专利名称：基于总线技术的重型汽车can控制系统柔性配置方法
技术领域：
本发明属于汽车电子领域范畴，具体涉及一种基于总线技术的重 型汽车CAN控制系统柔性配置方法。
背景技术：
随着汽车技术的不断发展，每辆汽车拥有的独立电子器件和系统 数目平均已经超过了 80个。电子系统必然会在汽车电子控制单元
(ECU)中存在越来越多的输入输出通道来对信号进行采集和控制功 率输出，由于目前的汽车车型变化多样，并且在重型卡车上相同的底 盘可能会生产不同的车型。用户在选购重型卡车的时候也有目的选择 车身上的电气配置，所以导致每种车型所需要的输入输出通道端口和 端口类型等等参数都不一致。在硬件上设计汽车电子控制单元(ECU) 的时候，为了照顾不同车型就可能需要很多种硬件电路，软件上针对 不同车型也同样必须设计不同的软件来完成输出功能。每次改变车型 配置需要的工作量很大。
在汽车电子控制单元(ECU)的设计发展中，中央处理器中的非 易失型存储器的容量越来越大，中央处理器的处理能力也越来越强， 利用中央处理器的大容量非易失型存储器存储重要数据并在实际行 车中调用这些数据完成一定的功能变得非常容易。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于总线
技术的重型汽车CAN控制系统柔性配置方法，能够通过修改中央控 制器中存储的配置信息从而改变硬件端口的输入和输出功能，完成整 个系统柔性配置的功能，能够应用于相同硬件平台即重型卡车控制器 下的不同车型的重型卡车。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是-
基于总线技术的重型汽车CAN控制系统柔性配置方法，第一步， 采用上位机柔性配置模块1生成车身系统的配置关系、定义硬件端口 号、在配置表格中填写每个输入输出逻辑关系的定义，在此关系中包 括的内容有本输入端口输入的信号属于高有效还是低有效、输入端口 号、输出方式和输出端口号；第二步，上位机柔性配置模块1通过 CAN总线传输此配置表格到中央控制器模块2中存储；第三步，在 车辆行驶中中央控制器模块2扫描某一输入端口的输入状态，检查非 易失型存储器中存储的配置关系就可以得出此输入端口代表的意义； 第四步，针对高有效输入和低有效输入，在开关量输入检测上拉电源 控制模块3上施加电平信号作为上拉，检测出此输入开关量信号的目 前状态；第五步，检査非易失型存储器中的内容，判断此输入端口所 控制的输出端口是什么，并得出其输出方式；第六步，中央控制器模 块2控制功率输出模块，完成对功率驱动的输出。
所说的上位机柔性配置模块1的功能包括完成整车输入输出端 口功能的配置，其配置内容由CAN总线发送到中央控制器模块2中存储。
所说的中央控制器模块2的功能包括接收来自上位机柔性配置 模块1发送的配置信息，并由此信息完成输入的检测和输出的控制。
所说的开关量输入检测上拉电源控制模块3的功能包括针对不 同输入端口的不同输入特性，在高有效输入和低有效输入的情况下输 出不同的电平作为上拉到输入端口上，作为输入检测的依据。
所说的开关量输入检测模块4的功能包括对输入的信号进行隔 离和降压，然后将经过处理的信号输入到中央控制器模块2。
所说的功率输出模块5的功能包括接收来自中央控制器模块2所 输出的驱动信号，由功率驱动器件输出控制信号。
采用上述柔性配置方法的技术方案，在相同的汽车电子控制单元 (ECU)的硬件平台上，通过上位机柔性配置模块1生成车身电气配 置表并下载到中央控制器模块2中，可以灵活的完成不同类型重卡的 整车电气配置方案。配合下位机软件的设计可以使用一套软件和硬件 配置所有类型的重卡，简化设计工作，提高汽车电子控制单元(ECU) 的设计效率。
图1是本发明的电路框图。
图2是本发明应用到具体电路的端子图。
图3是本发明检测高有效输入开关量信号的电路图。
图4是本发明检测低有效输入开关量信号的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图l，本发明所采用的电路包括上位机柔性配置模块1、中
