专利名称：一种具有辅助中控功能的重型汽车can总线控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车电子应用领域，具体涉及一种具有辅助中控功能 的重型汽车CAN总线控制系统。
背景技术：
随着集成电路和嵌入式电脑在现代汽车上的广泛应用，汽车上由 电子控制单元(ECU)控制的部件数量越来越多。电控装置的采用一方 面提高和改善了整车的各方面性能，另一方面也带来了一些新问题， 随着电子装置的不断增加，整车的电气线路越来越庞大和复杂，各系 统间信息难以共享、各系统间无法协调工作等。为解决上述问题，国 外的汽车整车和零部件制造商借鉴计算机总线的概念开发了汽车总 线技术，以网络系统的方式连接各操纵和控制单元，使整车所有电子 控制系统做到资源共享，互相协调，使整车汽车电子系统集成为一个 统一的功能平台。CAN总线技术是目前汽车控制领域应用最为广泛 的一种汽车总线技术。
随着我国国m排放标准和欧m排放标准的逐步实施，越来越多 的重型汽车将采用电喷发动机。对于装配了电喷发动机的重型汽车，
由于发动机与车身的其他网络节点如ABS系统、空气悬挂系统、空
调系统等存在着大量数据信息交换和共享，为了保证通信的实时性和
可靠性，将CAN总线技术应用于重型汽车控制己成为一种必然趋势。目前，国内开发的重型汽车CAN总线控制系统产品主要包括车
身中央控制器CU和组合仪表IC和车身负载驱动器三部分。作为车
身总线网关的车身中央控制器，它一方面可以与车辆动力总成如电控
发动机、防抱死刹车系统ABS/ASR的电控单元实现信息交流和共享，另一方面车身中央控制器需要通过采集包括组合灯光开关，雨刮/洗涤开关，车内灯开关和钥匙开关等大量的开关信号，实现对车身电器的控制功能。此外，某些情况下，车身中央控制器还需要采集一些传感器信号如车速传感器信号、油量传感器信号、气压传感器信号等，将车速、燃油量和制动气压等信号通过CAN总线发送给组合仪表。组合仪表解析接收到的来自车身中央控制器的消息，将车速、发动机转速、燃油量、发动机水温等信号通过指针式仪表显示出来，同时将汽车当前存在的故障报警信息以液晶显示和蜂鸣器报警的方式提示驾驶员。车身负载驱动器接收并解析车身中央控制器发送的各种开关量报文，完成相应车身负载如各种电磁阀、车灯、雨刮/喷淋电机等的控制。可见车身中央控制器是后台信息处理的中央枢纽，其作用和地位十分重要。
对于市场上现有的重型汽车CAN总线产品而言，当车身中央控制器发生不可恢复的硬件故障，尤其在夜间或者恶劣天气下行车时，车身总线系统的控制将处于瘫痪状态，车灯无法打开，从而导致汽车必须立即停车甚至再也无法启动，这会给正常的生产和生活带来极大的不便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出了 一种具有辅助中
控功能的重型汽车CAN总线控制系统，解决了在中央控制器发生不可恢复的硬件故障时，车身总线系统的控制将处于瘫痪状态，车灯无法打开，导致汽车必须立即停车甚至再也无法启动的问题。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为.，一种具有辅助中控功能的重型汽车CAN总线控制系统，包括车身中央控制器CU1、组合仪表IC2和车身负载驱动器FU3，车身中央控制器CU1通过两根CAN通信线CANH和CANL及握手信号线5和握手信号线6与组合仪表IC2连接，组合仪表IC2通过CAN总线与车身负载驱动器FU3连接。
所说的组合仪表IC2的内部配置一辅助中控模块ACU4。所说的辅助中控模块ACU4的电路包括光藕Ul和IJ2 ，其具体电路是
钥匙开关15档IO输入经过电阻RI连接到光藕U1的第1引脚，电阻R5连接在光藕U1的第1引脚和第2引脚之间，光藕U1的第2引脚接至地GND，电阻R5的作用是防止输入信号反接时，对光藕Ul前级发光二级管进行保护，光藕Ul的第16引脚经过电阻R9接至电源+5V，光藕Ul的第15引脚接至地DGND;
钥匙开关50档11输入经过电阻R2连接到光藕Ul的第3引脚，电阻R6连接在光藕U1的第3引脚和第4引脚之间；光藕U1的第4引脚接至地GND;电阻R6的作用是防止输入信号反接时，对光藕Ul前级发光二级管进行保护。光藕U1的第14引脚经过电阻R10接 至电源+5V，光藕U1的第13引脚接至地DGND;
