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来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2014-05-18 10:38 标签： 论文检测软件 免费
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基于CAN总线的汽车检测技术研究*摘要:为了提高汽车检测设备数据传输的实时性和可靠性,给出了以CAN总线技术为基础,利用独立CAN控制器SJA1000及嵌入式控制器组成汽车检测线各单元的核心控制器方法.文中完成了基于CAN总线的方案设计并开发了上下位机的软硬件系统.实践证明,其检测系统具有很高的实时性和非破坏性,与传统方法相比明显提高了数据采集系统的性能和检测速度.关键词:汽车工程;汽车检测;CAN总线;SJA10001& CAN总线特点[1-2]CAN总线是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而应用开发的一种串行数据通信协议.CAN总线与一般的网络区别在于:它是一种专门用于工业自动化领域的总线型通信网络,不同于以太网等信息管理用网络,其主要特点如下.1)实时性强& CAN总线采用非破坏性总线仲裁机制,一旦发现与优先级更高的总线设备同时发送数据而自己的通信受阻,就会马上停止发送数据,高优先级的数据可在134μs内得到传输.2)可靠性高 对每一帧数据都具有CRC校验措施,并能够识别错误和自动重发,保证了所传数据的正确性和完整性.3)抗干扰性强& CAN总线适用于在汽车强电磁干扰环境下远距离基于CAN总线的汽车检测技术研究实时数据的传输,传输距离小于40 m时,数据传输速率可达1 Mb/s.4)通信方式灵活 可实现多主工作方式,总线上任意节点均可以在任意时刻主动地向总线上发送信息,可以不分主从.对总线增减节点时不会影响系统正常工作,传输介质可为双绞线、同轴电缆或光纤.5)使用简单方便 许多CAN控制器芯片如SJA2等实现了CAN物理层及数据链路层的大部分工作.用户只需做两件事:对CAN控制器进行初始化和对CAN总线上的数据进行收发操作.基于CAN总线的汽车检测控制系统可以解决现有RS232、打印口等通信系统的传输速率慢、抗干扰性差、易出现乱码等缺点.而且创建与汽车内部网络系统的通信平台,以解决汽车与检测互通信息的前瞻问题.2 汽车检测线测控系统整体设计[3-5]汽车综合性能检测站测控系统由一个数据处理网络系统、一个总控系统和4个工位系统组成,其中一个总控系统和4个工位系统称为现场总线网络系统.数据处理网络系统与总控系统通过一台NT服务器进行连接.数据处理网络系统采用星型网络拓扑结构,而现场总线网络系统均以CAN总线技术为核心,采用总线型网络拓扑结构,系统的总体结构如图1所示.&& 数据处理网络中,每个工位机及车辆信息都可通过网络进行资源共享,完成打印报表、财务报表和数据统计等各项任务.
在现场总线网络检测系统中,设备之间都由CAN总线接口卡(简称CAN卡)连接.测控计算机主要完成每个工位的初始化工作和对通信参数的设定,每个工位进行汽车性能检测传感器数据的采集和数据处理.每个工位中的检测仪通过自身的硬件条件来确定通信方式.因为汽车检测站的检测设备来自各个厂家,由于到目前为止还没有一个统一的通信标准,不可能对检测线上的各个检测设备进行较大改动,所以在建立CAN总线时把各个检测设备通过数据打印口或RS232、RS485接口连接到工位机上,由CAN总线通信转换接口来完成现场总线的通信.而且很多汽车厂家采用ISO颁布的CAN国际标准(ISO11898),构成了“开放式系统”,检测线采用CAN总线技术,有利于从汽车上直接获取其故障信息,使得标准化的故障诊断和排放检测成为可能.每个工位由DSP或单片机组成的嵌入式控制器代替工控机,连接到CAN总线上,且带有CAN卡的设备用并联的方式挂接在总线上,而不需要每个下位机与工控机相连,具有节省成本、布线方式简单和抗干扰性强的优点.3 自带CAN接口的模块设计CAN接口模块是由8位的微处理器89C58、独立CAN通信控制器SJA1000和CAN总线收发器82C250以及相关的接口模块组成的实时多务的嵌入式控制系统.它实现CAN总线的通信协议以及相关功能,可以分成3个部分:(1)总线接口部分,包括总线收发器和总线控制器,这部分对于所有CAN总线智能模块都是相同的;(2)与传感器及执行机构与单片机的接口部分,不同的接口将各单元分成不同的类型;(3)将前两部分连接成一个有机系统的微控制器及其外围接口部分.&&& CAN接口卡的程序流程图如2所示,图中下位机表示汽车检测仪表的传感器.微处理器负责从传感器中采集数据,对SJA1000初始化,并且控制SJA1000实现数据的接收和发送等通信任务.
4 应用情况及效果&& 基于CAN总线的汽车检测系统由4个工位组成(图3~图6).网络使用了屏蔽双绞线,连线长为100 m,传输速率为125 kb/s.&& 实践证明,把CAN总线技术应用到汽车检测线以后,该系统通信可靠、性能稳定,取得了良好的经济效益和社会效益,其主要表现在如下几方面.
&1)由于CAN总线的开放性,可随意增设工位,使整个系统具有了良好的扩展性.2)由于系统采用了CAN总线,通过屏蔽双绞线连接各处分散的独立设备,而且嵌入式控制器代替原工位机的工控机,与以前不使用CAN总线技术相比,可以节省项目经费.3)传输距离小于50 m时,数据传输速率可达1 Mb/s,提高检车效率.4)总线上某个设备出现故障,不会导致整个系统的瘫痪,仍可维持其余设备的正常运行,检修时只需断开故障设备即可,提高了系统的整体可靠性.5 结束语随着汽车制造业和交通运输业的迅速发展,汽车已成为当今社会不可缺少的交通运输工具.把CAN总线技术应用在汽车检测线上,不仅提高汽车性能检测的速度,而且在设计、安装、调试、运行到维护等多个环节上节省开支.因为现代汽车大部分都已采用CAN总线方式,所以检测线也采用CAN总线方式有利于从汽车上直接获取其故障信息,使得标准化故障诊断成为可能.参考文献[1] 邬宽明.现场总线应用选编1.北京:北京航空航天大学出版社,2003[2] 邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,1996[3] 张建俊.汽车检测与故障诊断技术.北京:机械工业出版社,2001[4] 何嘉斌,龚兰芳,何 方.快速数据采集模块的研制.武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2004,28(4):471-473[ 5] 戴润梁,张和平.基于CAN总线的智能PLC控制器的设计.武汉理工大学学报:信息与管理工程版,-15
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