央处理器模块2、开关量输入检测上拉电源控制模块3、开关量输入 模块4和功率输出模块5。上位机柔性配置模块1可以通过对不同车 型的不同需求生成专用于此车型的配置文件，通过CAN总线将此配 置文件下载到中央处理器模块2，中央控制模块2将此配置内容存储 到其非易失型存储器中。在车辆正常行驶中，上位机柔性配置模块l 不会工作，中央控制器模块2采样某一开关量输入端口的输入时首先 由非易失型存储器中内容判断该端口是属于高有效还是低有效输入， 然后在开关量输入检测上拉电源控制模块3上施加电平信号作为上 拉来控制开关量输入模块4的采样，完成对该端口的采样后由中央控 制器模块2中的非易失型存储器的内容判断该输入端口对应的是功 率输出模块5中的那个端口 ，然后中央控制模块2在此端口上施加相 应功率输出方式的控制波形，完成对实际负载的驱动。
图2为本发明中柔性配置方法在实际端子上的一个应用，此实施 例的控制器共分为6个端子，其中端子A为高边功率驱动输出端子， 共有9路输出，端子B、端子C、端子D都为开关量输入模块4的 输入，共有116路输入，端子E为高边功率驱动输出端子，共有9 路输出，端子F为低边功率驱动输出端子，共有15路输出。
在上位机柔性配置模块1对此实施例的电路进行配置的时候，首 先向所有开关量输入模块4中的输入端子分配端口号，然后向功率输 出模块5中的高边功率输出端子分配端口号，最后对功率输出模块5中的低边功率输出端子分配端口号；完成端口号分配后，通过上位机 柔性配置模块1来统计需要配置车型的电气输入输出关系和此车型 输入端口的高有效和低有效的情况，划分功率输出端口为高边功率输 出和低边功率输出两个部分，然后在配置信息表中填写此车型的配置 信息；完成配置信息编写后，通过上位机柔性配置模块1将此配置信 息下载到中央控制器模块2中，完成整车的电气控制，如果需要改变 输入输出的关系，可以通过上位机柔性配置模块1修改配置信息，将 需要替换和增补的输入输出配置信息在配置表中修改，然后通过上位 机柔性配置模块1将此新的配置信息下载到中央控制器模块2中。
图2中所示输入输出的端子只是本发明的其中一个应用举例，实 际应用中不同重型卡车控制系统的输入输出端子都可以应用本发明 实现输入端口和输出端口的柔性互换。
本发明的开关量输入模块4中高有效的开关量输入是由图3中的 电路来完成采样的，检测高有效输入开关量信号的电路包括由开关量 输入检测上拉电源控制模块3输入的控制电压CTL-POWER，该电压 与第一电阻Rl串联作为低有效输入开关量的上拉电路，第一电阻 Rl的另外一端与第二电阻R2、第一电容C1相连接后与第一输入端 口IN1相连接。第一电容C1在电路中起到静电保护的作用。第二电 阻R2的另外一端与第二电容C2相连接后构成RC滤波电路后与第 一光耦U1前级相连接，对输入信号进行滤波整形，滤除杂波和干扰 信号。第一光耦U1的前级与模拟地相连接，第一光耦U1的后级与 数字地连接，从而使开关量输入信号电平与输入到单片机的电平实现隔离。第三电阻R3与5V电压相连接，第三电阻R3的另外一端与 第一光耦U1后级的集电极开路输出端相连接，构成输入信号输入单 片机的上拉电路。
图3所示的电路在进行高有效检测时，开关量输入检测上拉电源 控制模块3输入的CTL-POWER为0V，不起上拉作用，当第一外部 开关S1闭合的时候，24 V电压经过第一外部开关S1、第二电阻R2 后输入第一光耦U1前级，通过发光二极管后与模拟地相连接，构成 回路，第一光耦U1发光二极管导通，第一光耦U1后级集电极输出 为低电平，单片机检测到低电平后认为高有效输入开关量开关被闭 合。当第一外部开关Sl打开的时候，在第一光耦Ul前级没有形成 回路，第一光耦U1发光二极管没有导通，第一光耦U1后级集电极 输出为高电平，单片机检测到高电平后认为高有效输入开关量开关打 开。
图3中高有效输入开关量检测电路只是开关量输入模块4的其中 一路输入检测电路，所有的开关量输入检测所采用的电路都同图3 一致，检测电路的规模取决于硬件电路的规模。
本发明的开关量输入模块4中低有效的开关量输入是由图4中的
