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摘 要：随着汽车电子技术的不断发展，各种汽车类电子装置越来越多，其装置之间的线路连接也越来越复杂，这对汽车的布线系统提出了更高的要求，汽车控制局域网CAN总线应运而生。本文简要介绍了CAN总线的特性，设计了基于总线技术的车身电子控制系统，从而简化了线束，降低了生产成本，也方便了维修。
关键词：车身；电子测试；系统；设计
1前言
随着汽车电子技术的不断发展和性能的不断提高，整车逐渐形成了一个庞大的系统。传统的线束不能够满足汽车行业的不断发展，而CAN总线技术的应用让各种信号数据在电子单元之间得以共享，节约成本的同时也增加了汽车的智能化，并提高了汽车的安全性、舒适性和稳定性，降低了诊断与维修难度。目前CAN总线技术的发展很快，会逐渐成为车体控制和管理的主流，本文基于SAEJ1939协议和CAN总线协议对汽车的电子控制系统进行了结构分析，并总点阐述了CAN节点硬件和系统软件设计。
2CAN总线特性
CAN总线（ControllerAreaNetwork），即控制器局域网。CAN总线是一种支持分布式实时控制的串行通讯网络，具有很高的安全性。CAN总先技术极大的简化了传统系统布线的繁琐和技术含量低的问题，使其控制单元和系统检测分布更加合理，其通讯介质分为三种：同轴电缆、双绞线和光纤。CAN总线技术是一种成本合理的远程网络通讯控制方式。如下为CAN总线的主要特性：
（1）总线利用率极高；
（2）现场总线成本低；
（3）数据传输速率快；
（4）数据传输距离长；
（5）可自动重发被破坏数据；
（6）在节点发生严重错误的情况下可以自动退出总线功能；
（7）可以根据报文的ID来决定是否接收报文；
（8）报文仅使用标志符来识别优先级信息、功能信息。
3车身电子控制系统的总体设计
车身电子控制系统的控制功能主要包括：中央门锁和防盗遥控、玻璃车窗的电动升降、电动座椅、空调等。随着汽车电子技术的发展，集成了上述功能的车身电子控制系统逐渐应用于高档汽车，提高了汽车的控制性能，其结构主要包括：中央控制模块、四组车灯模块、四组车窗与车锁模块、空调控制模块、座椅调整模块等，各模块之间采用bps的低速双线CAN总线通讯。车内采用六个控制单元组成车身的CAN总线控制网络，分为左右门节点、车身前后节点、仪表节点和主节点。车身电子控制系统使用六个CAN通讯节点来代替繁杂的线束，很容易的实现了数据共享，使汽车成为了一个智能化的整体，具备自我调节调控功能。
4车身电子控制系统硬件设计
单片机片内集成了可达1 024KB的闪速存储器Flash。近年来，随着nash在单片机片内的应用走向成熟.单片机的开发和应用又迎来了一次新的飞跃。Flash是一种非易失性存储介质。读取它的内容同RAM的读取一样方便，而对它的写操作却比EEPROM还要快。在系统掉电后，nash中的内容仍能可靠保持不变。nash的主要优点是结构简单、集成密度大、成本低。由于Flash可以局部擦除，且写入、擦除次数可达数万次以上，从而使开发微控制器不再需要昂贵的仿真器。
简单的背景开发模式（BDM）：PC主机_+BDM调试器_目标板，使得开发成本进一步降低，也使得现场开发和系统升级变得比较方便。
应用锁相环技术提高了系统的电磁兼容性。在以往不使用锁相环的微控制器应用系统中，晶振电路由于其工作频率比较高（通常为几兆赫兹至几十兆赫兹）而成为一个很大的干扰源，这一问题给系统设计、线路板布局带来了很多不便。MC9S12XE系列单片机在时钟发生系统中巧妙地使用了锁相环技术，因而可在几兆赫兹的外部晶振情况下，通过软件编程产生上百兆的系统时钟。从而降低了对外辐射干扰，提高了系统的稳定性。
5车身电子控制系统软件设计
该系统软件设计采用模块化思想，分别为：主程序模块、数据帧接收模块、数据帧发送模块、CAN控制器初始化模块等多个独立的模块。SJA1000兼容CAN2.0B技术规范，具有标准帧和扩展帧两种格式。主控节点作为网关主要实现CAN总线网络数据帧的透明传输，以及数据信息的交互。网关转发包括CAN总线网络的转发。实际应用中，CAN节点一直向网关发送信息，只有当网关发出查询命令时，CAN节点才向网关发送信息。该系统采用验收双滤波方式，这样可以使广播下发、上传到各个模块，从而实现数据信息的共享。在两个滤波器分别设置为一个广播消息ID标识码和一个模块自身ID标识码。采用这种双滤波方式，可以非常有效地提高通讯的灵活性。
CAN节点都采用查询的工作方式，优先级别高的节点可以向CAN总线广播，地址正确的CAN节点可以接受数据处理转入数据处理程序。对于特殊数据的发送请求，可以采用远程帧申请的方式，这种数据处理方法有利于程序对多个任务的结构化管理。
5.1通信控制环节设计
