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　　開發(fā)了基于CAN總線的航空發(fā)動機分布式控制仿真系統(tǒng)。詳細介紹了系統(tǒng)中各部件的功能和硬件、軟件設計，并給出了系統(tǒng)通信方案。下面是小編搜集整理的相關內容的論文，歡迎大家閱讀參考。

　　【摘要】通過對車載主動安全系統(tǒng)的研究，針對汽車等交通工具的嵌入式控制器局域網(wǎng)絡，提出了一種通過磁電傳感器檢測發(fā)動機轉速系統(tǒng)的CAN總線設計方案。在簡單介紹該CAN總線網(wǎng)絡三層結構設計的基礎上，詳細闡述了節(jié)點嵌入式微處理器電路、CAN總線電路及傳感器信號調理電路的設計，并提出了基于J1939協(xié)議的發(fā)動機轉速測量電路的軟件流程圖。該設計方案的提出，為車載主動安全的控制系統(tǒng)設計具有一定的參考價值。

　　【關鍵詞】CAN總線;J1939協(xié)議;嵌入式微處理器

　　引言

　　在對車載主動安全系統(tǒng)的研究中，為解決汽車控制系統(tǒng)中，數(shù)量眾多的電子設備之間的通信問題，減少電子設備之間繁多的信號線，通過單一而穩(wěn)定的網(wǎng)絡總線，將外圍器件掛接在該總線上，實現(xiàn)車載設備和多控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，各操作單元之間的協(xié)作，并對各單元不斷變化狀態(tài)實時控制。在眾多的CAN總線協(xié)議中，J1939協(xié)議主要應用在以CAN為基礎的汽車等交通工具的嵌入式網(wǎng)絡中。由于J1939網(wǎng)絡是專門用途的通信系統(tǒng)，而不需要通用化，因此，基于J1939協(xié)議電控系統(tǒng)(ECU)的開發(fā)只須按照物理層搭建、數(shù)據(jù)鏈路層配置、應用層設計即可。

　　一、總體設計

　　1.1物理層搭建

　　物理層實現(xiàn)網(wǎng)絡中電控單元的電連接，物理介質為屏蔽雙絞線，雙絞線終端電阻應為120歐姆，從而防止數(shù)據(jù)在線端被返回，影響數(shù)據(jù)的傳輸，同時電流能夠對稱驅動。

　　1.2數(shù)據(jù)鏈路層配置

　　數(shù)據(jù)鏈路層為物理連接提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，J1939協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層配置就是對協(xié)議數(shù)據(jù)單元的配置，PDU的7個域的信息應由應用層提供。PDU將被封裝在一個或多個CAN數(shù)據(jù)幀中，并通過物理介質傳輸?shù)狡渌W(wǎng)絡設備。如果某特定參數(shù)組傳輸9字節(jié)或更多的字節(jié)，則將使用傳輸協(xié)議功能RTS/CTS,BAM。該協(xié)議功能是數(shù)據(jù)鏈路層的一部分，可再細分為消息的拆裝、重組以及連接管理兩個主要功能。

　　1.3應用層設計

　　J1939應用層包含信號和報文兩個方面的設計。信號描述使用可疑參數(shù)編號定義，可疑參數(shù)編號為19位，用于標識ECU相關的特定部件、元素或參數(shù)，可以描述部件名稱、參數(shù)名稱、信號類型，著重描述參數(shù)組中的某個參數(shù);而報文描述用PGN定義，包含參數(shù)組名稱、傳輸更新速率、數(shù)據(jù)長度、PDU和數(shù)據(jù)列表，主要描述整個參數(shù)組。他們之間相對于整體與局部的關系。

　　二、硬件電路設計

　　發(fā)動機轉速測試系統(tǒng)主要由磁電傳感器輸出的模擬信號經(jīng)調理處理后，轉變?yōu)槊}沖信號，經(jīng)CAN總線發(fā)送給主節(jié)點。基于J1939協(xié)議的發(fā)動機轉速測試硬件電路采用嵌入式芯片STM32F107作為節(jié)點微處理器;外部振蕩器可選頻率范圍為3~25MHz，此處選用比較常用的8MHz晶振作為外部振蕩器。由于STM32F107嵌入式芯片內部集成了BoschCAN控制器，該控制器符合CAN2.0B標準，與數(shù)據(jù)發(fā)送和接收有關的所有協(xié)議處理均由該控制器完成，不需要STM32F107的干預，并可使用J1939協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡通信。但由于該控制器不提供物理層驅動，所以選用TJA1040T作為總線驅動，與STM32嵌入式芯片管腳CANTX與CANRX相連。TJA1040是控制器局域網(wǎng)CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口。它主要應用在高速傳輸中，速度可達1Mbaud。TJA1040為總線提供差動的發(fā)送功能，為CAN控制器提供差動的接收功能。在進行發(fā)動機轉速采樣過程中，須通過磁電傳感器對輸出信號進行調理。調理電路主要用于將磁電傳感器輸出的正弦信號調整為STM32能夠識別的外部計數(shù)脈沖，通過光隔離器TIL113將電信號轉為光信號，實現(xiàn)了信號的隔離。在通過電壓比較器LM239轉換為脈沖信號。

　　三、結束語

　　通過對發(fā)動機轉速測試系統(tǒng)的CAN總線物理層搭建及J1939應用層通信協(xié)議的設計，有效地解決了發(fā)動機磁電傳感器電路中的CAN總線網(wǎng)絡的通信問題，滿足了實際應用的需要，達到測試效果。

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