制动灯开关12输入经过电阻R3连接到光藕U1的第5引脚，电 阻R7连接在光藕Ul的第5引脚和第6引脚之间；光藕Ul的第6 引脚接至地GND;电阻R7的作用是防止输入信号反接时，对光藕 Ul前级发光二级管进行保护；光藕U1的第12引脚经过电阻Rll接 至电源+5V，光藕U1的第11引脚接至地DGND;
倒档开关13输入经过电阻R4连接到光藕Ul的第7弓1脚，电阻 R8连接在光藕Ul的第7引脚和第8引脚之间；光藕Ul的第8引脚 接至地GND;电阻R8的作用是防止输入信号反接时，对光藕U1前 级发光二级管进行保护。光藕Ul的第10引脚经过电阻R12接至电 源+5V，光藕U1的第9引脚接至地DGND;
空档开关14输入经过电阻R13连接到光藕U2的第1引脚，电 阻R17连接在光藕U2的第1引脚和第2引脚之间；光藕U2的第2 引脚接至地GND;电阻R17的作用是防止输入信号反接时，对光藕 U2前级发光二级管进行保护。光藕U2的第16引脚经过电阻R21接 至电源+5V，光藕U2的第15引脚接至地DGND;
危机报警开关15输入经过电阻R14连接到光藕U2的第3引脚， 电阻R18连接在光藕U2的第3引脚和第4引脚之间；光藕U2的第 4引脚接至地GND;电阻R18的作用是防止输入信号反接时，对光 藕U2前级发光二级管进行保护。光藕U2的第14引脚经过电阻R22 接至电源+5V，光藕U2的第13引脚接至地DGND;
9左转向开关16输入经过电阻R15连接到光藕U2的第5引脚， 电阻R19连接在光藕U2的第5引脚和第6引脚之间；光藕U2的第 6引脚接至地GND;电阻R19的作用是防止输入信号反接时，对光 藕U2前级发光二级管进行保护。光藕U2的第12引脚经过电阻R23 接至电源+5V，光藕U2的第11引脚接至地DGND;
右转向开关17输入经过电阻R16连接到光藕U2的第7弓l脚， 电阻R20连接在光藕U2的第7引脚和第8引脚之间；光藕U2的第 8引脚接至地GND;电阻R20的作用是防止输入信号反接时，对光 藕U2前级发光二级管进行保护。光藕U2的第10引脚经过电阻R24 接至电源+5V，光藕U2的第9引脚接至地DGND;
通过上述连接，将钥匙开关15档10、钥匙开关50档11、制动 灯开关12、倒档开关13、空档开关14、危机报警开关15、左转向开 关16和右转向开关17的信号经过光藕Ul和光藕U2的电平转换， 最终采集至组合仪表IC2的单片10端口 。
由于安装了具有辅助中控功能的重型汽车CAN总线系统，解决 了在中央控制器发生不可恢复的硬件故障时，车身总线系统的控制将 处于瘫痪状态，车灯无法打开，导致汽车必须立即停车甚至再也无法 启动的问题。
图l是本发明的结构示意图。
图2是本发明通信过程中握手信号端口的电平示意图。 图3为辅助中控模块电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
参见图1， 一种具有辅助中控功能的重型汽车CAN总线控制系 统，包括车身中央控制器CU1、组合仪表IC2和车身负载驱动器FU3 三部分，这三部分通过CAN总线CANH和CANL两两互连。
步进电机式仪表7连接至组合仪表IC2，用来指示汽车行驶时的 发动机转速、车速、发动机水温、燃油量等参数；组合仪表IC2上连 接的信号指示灯8用来反映汽车行驶中的工作状态和报警信息；液晶 显示9通过图形和文字的方式将汽车的工作状态更加形象的提供给 驾驶员。辅助中控模块ACU4集成在组合仪表IC2内部。
车身中央控制器CU1上挂接车身传感器输入19和车身开关量输 入20，采集汽车行驶中的各个信号量，并将这些信号值组织成CAN 报文，发送给组合仪表IC2和车身负载驱动器3。
车身负载驱动器FU3通过CAN总线接收到车身中央控制器CU1 的报文，解析报文内容，去控制与其连接的车身负载18工作。
将钥匙开关15档10、钥匙开关50档11、制动灯开关12、倒档 开关13、空档开关14、危机报警开关15、左转向开关16和右转向 开关17的输入接至辅助中控模块ACU4和车身中央控制器CU1;辅 助中控模块ACU4通过握手信号线5和握手信号线6与车身中央控制 器CU1相连。