本系统的通信控制环节中，远程配置及监控依靠网口通信完成，近程控制通过USB通信实现。为了保证系统通信时的可靠性和实时性，对本系统植入μC/OS-Ⅱ操作系统提供任务调度机制。同时考虑到嵌入式系统资源相当宝贵，选用LwIP（LightWeightIP）作为TCP/IP协议栈移植到该系统中。
LwIP实现的重点是在保持了TCP/IP协议主要功能的基础上减少对RAM的占用，是一种轻量级IP协议，适合在一般的嵌入式系统中使用。本系统的通信控制环节设计分为两个主要部分：远程参数配置和数据转发机制。
5.1.1远程参数配置
为实现客户端对系统参数的远程配置，需采用动态网页技术。目前，能实现动态网页技术的有CGI（CommonGatewayInterface）、ASP、PHP和JSP等。由于ASP、PHP、JSP等技术需要依赖相应的语言支持，而CGI程序可用任何语言编写，且没有和任何特定的服务器结构联系在一起。考虑到本系统编程语言限制、资源有限等因素，选用CGI技术[本文采用HttpdServer作为嵌入式WebServer，在μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统中移植LwIP的基础上，添加HttpdServer的源代码，CGI工作流程如图1所示。
5.1.2数据转发机制
本系统参考了静态路由表的工作机制，并基于Modbus总线协议规定消息帧中包含目标设备的地址，将这些地址位分配给各个串口，配置串口号对应地址位的路由表。
为保证数据的正确性和完整性，消息帧的末位校验采用循环冗余码校验（CyclicR，CRC）方式，根据生成的CRC-16校验码多项式可以计算得到一个16位的二进制数作为校验码附在帧结尾处。发送方在发送了带有校验码的指令后，接收方会通过该多项式来验证收到的CRC-16校验码，当接收到的校验位与计算得到的校验位不一致时表明数据错误，需要提醒主机重发，提高了数据的安全性和识别错误的可靠性。
6结束语
随着汽车技术的不断发展，对安全、舒适、方便性的要求越来越高。本文结合CAN总线技术，主要研究了基于总线技术的车身电子控制系统，设计了采用“ECU（AT89C51）+CAN总线（SJA1000）+CAN收发器（PCA82C250）”模式的电子控制系统。该系统充分应用了先进的汽车电子技术和CAN总线技术，适应了汽车智能化和人性化的发展趋势，使汽车的性价比得到了不断提高。
参考文献
[1]李变，陈家琪.车身电子自动测试系统的开发和应用[J].信息技术，2015（2）：69-72.
[2]林川，吕晓峰，曹以隽，等.汽车车身焊点质量智能检测系统设计[J].计算机测量与控制，2014（1）.
关键词：车身；电子测试；系统；设计
1前言
随着汽车电子技术的不断发展和性能的不断提高，整车逐渐形成了一个庞大的系统。传统的线束不能够满足汽车行业的不断发展，而CAN总线技术的应用让各种信号数据在电子单元之间得以共享，节约成本的同时也增加了汽车的智能化，并提高了汽车的安全性、舒适性和稳定性，降低了诊断与维修难度。目前CAN总线技术的发展很快，会逐渐成为车体控制和管理的主流，本文基于SAEJ1939协议和CAN总线协议对汽车的电子控制系统进行了结构分析，并总点阐述了CAN节点硬件和系统软件设计。
2CAN总线特性
CAN总线（ControllerAreaNetwork），即控制器局域网。CAN总线是一种支持分布式实时控制的串行通讯网络，具有很高的安全性。CAN总先技术极大的简化了传统系统布线的繁琐和技术含量低的问题，使其控制单元和系统检测分布更加合理，其通讯介质分为三种：同轴电缆、双绞线和光纤。CAN总线技术是一种成本合理的远程网络通讯控制方式。如下为CAN总线的主要特性：
（1）总线利用率极高；
（2）现场总线成本低；
（3）数据传输速率快；
（4）数据传输距离长；
（5）可自动重发被破坏数据；
（6）在节点发生严重错误的情况下可以自动退出总线功能；
（7）可以根据报文的ID来决定是否接收报文；
（8）报文仅使用标志符来识别优先级信息、功能信息。
3车身电子控制系统的总体设计
车身电子控制系统的控制功能主要包括：中央门锁和防盗遥控、玻璃车窗的电动升降、电动座椅、空调等。随着汽车电子技术的发展，集成了上述功能的车身电子控制系统逐渐应用于高档汽车，提高了汽车的控制性能，其结构主要包括：中央控制模块、四组车灯模块、四组车窗与车锁模块、空调控制模块、座椅调整模块等，各模块之间采用bps的低速双线CAN总线通讯。车内采用六个控制单元组成车身的CAN总线控制网络，分为左右门节点、车身前后节点、仪表节点和主节点。车身电子控制系统使用六个CAN通讯节点来代替繁杂的线束，很容易的实现了数据共享，使汽车成为了一个智能化的整体，具备自我调节调控功能。
4车身电子控制系统硬件设计
