發(fā)動(dòng)機轉速測試電路設計研究

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

　　【摘要】通過(guò)對車(chē)載主動(dòng)安全系統的研究，針對汽車(chē)等交通工具的嵌入式控制器局域網(wǎng)絡(luò )，提出了一種通過(guò)磁電傳感器檢測發(fā)動(dòng)機轉速系統的CAN總線(xiàn)設計方案。在簡(jiǎn)單介紹該CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )三層結構設計的基礎上，詳細闡述了節點(diǎn)嵌入式微處理器電路、CAN總線(xiàn)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(dòng)機轉速測量電路的軟件流程圖。該設計方案的提出，為車(chē)載主動(dòng)安全的控制系統設計具有一定的參考價(jià)值。

　　【關(guān)鍵詞】CAN總線(xiàn);J1939協(xié)議;嵌入式微處理器

　　引言

　　在對車(chē)載主動(dòng)安全系統的研究中，為解決汽車(chē)控制系統中，數量眾多的電子設備之間的通信問(wèn)題，減少電子設備之間繁多的信號線(xiàn)，通過(guò)單一而穩定的網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)，將外圍器件掛接在該總線(xiàn)上，實(shí)現車(chē)載設備和多控制系統之間的數據交換，各操作單元之間的協(xié)作，并對各單元不斷變化狀態(tài)實(shí)時(shí)控制。在眾多的CAN總線(xiàn)協(xié)議中，J1939協(xié)議主要應用在以CAN為基礎的汽車(chē)等交通工具的嵌入式網(wǎng)絡(luò )中。由于J1939網(wǎng)絡(luò )是專(zhuān)門(mén)用途的通信系統，而不需要通用化，因此，基于J1939協(xié)議電控系統(ECU)的開(kāi)發(fā)只須按照物理層搭建、數據鏈路層配置、應用層設計即可。

　　一、總體設計

　　1.1物理層搭建

　　物理層實(shí)現網(wǎng)絡(luò )中電控單元的電連接，物理介質(zhì)為屏蔽雙絞線(xiàn)，雙絞線(xiàn)終端電阻應為120歐姆，從而防止數據在線(xiàn)端被返回，影響數據的傳輸，同時(shí)電流能夠對稱(chēng)驅動(dòng)。

　　1.2數據鏈路層配置

　　數據鏈路層為物理連接提供可靠的數據傳輸，J1939協(xié)議數據鏈路層配置就是對協(xié)議數據單元的配置，PDU的7個(gè)域的信息應由應用層提供。PDU將被封裝在一個(gè)或多個(gè)CAN數據幀中，并通過(guò)物理介質(zhì)傳輸到其他網(wǎng)絡(luò )設備。如果某特定參數組傳輸9字節或更多的字節，則將使用傳輸協(xié)議功能RTS/CTS,BAM。該協(xié)議功能是數據鏈路層的一部分，可再細分為消息的拆裝、重組以及連接管理兩個(gè)主要功能。

　　1.3應用層設計

　　J1939應用層包含信號和報文兩個(gè)方面的設計。信號描述使用可疑參數編號定義，可疑參數編號為19位，用于標識ECU相關(guān)的特定部件、元素或參數，可以描述部件名稱(chēng)、參數名稱(chēng)、信號類(lèi)型，著(zhù)重描述參數組中的某個(gè)參數;而報文描述用PGN定義，包含參數組名稱(chēng)、傳輸更新速率、數據長(cháng)度、PDU和數據列表，主要描述整個(gè)參數組。他們之間相對于整體與局部的關(guān)系。

　　二、硬件電路設計

　　發(fā)動(dòng)機轉速測試系統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(xiàn)發(fā)送給主節點(diǎn)�；�于J1939協(xié)議的發(fā)動(dòng)機轉速測試硬件電路采用嵌入式芯片STM32F107作為節點(diǎn)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，與數據發(fā)送和接收有關(guān)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(shí)現網(wǎng)絡(luò )通信。但由于該控制器不提供物理層驅動(dòng)，所以選用TJA1040T作為總線(xiàn)驅動(dòng)，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(xiàn)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(xiàn)提供差動(dòng)的發(fā)送功能，為CAN控制器提供差動(dòng)的接收功能。在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機轉速采樣過(guò)程中，須通過(guò)磁電傳感器對輸出信號進(jìn)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脈沖，通過(guò)光隔離器TIL113將電信號轉為光信號，實(shí)現了信號的隔離。在通過(guò)電壓比較器LM239轉換為脈沖信號。

　　三、結束語(yǔ)

　　通過(guò)對發(fā)動(dòng)機轉速測試系統的CAN總線(xiàn)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(dòng)機磁電傳感器電路中的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的通信問(wèn)題，滿(mǎn)足了實(shí)際應用的需要，達到測試效果。

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