握手信号线5与组合仪表IC2连接的单片机端口为Hl，与车身 中央控制器CU1相连的单片机端口号为Hll。握手信号线6与组合200910021034.8
仪表IC2连接的单片机端口为Hll，与车身中央控制器cm相连的 单片机端口号为H21。
本发明的工作原理是组合仪表IC2定时检测车身中央控制器
CU1通过握手信号返回的电平信号跳边。如果在规定时间内，组合仪 表IC2未能检测到车身中央控制器CU1返回的握手信号电平发生跳 变，则认为车身中央控制器CU1发生了故障；此时，辅助中控模块 ACU4的功能被激活。辅助中控模块ACU4能独立的采集汽车钥匙开 关15档10、钥匙开关50档11、制动灯开关12、倒档开关13、空档 开关14、危机报警开关15、左转向开关16和右转向开关17的信号。 当车身中央控制器CU1发生不可恢复的硬件故障时，组合仪表IC2 中的辅助中控模块ACU4通过采集这些基本的行车控制信号，临时替 代车身中央控制器CU1向网络中的车身负载控制节点发送CAN控制 报文。车身负载驱动器FU3接收到包含辅助中控信息的CAN报文并 加以解析，分别去控制相应的车身负载18，从而保证驾驶员能继续 驾驶汽车至维修站，及时维修。
图2为辅助中控模块ACU4与车身中央控制器CU1通过握手信 号线5和握手信号线6进行通信的过程。
系统初始化时，将端口 Hl设置为输出低电平状态，端口H2设 置为输入状态。将端口 Hll设置为输入状态，端口 H21设置为输出 高电平状态。由于端口 Hl和端口 Hll通过握手信号线5直接相连， 所以车身中央控制器CU1中单片机在端口 Hll检测到的初始电平为 低。同样，由于端口 H2和端口 H21通过握手信号线2直接相连，所以组合仪表IC2中单片机在端口 H21检测到的初始电平为高。
组合仪表IC2中的单片机每3秒内改变1次端口 Hl的电平。从 第一次检测到端口Hll电平发生跳变开始，以后每隔3秒，如果车 身中央控制器CU1单片机检测到端口 Hll的电平发生跳变，那么就 将端口 H21的输出电平跳变一次。这里所说的端口电平跳变是指从 逻辑高电平变为低电平或者从逻辑低电平变为高电平。从第一次检测 到端口H2的电平发生跳变开始计时，以后每隔3秒钟，如果组合仪 表IC2单片机检测到端口 H2电平都发生跳变，那么表明车身中央控 制器CU1正常工作。否则，如果组合仪表IC2单片机检测到的端口 H2电平持续12秒钟都未发生变化，那么组合仪表IC2认定车身中央 控制器CU1发生了故障。此时，辅助中控模块ACU4被激活，在网 络中临时替代车身中央控制器CU1发送控制报文，保证实现车身控 制的基本功能。
图3为辅助中控模块ACU4的电路原理图。
由于车身上使用的电源系统为24V，而单片机供电电源为5V系 统，所以在辅助中控模块ACU4的电路中，采用光藕U1和U2 作 为电平转换，其具体电路是
钥匙开关15档IO输入经过电阻RI连接到光藕U1的第1引脚， 电阻R5连接在光藕U1的第1弓l脚和第2引脚之间，光藕U1的第2 引脚接至地GND，电阻R5的作用是防止输入信号反接时，对光藕 Ul前级发光二级管进行保护，光藕Ul的第16引脚经过电阻R9接 至电源+5V，光藕Ul的第15引脚接至地DGND;钥匙开关50档11输入经过电阻R2连接到光藕Ul的第3引脚， 电阻R6连接在光藕U1的第3引脚和第4引脚之间；光藕U1的第4 引脚接至地GND;电阻R6的作用是防止输入信号反接时，对光藕 Ul前级发光二级管进行保护。光藕U1的第14引脚经过电阻R10接 至电源+5V，光藕U1的第13引脚接至地DGND;
制动灯开关12输入经过电阻R3连接到光藕U1的第5引脚，电 阻R7连接在光藕Ul的第5引脚和第6引脚之间；光藕Ul的第6 引脚接至地GND;电阻R7的作用是防止输入信号反接时，对光藕 Ul前级发光二级管进行保护；光藕U1的第12引脚经过电阻Rll接 至电源+5V，光藕U1的第11引脚接至地DGND;
倒档开关13输入经过电阻R4连接到光藕Ul的第7引脚，电阻 R8连接在光藕U1的第7引脚和第8引脚之间；光藕U1的第8引脚 接至地GND;电阻R8的作用是防止输入信号反接时，对光藕U1前 级发光二级管进行保护。光藕Ul的第10引脚经过电阻R12接至电 源+5V，光藕Ul的第9引脚接至地DGND;