电路来完成采样的，检测低有效输入开关量信号的电路包括由开关量 输入检测上拉电源控制模块3输入的控制电压CTL-POWER，该控制 电压与第四电阻R4串联作为低有效输入开关量的上拉电路，第四电 阻R4的另外一端与第五电阻R5、第三电容C3相连接后与第二输入 端口IN2相连接。第三电容C3在电路中起到静电保护的作用。第五电阻R5的另外一端与第四电容C4相连接后构成RC滤波电路后与 第二光耦U2前级相连接，对输入信号进行滤波整形，滤除杂波和干 扰信号。第二光耦U2的前级与模拟地相连接，第二光耦U2的后级 与数字地连接，从而使开关量输入信号电平与输入到单片机的电平实 现隔离。第六电阻R6与5V电压相连接，第六电阻R6的另外一端 与第二光耦U2后级的集电极开路输出端相连接，构成输入信号输入 单片机的上拉电路。
图4所示电路在进行低有效检测时，开关量输入检测上拉电源控 制模块3输入的控制电压CTL-POWER为24V，对输入信号起上拉 作用，当第二外部开关S2打开的时候，控制电压CTL-POWER输 入的24 V电压经过第四电阻R4、第五电阻R5后输入第二光耦U2 前级，通过发光二极管后与模拟地相连接，构成回路，第二光耦U2 发光二极管导通，第二光耦U2后级集电极输出为低电平，单片机检 测到低电平后认为低有效输入开关量开关打开。当第二外部开关S2 闭合的时候，在输入端口上的电平为OV，控制电压CTL-POWER输 入的24 V电压经过第四电阻R4、第二外部开关S2后与模拟地相连 接，第二光耦U2前级的分压为0V，第二光耦U2发光二极管没有导 通，第二光耦U2后级集电极输出为高电平，单片机检测到高电平后
认为低有效输入开关量开关闭合。
图4中低有效输入开关量检测电路只是开关量输入模块4的其中
一路输入检测电路，所有的开关量输入所采用的检测都同图4 一致， 检测电路的规模取决与硬件电路的规模。图3和图4所示的高有效输入开关量检测电路和低有效输入开关 量检测电路在硬件上都是一致的，对该端口进行高有效输入开关量检 测还是进行低有效输入开关量检测的取决条件是中央控制器模块2 从配置信息中读取该端口号对应的输入方式。如果该端口号对应的输
入方式为高有效，则中央控制模块2控制开关量输入检测上拉电源控 制模块3输出CTL-POWER的电压为0V，如果该端口号对应的输入 方式为低有效，则中央控制模块2控制开关量输入检测上拉电源控制 模块3输出CTL-POWER的电压为24V。 具体实施例
选取倒车灯回路和右转向灯回路来应用柔性配置方法完成电路 功能设计。假定其中倒车灯开关为高有效输入开关量，倒车灯输出需
要低边功率输出驱动，输出驱动方式为常高；右转向开关为低有效输 入开关量，右转向输出需要高边功率输出驱动，输出驱动方式为闪烁。 选取开关量输入模块4中的端口 B上的2号端子和端口 C上的4号 端子作为两路开关量信号的输入端口，定义其端口号分别为0x02和 0x04，选取高边功率输出端口端口 A上的8号端子和9号端子作为 高边输出驱动。选取低边功率输出端口 F上的11号端子和13号端子 作为低边输出驱动，定义其端口号分别为0x08、 0x09、 0x11和0x13。 高有效输入端口的输入方式定义为0x00，低有效输入端口的输入方 式定义为0x01。高边输出的输出方式定义为0x80，低边输出的输出 方式定义为0x81。常高输出的驱动方式定义为0x55，闪烁输出的驱 动方式定义为Oxaa。使用上位机柔性配置模块1来完成柔性配置，通过以上定义可以 完成的配置内容举例如下所示 倒车灯
0x02(输入端口号)OxOO(高有效)Oxll(输出端口号)0x81(低 边)0x55(常高)
0x04(输入端口号)OxOO(高有效)0xl3(输出端口号)0x81(低 边)0x55(常高)
针对上述的第一条配置信息，通过上位机柔性配置模块1将配置 信息传送到中央控制器模块2。在行车过程中中央控制器模块2判断 倒车灯开关是否闭合，检测配置信息中0x02端口对应的输入为高有 效输入，所以控制开关量输入检测上拉电源控制模块3输出到端口 B 上2号端子上的上拉电平CTL-POWER为0V，检测到倒车灯开关的 闭合后再次检测配置信息，判断输出端口为端口 F上的11号端子， 为低边输出，输出方式为常高，于是在端口F上的11号端子输出常 高的电平控制倒车灯工作。
针对上述的第二条配置信息，通过上位机柔性配置模块1将配置 信息传送到中央控制器模块2。在行车过程中，中央控制器模块2判 断倒车灯开关是否闭合，检测配置信息中0x04端口对应的输入为高 有效输入，所以控制开关量输入检测上拉电源控制模块3输出到端口 B上4号端子上的上拉电平CTL-POWER为0V，检测到倒车灯开关 的闭合后再次检测配置信息，判断输出端口为端口 F上的13号端子， 为低边输出，输出方式为常高，于是在端口F上的13号端子输出常高的电平控制倒车灯工作。