单片机片内集成了可达1 024KB的闪速存储器Flash。近年来，随着nash在单片机片内的应用走向成熟.单片机的开发和应用又迎来了一次新的飞跃。Flash是一种非易失性存储介质。读取它的内容同RAM的读取一样方便，而对它的写操作却比EEPROM还要快。在系统掉电后，nash中的内容仍能可靠保持不变。nash的主要优点是结构简单、集成密度大、成本低。由于Flash可以局部擦除，且写入、擦除次数可达数万次以上，从而使开发微控制器不再需要昂贵的仿真器。
简单的背景开发模式（BDM）：PC主机_+BDM调试器_目标板，使得开发成本进一步降低，也使得现场开发和系统升级变得比较方便。
应用锁相环技术提高了系统的电磁兼容性。在以往不使用锁相环的微控制器应用系统中，晶振电路由于其工作频率比较高（通常为几兆赫兹至几十兆赫兹）而成为一个很大的干扰源，这一问题给系统设计、线路板布局带来了很多不便。MC9S12XE系列单片机在时钟发生系统中巧妙地使用了锁相环技术，因而可在几兆赫兹的外部晶振情况下，通过软件编程产生上百兆的系统时钟。从而降低了对外辐射干扰，提高了系统的稳定性。
5车身电子控制系统软件设计
该系统软件设计采用模块化思想，分别为：主程序模块、数据帧接收模块、数据帧发送模块、CAN控制器初始化模块等多个独立的模块。SJA1000兼容CAN2.0B技术规范，具有标准帧和扩展帧两种格式。主控节点作为网关主要实现CAN总线网络数据帧的透明传输，以及数据信息的交互。网关转发包括CAN总线网络的转发。实际应用中，CAN节点一直向网关发送信息，只有当网关发出查询命令时，CAN节点才向网关发送信息。该系统采用验收双滤波方式，这样可以使广播下发、上传到各个模块，从而实现数据信息的共享。在两个滤波器分别设置为一个广播消息ID标识码和一个模块自身ID标识码。采用这种双滤波方式，可以非常有效地提高通讯的灵活性。
CAN节点都采用查询的工作方式，优先级别高的节点可以向CAN总线广播，地址正确的CAN节点可以接受数据处理转入数据处理程序。对于特殊数据的发送请求，可以采用远程帧申请的方式，这种数据处理方法有利于程序对多个任务的结构化管理。
5.1通信控制环节设计
本系统的通信控制环节中，远程配置及监控依靠网口通信完成，近程控制通过USB通信实现。为了保证系统通信时的可靠性和实时性，对本系统植入μC/OS-Ⅱ操作系统提供任务调度机制。同时考虑到嵌入式系统资源相当宝贵，选用LwIP（LightWeightIP）作为TCP/IP协议栈移植到该系统中。
LwIP实现的重点是在保持了TCP/IP协议主要功能的基础上减少对RAM的占用，是一种轻量级IP协议，适合在一般的嵌入式系统中使用。本系统的通信控制环节设计分为两个主要部分：远程参数配置和数据转发机制。
5.1.1远程参数配置
为实现客户端对系统参数的远程配置，需采用动态网页技术。目前，能实现动态网页技术的有CGI（CommonGatewayInterface）、ASP、PHP和JSP等。由于ASP、PHP、JSP等技术需要依赖相应的语言支持，而CGI程序可用任何语言编写，且没有和任何特定的服务器结构联系在一起。考虑到本系统编程语言限制、资源有限等因素，选用CGI技术[本文采用HttpdServer作为嵌入式WebServer，在μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统中移植LwIP的基础上，添加HttpdServer的源代码，CGI工作流程如图1所示。
5.1.2数据转发机制
本系统参考了静态路由表的工作机制，并基于Modbus总线协议规定消息帧中包含目标设备的地址，将这些地址位分配给各个串口，配置串口号对应地址位的路由表。
为保证数据的正确性和完整性，消息帧的末位校验采用循环冗余码校验（CyclicR，CRC）方式，根据生成的CRC-16校验码多项式可以计算得到一个16位的二进制数作为校验码附在帧结尾处。发送方在发送了带有校验码的指令后，接收方会通过该多项式来验证收到的CRC-16校验码，当接收到的校验位与计算得到的校验位不一致时表明数据错误，需要提醒主机重发，提高了数据的安全性和识别错误的可靠性。
6结束语
随着汽车技术的不断发展，对安全、舒适、方便性的要求越来越高。本文结合CAN总线技术，主要研究了基于总线技术的车身电子控制系统，设计了采用“ECU（AT89C51）+CAN总线（SJA1000）+CAN收发器（PCA82C250）”模式的电子控制系统。该系统充分应用了先进的汽车电子技术和CAN总线技术，适应了汽车智能化和人性化的发展趋势，使汽车的性价比得到了不断提高。
参考文献
[1]李变，陈家琪.车身电子自动测试系统的开发和应用[J].信息技术，2015（2）：69-72.
[2]林川，吕晓峰，曹以隽，等.汽车车身焊点质量智能检测系统设计[J].计算机测量与控制，2014（1）.