空档开关14输入经过电阻R13连接到光藕U2的第1引脚，电 阻R17连接在光藕U2的第1引脚和第2引脚之间；光藕U2的第2 引脚接至地GND;电阻R17的作用是防止输入信号反接时，对光藕 U2前级发光二级管进行保护。光藕U2的第16引脚经过电阻R21接 至电源+5V，光藕U2的第15引脚接至地DGND;
危机报警开关15输入经过电阻R14连接到光藕U2的第3弓l脚， 电阻R18连接在光藕U2的第3引脚和第4引脚之间；光藕U2的第4引脚接至地GND;电阻R18的作用是防止输入信号反接时，对光 藕U2前级发光二级管进行保护。光藕U2的第14引脚经过电阻R22 接至电源+5V，光藕U2的第13引脚接至地DGND;
左转向开关16输入经过电阻R15连接到光藕U2的第5引脚， 电阻R19连接在光藕U2的第5引脚和第6引脚之间；光藕U2的第 6引脚接至地GND;电阻R19的作用是防止输入信号反接时，对光 藕U2前级发光二级管进行保护。光藕U2的第12引脚经过电阻R23 接至电源+5V，光藕U2的第11引脚接至地DGND;
右转向开关17输入经过电阻R16连接到光藕U2的第7引脚， 电阻R20连接在光藕U2的第7引脚和第8引脚之间；光藕U2的第 8引脚接至地GND;电阻R20的作用是防止输入信号反接时，对光 藕U2前级发光二级管进行保护。光藕U2的第10引脚经过电阻R24 接至电源+5V，光藕U2的第9引脚接至地DGND;
通过上述连接，将钥匙开关15档10、钥匙开关50档11、制动 灯开关12、倒档开关13、空档开关14、危机报警开关15、左转向开 关16和右转向开关17的信号经过光藕Ul和光藕U2的电平转换， 最终采集至组合仪表IC2的单片IO端口 。
权利要求
1、一种具有辅助中控功能的重型汽车CAN总线控制系统，包括车身中央控制器(CU1)、组合仪表(IC2)和车身负载驱动器(FU3)，车身中央控制器(CU1)通过两根CAN通信线CANH和CANL及握手信号线(5)和握手信号线(6)与组合仪表(IC2)连接，组合仪表(IC2)通过CAN总线与车身负载驱动器(FU3)连接，其特征在于所说的组合仪表(IC2)的内部配置一辅助中控模块(ACU4)。
2、 根据权利要求1所说的一种具有辅助中控功能的重型汽车 CAN总线控制系统，所说的辅助中控模块(ACU4)的电路包括光藕(Ul)和(U2)，其具体电路是钥匙开关15档(10)输入经过电阻(Rl)连接到光藕(Ul)的 第1引脚，电阻(R5)连接在光藕(Ul)的第1引脚和第2引脚之 间，光藕(UO的第2引脚接至地GND，电阻(R5)的作用是防止 输入信号反接时，对光藕(Ul)前级发光二级管进行保护，光藕(Ul) 的第16引脚经过电阻(R9)接至电源+5V，光藕(Ul)的第15引 脚接至地(DGND);钥匙开关50档(11)输入经过电阻(R2)连接到光藕(Ul)的 第3引脚，电阻(R6)连接在光藕(Ul)的第3引脚和第4引脚之 间；光藕(Ul)的第4引脚接至地(GND);电阻R6的作用是防止 输入信号反接时，对光藕(Ul)前级发光二级管进行保护。光藕(Ul) 的第14引脚经过电阻(R10)接至电源(+5V)，光藕(Ul)的第13 引脚接至地(DGND);制动灯开关(12)输入经过电阻(R3)连接到光藕(Ul)的第5 引脚，电阻(R7)连接在光藕(Ul)的第5引脚和第6引脚之间； 光藕(Ul)的第6引脚接至地(GND);电阻(R7)的作用是防止输 入信号反接时，对光藕(UO前级发光二级管进行保护；光藕(Ul) 的第12引脚经过电阻(R11)接至电源(+5V)，光藕(Ul)的第ll 引脚接至地(DGND);倒档开关(13)输入经过电阻(R4)连接到光藕(Ul)的第7 引脚，电阻(R8)连接在光藕(Ul)的第7引脚和第8引脚之间； 光藕(Ul)的第8引脚接至地(GND);电阻(R8)的作用是防止输 入信号反接时，对光藕(Ul)前级发光二级管进行保护。