通过以上两种不同的配置信息可以将倒车灯回路的输入输出端 口进行不同的替换，同理可以将倒车灯回路的输入配置到任何一路输 入端口上，将倒车灯回路的输出配置到任何一路低边功率输出上，完 成柔性配置方法的实现。 右转向灯
0x02(输入端口号)0x01 (低有效)0x08(输出端口号)Ox80(高 边)Oxaa(闪烁)
0x04(输入端口号)0x01(低有效)0x09(输出端口号)Ox80(高 边)Oxaa(闪烁)
针对上述的第一条配置信息，通过上位机柔性配置模块1将配置 信息传送到中央控制器模块2。在行车过程中，中央控制器模块2判 断右转向灯开关是否闭合，检测配置信息中0x02端口对应的输入为 低有效输入，所以控制开关量输入检测上拉电源控制模块3输出到端 口 B上2号端子上的上拉电平CTL-POWER为24V，检测到右转向 灯开关的闭合后再次检测配置信息，判断输出端口为端口 A上的8 号端子，为高边输出，输出方式为闪烁，于是在端口A上的8号端 子输出闪烁的电平控制右转向灯工作。
针对上述的第二条配置信息，通过上位机柔性配置模块1将配置 信息传送到中央控制器模块2。在行车过程中，中央控制器模块2判 断右转向灯开关是否闭合，检测配置信息中0x04端口对应的输入为 低有效输入，所以控制开关量输入检测上拉电源控制模块3输出到端口 B上4号端子上的上拉电平CTL-POWER为24V，检测到右转向 灯开关的闭合后再次检测配置信息，判断输出端口为端口 A上的9 号端子，为高边输出，输出方式为闪烁，于是在端口A上的9号端 子输出闪烁的电平控制右转向灯工作。
通过以上两种不同的配置信息可以将右转向灯回路的输入输出 端口进行不同的替换，同理可以将右转向灯回路的输入配置到任何一 路输入端口上，将右转向灯回路的输出配置到任何一路高边功率输出 上，完成柔性配置方法的实现。
以上两个例子对倒车灯回路和右转向灯回路进行了说明，在实际 应用中可以对任意的输入输出回路进行柔性配置，完成此功能在任意 端口上的输入和输出，同样，对只有输入没有输出的信号开关也可以 使用上述柔性配置的方法进行配置，假设倒车灯开关只是一个输入信 号，由汽车电子控制单元(ECU)接收此信号并向组合仪表传输，不 驱动任何输出，使用上位机柔性配置模块1来完成柔性配置，通过以 上定义可以完成的配置内容举例如下所示
倒车灯
0x02(输入端口号)OxOO(高有效)OxFF(无效)OxFF(无效)OxFF(无
效)
针对上述的配置信息，通过上位机柔性配置模块1将配置信息传 送到中央控制器模块2。在行车过程中中央控制器模块2判断倒车灯 开关是否闭合，检测配置信息中0x02端口对应的输入为高有效输入， 所以控制开关量输入检测上拉电源控制模块3输出到端口 B上2号端子上的上拉电平CTL-POWER为0V。在此情况下单片机检测倒车
灯开关是否闭合并将倒车灯开光状态的信息发送到组合仪表。
权利要求
1、基于总线技术的重型汽车CAN控制系统柔性配置方法，其特征在于第一步，采用上位机柔性配置模块(1)生成车身系统的配置关系、定义硬件端口号、在配置表格中填写每个输入输出逻辑关系的定义，在此关系中包括的内容有本输入端口输入的信号属于高有效还是低有效、输入端口号、输出方式和输出端口号；第二步，上位机柔性配置模块(1)通过CAN总线传输此配置表格到中央控制器模块(2)中存储；第三步，在车辆行驶中中央控制器模块(2)扫描某一输入端口的输入状态，检查非易失型存储器中存储的配置关系就可以得出此输入端口代表的意义；第四步，针对高有效输入和低有效输入，在开关量输入检测上拉电源控制模块(3)上施加电平信号作为上拉，检测出此输入开关量信号的目前状态；第五步，检查非易失型存储器中的内容，判断此输入端口所控制的输出端口是什么，并得出其输出方式；第六步，中央控制器模块(2)控制功率输出模块，完成对功率驱动的输出。
2、 根据权利要求1所述的基于总线技术的重型汽车CAN控制系 统柔性配置方法，其特征在于所说的上位机柔性配置模块(1)的 功能包括完成整车输入输出端口功能的配置，其配置内容由CAN总 线发送到中央控制器模块(2)中存储。
