)描述表三所示的"30節(jié)點(diǎn)"是指組合儀表模塊ICM24和車身控制模塊BCM21，這兩個節(jié)點(diǎn)可以在斷電的情況下正常工作，表三所示的"15節(jié)點(diǎn)"是指除上述兩個節(jié)點(diǎn)之外的其余節(jié)點(diǎn)。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>d、CAN睡眠喚醒功能實(shí)現(xiàn)方式車身控制模塊BCM21及組合儀表模塊ICM24各有一個CANWakeUp引腳，且此兩個引腳相連，以執(zhí)行硬件睡眠喚醒功能。但其功能不同，具體如下車身控制模塊BCM21的CANWakeUp引腳負(fù)責(zé)拉低電平，低電平為01.5V，以喚醒組合儀表模塊ICM24;組合儀表模塊ICM24的CANWakeUp引腳始終為高電平(內(nèi)部接上拉電阻)，高電平為9V16V，負(fù)責(zé)讓組合儀表模塊ICM24進(jìn)入睡眠狀態(tài)。當(dāng)車身控制模塊BCM21接收到喚醒條件時，車身控制模塊BCM21將其CANWakeUp引腳拉低，此時組合儀表模塊ICM24—直為高的CANWakeUp引腳被車身控制模塊BCM21拉低，組合儀表模塊ICM24被喚醒，恢復(fù)正常收發(fā)報文；當(dāng)車身控制模塊BCM21未接收到任何喚醒條件時，車身控制模塊BCM21睡眠并使組合儀表模塊ICM24進(jìn)入睡眠。車身控制模塊BCM21睡眠是指其CANWakeUp引腳不拉低，停止收發(fā)報文；組合儀表模塊ICM24睡眠是指其CANWakeUp引腳為高，停止收發(fā)報文。上述喚醒條件是指開小燈、開左前門、開危險燈、開超車燈、遙控鑰匙解防、遙控鑰匙設(shè)防、總線報文。IGN=0N到IGN二OFF狀態(tài)時，喚醒線電平及報文發(fā)送狀態(tài)如圖5及表四所示。表四IGN=0N到IGN=0FF狀態(tài)時間參數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>到IGN=0FF狀態(tài)時，喚醒線電平及報文發(fā)送狀態(tài)如圖6及表7所:表五IGN=0FF狀態(tài)時間參數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)(20)均通過其相應(yīng)的硬件接口電路(30)連接到CAN總線(10)上，各節(jié)點(diǎn)(20)在CAN總線(10)上發(fā)送及接收信號，CAN總線網(wǎng)絡(luò)為高速網(wǎng)絡(luò)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)的通訊速率為500kbit/s。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的硬件接口電路(30)包括CAN控制器(31)和CAN收發(fā)器(32)，其中CAN控制器(31)的報文ID為11位，CAN收發(fā)器(32)選用高速收發(fā)器NXPTJA1040,CAN收發(fā)器(32)通過其外圍電路連接到CAN總線(10)上。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)應(yīng)用層包括各節(jié)點(diǎn)的CAN報文ID定義、發(fā)送周期定義、報文類型、報文接收節(jié)點(diǎn)定義。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的節(jié)點(diǎn)(20)包括車身控制模塊BCM(21)、防抱死系統(tǒng)ABS(22)、變速箱控制單元TCU(23)、組合儀表模塊ICM(24)、空調(diào)模塊CLM(25)、輔助儀表模塊一SCM1(26)、輔助儀表模塊二SCM2(27)、發(fā)動機(jī)控制器EMS(28)和安全氣囊模塊ABM(29)，終端匹配電阻分別放在組合儀表模塊ICM(24)和發(fā)動機(jī)控制器EMS(28)中。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的CAN控制器(31)的TXD、RXD、I/O輸入輸出引腳分別與NXPTJA1040的TXD、RXD、STB輸入輸出引腳相連，NXPTJA1040的CAN—H、CAN_L引腳分別與共模電感L的一端相連，共模電感L的另一端分別接CAN總線(10)的CAN_H電路、CAN_L電路，NXPTJA1040的VCC引腳通過電容CI接CAN總線(10)的接地端，NXPTJA1040的VCC引腳與電容CI之間接+5V電源，電阻Rl和電阻R2串聯(lián)后跨接在共模電感L與CAN總線(10)的CAN一H電路、CAN—L電路之間，電阻Rl和電阻R2之間引出線分別接NXPTJA1040的SPLIT引腳、電容C4的一端，電容C4的另一端接CAN總線(10)的接地端，電容C2跨接在CAN總線(10)的CAN—H電路和接地端之間，電容C3跨接在CAN總線(10)的CAN_L電路和接地端之間，TVS二極管Zl、Z2串聯(lián)后跨接在CAN總線(10)的CANJi電路、CAN一L電路之間，TVS二極管Z1、Z2之間引出線接CAN總線(10)的接地端。7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的CAN控制器(31)的的TXD、RXD、I/O輸入輸出引腳分別與NXPTJA1040的TXD、RXD、STB輸入輸出引腳相連，NXPTJA1040的CAN—H、CAN—L引腳分別與共模電感L的一端相連，共模電感L的另一端分別接CAN總線(10)的CANJ1電路、CAN—L電路，NXPTJA1040的VCC引腳通過電容C1接CAN總線(10)的接地端，NXPTJA1040的VCC引腳與電容Cl之間接+5V電源，電容C2跨接在CAN總線(10)的CAN—H電路和接地端之間，電容C3跨接在CAN總線(10)的CANJ^電路和接地端之間，TVS二極管Zl、Z2串聯(lián)后跨接在CAN總線(10)的CAN—H電路、CAN_L電路之間，TVS二極管Z1、Z2之間引出線接CAN總線(10)的接地端。8、根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的終端匹配電阻為電阻R1、R2的串聯(lián)電阻，電阻R1、R2的電阻值均為60.40±1%。全文摘要本發(fā)明涉及一種CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)均通過相應(yīng)硬件接口電路連接到CAN總線上，各節(jié)點(diǎn)在CAN總線上發(fā)送及接收信號，CAN總線網(wǎng)絡(luò)為高速網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明按照整車配置和終端匹配電阻節(jié)點(diǎn)的選取設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很好的靈活性和易拓展性，可同時滿足同系列所有車型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；統(tǒng)一的硬件接口電路設(shè)計(jì)，保證了CAN總線通訊的穩(wěn)定性。文檔編號G05B19/418GK101639689SQ200910144790公開日2010年2月3日申請日期2009年9月4日優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日發(fā)明者李文娟申請人:奇瑞汽車股份有限公司