光藕(Ul) 的第10引脚经过电阻(R12)接至电源(+5V)，光藕(Ul)的第9 引脚接至地(DGND);空档开关(14)输入经过电阻(R13)连接到光藕(U2)的第1 引脚，电阻(R17)连接在光藕(U2)的第1引脚和第2引脚之间； 光藕(U2)的第2引脚接至地(GND);电阻(R17)的作用是防止 输入信号反接时，对光藕(U2)前级发光二级管进行保护。光藕(U2) 的第16引脚经过电阻(R21)接至电源(+5V)，光藕(U2)的第15 引脚接至地(DGND);危机报警开关(15)输入经过电阻(R14)连接到光藕(U2)的 第3引脚，电阻(R18)连接在光藕(U2)的第3引脚和第4引脚之 间；光藕(U2)的第4引脚接至地(GND);电阻(R18)的作用是 防止输入信号反接时，对光藕(U2)前级发光二级管进行保护。光藕(U2)的第14引脚经过电阻(R22)接至电源(+5V)，光藕(U2) 的第13引脚接至地(DGND);左转向开关(16)输入经过电阻(R15)连接到光藕(U2)的第 5引脚，电阻(R19)连接在光藕(U2)的第5引脚和第6引脚之间； 光藕(U2)的第6引脚接至地(GND);电阻(R19)的作用是防止 输入信号反接时，对光藕(U2)前级发光二级管进行保护。光藕(U2) 的第12引脚经过电阻(R23)接至电源+5V，光藕(U2)的第11引 脚接至地(DGND);右转向开关(17)输入经过电阻(R16)连接到光藕(U2)的第 7引脚，电阻(R20)连接在光藕(U2)的第7引脚和第8引脚之间； 光藕(U2)的第8引脚接至地(GND);电阻(R20)的作用是防止 输入信号反接时，对光藕(U2)前级发光二级管进行保护。光藕(U2) 的第10引脚经过电阻(R24)接至电源(+5V)，光藕(U2)的第9 引脚接至地(DGND);通过上述连接，将钥匙开关15档(10)、钥匙开关50档(11)、 制动灯开关(12)、倒档开关(13)、空档开关(14)、危机报警开关 (15)、左转向开关(16)和右转向开关(17)的信号经过光藕(Ul) 和光藕(U2)的电平转换，最终采集至组合仪表(IC2)的单片10端n 。
3、根据权利要求i所说的一种具有辅助中控功能的重型汽车CAN总线控制系统，所说的辅助中控模块(ACU4)与车身中央控制 器(CU1)通过握手信号线(5)和握手信号线(6)进行通信的过程如下-系统初始化时，将端口 HI设置为输出低电平状态，端口 H2设 置为输入状态；将端口 Hll设置为输入状态，端口H21设置为输出 高电平状态；组合仪表(IC2)中的单片机在规定时间t内改变1次端口 Hl的 电平；从第一次捡测到端口Hll电平发生跳变开始，以后每隔时间t， 如果车身中央控制器(CU1)单片机检测到端口 Hll的电平发生跳变， 那么就将端口 H21的输出电平跳变一次；这里所说的端口电平跳变 是指从逻辑高电平变为低电平或者从逻辑低电平变为高电平；从第一 次检测到端口 H2的电平发生跳变开始计时，以后每隔时间t，如果 组合仪表(IC2)单片机检测到端口 H2电平都发生跳变，那么表明 车身中央控制器(CU1)正常工作；否则，如果组合仪表(IC2)单 片机检测到的端口 H2电平持续4倍的时间t都未发生变化，那么组 合仪表(IC2)认定车身中央控制器(CU1)发生了故障；此时，辅 助中控模块(ACU4)被激活，在网络中临时替代车身中央控制器 (CU1)发送控制报文，保证实现车身控制的基本功能。
全文摘要
一种具有辅助中控功能的重型汽车CAN总线控制系统，包括车身中央控制器CU1、组合仪表IC2和车身负载驱动器FU3，车身中央控制器CU1通过两根CAN通信线CANH和CANL及握手信号线5和握手信号线6与组合仪表IC2连接，组合仪表IC2通过CAN总线与车身负载驱动器FU3连接，组合仪表IC2的内部配置一辅助中控模块ACU4，当车身中央控制器CU1发生故障时，辅助中控模块ACU4被激活，临时替代车身中央控制器CU1的基本功能，组织车身控制基本的报文向车身负载驱动器FU3发送，解决了在车身中央控制器CU1发生不可恢复的硬件故障时，车身总线系统的控制将处于瘫痪状态，车灯无法打开，导致汽车必须立即停车甚至再也无法启动的问题。
文档编号B60R16/02GK101474983SQ20091002103
公开日2009年7月8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