3、 根据权利要求1所述的基于总线技术的重型汽车CAN控制系 统柔性配置方法，其特征在于所说的中央控制器模块(2)的功能 包括接收来自上位机柔性配置模块(1)发送的配置信息，并由此信息完成输入的检测和输出的控制。
4、 根据权利要求1所述的基于总线技术的重型汽车CAN控制系统柔性配置方法，其特征在于所说的开关量输入检测上拉电源控制 模块(3)的功能包括针对不同输入端口的不同输入特性，在高有效 输入和低有效输入的情况下输出不同的电平作为上拉到输入端口上， 作为输入检测的依据。
5、 根据权利要求1所述的基于总线技术的重型汽车CAN控制系统柔性配置方法，其特征在于所说的开关量输入检测模块(4)的功能包括对输入的信号进行隔离和降压，然后将经过处理的信号输入到中央控制器模块(2)。
6、 根据权利要求1所述的基于总线技术的重型汽车CAN控制系统柔性配置方法，其特征在于所说的功率输出模块(5)的功能包括接收来自中央控制器模块(2)所输出的驱动信号，由功率驱动器 件输出控制信号。
7、 根据权利要求1或5所述的基于总线技术的重型汽车CAN 控制系统柔性配置方法，其特征在于:所说的开关量输入检测模块(4) 的检测高有效输入开关量信号的电路包括由开关量输入检测上拉电 源控制模块(3)输入的控制电压CTL-POWER，该电压与第一电阻(Rl)串联作为低有效输入开关量的上拉电路，第一电阻(Rl)的 另外一端与第二电阻(R2)、第一电容(Cl)相连接后与第一输入端 口 (IN1)相连接。第一电容(Cl)在电路中起到静电保护的作用。 第二电阻(R2)的另外一端与第二电容(C2)相连接后构成RC滤波电路后与第一光耦(Ul)前级相连接，对输入信号进行滤波整形， 滤除杂波和干扰信号。第一光耦(Ul)的前级与模拟地相连接，第 一光耦(Ul)的后级与数字地连接，从而使开关量输入信号电平与输入到单片机的电平实现隔离。第三电阻(R3)与5V电压相连接， 第三电阻(R3)的另外一端与第一光耦(Ul)后级的集电极开路输 出端相连接，构成输入信号输入单片机的上拉电路。
8、根据权利要求1或5所述的基于总线技术的重型汽车CAN 控制系统柔性配置方法，其特征在于:所说的开关量输入检测模块(4)的检测低有效输入开关量信号的电路包括由开关量输入检测上拉电 源控制模块(3)输入的控制电压CTL-POWER，该控制电压与第四 电阻(R4)串联作为低有效输入开关量的上拉电路，第四电阻(R4) 的另外一端与第五电阻(R5)、第三电容(C3)相连接后与第二输入 端口 (IN2)相连接。第三电容(C3)在电路中起到静电保护的作用。 第五电阻(R5)的另外一端与第四电容(C4)相连接后构成RC滤 波电路后与第二光耦(U2)前级相连接，对输入信号进行滤波整形， 滤除杂波和干扰信号。第二光耦(U2)的前级与模拟地相连接，第 二光耦(U2)的后级与数字地连接，从而使开关量输入信号电平与 输入到单片机的电平实现隔离。第六电阻(R6)与5V电压相连接， 第六电阻(R6)的另外一端与第二光耦(U2)后级的集电极开路输 出端相连接，构成输入信号输入单片机的上拉电路。
全文摘要
基于总线技术的重型汽车CAN控制系统柔性配置方法，第一步，上位机柔性配置模块1生成车身系统的配置关系；第二步，上位机柔性配置模块1传输此配置关系到中央控制器模块2中存储；第三步，中央控制器模块2检测输入端口状态，由非易失型存储器中存储的配置关系得出此输入端口的意义；第四步，针对高有效输入和低有效输入，在开关量输入检测上拉电源控制模块3上施加电平信号，检测出此输入开关量信号的目前状态；第五步，检测输入端口所控制的输出端口和其输出方式；第六步，功率输出模块完成对功率输出。本方法通过修改车身配置信息从而改变硬件端口的输入和输出功能，完成系统柔性配置的功能，应用于相同硬件平台下的不同车型的重型卡车。
文档编号B60R16/02GK101508274SQ20091002103
公开日2009年8月19日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者姚建军, 李爱军, 白浩博, 秦贵波, 贾玉健 申请人:西安智源电气有限公司