基于CAN总线的柴油机通信模块设计与实现-《科技创新导报》(2019年18期).docx

龙源版权所有 基于CAN总线的柴油机通信模块设计与实现作者：代宏泽来源：《科技创新导报》2019年第18期 摘 要：开发了一种基于CAN总线的内燃机车柴油机控制模块，重点介绍了硬件的模块化设计、功能的实现方式及CAN总线在模块中的应用。该模块实现了机车微机与柴油机控制器相互间的数据交换，能够完成包括4～20mA电流、PWM脉冲频率、PWM占空比等多种方式的柴油机转速调节、数字信号采集、触点输出等多种功能，已验证应用，具有良好的可靠性。 关键词：CAN总线 硬件设计 機车控制 转速调节 柴油机 中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）06（c）-0092-03 柴油机是内燃机车的核心部件，目前，大部分柴油机控制器ECU都是通过CAN总线与外部设备进行数据交换。内燃微机控制系统LCS是整车控制系统，它的主CPU通过背板并行总线与各种IO模块进行数据交换，并通过Lonworks或者MVB总线与机车上的显示器通信，所以，柴油机ECU和机车控制系统、显示器之间没有直接的数据交换方式。因此，如何实现机车控制系统LCS对柴油机的控制？如何将柴油机的各种参数人机交互至显示器上？本文开发的柴油机通信模块就能够解决上述问题。 1 系统概述 柴油机通信模块是基于机车控制系统LCS开发的，它放置于控制机箱中，与主控CPU通过系统背板并行总线进行数据交换，在模块中开发CAN通信接口，与ECU之间通过CAN接口通信。它的作用就是在柴油机控制器ECU与机车控制系统LCS之间架起一座桥梁，实现ECU与LCS、显示器之间的数据交换，系统结构如图1所示。 2 功能描述 2.1 模块功能需求 根据柴油机ECU的对外接口和LCS微机对外接口要求，对该模块做了如下功能要求。 （1）并行总线接口。 与微机主控板之间通过并行总线通信进行数据传输，并行总线包括数据总线DB[7：0]、地址总线AB[15：0]、控制总线如RD、WR、CS等信号。 （2）CAN总线接口。 具有2路CAN总线接口，与柴油机控制器ECU之间通过CAN总线实时通信交互控制，进行运行参数及故障信息的传递。 （3）IO处理。 对柴油机上的24V数字开关量进行采集并能够触点输出。检测24V司机手柄输入信号，并通过驱动常闭数字触点断开实现保护。 （4）柴油机转速调节。 接收来自司控器的档位编码信号，将档位编码信号转换为对应的柴油机转速给定信号，通过4～20mA电流信号控制柴油机转速，最终由柴油机控制器实现柴油机的调速。 （5）PWM信号驱动。 由微机CPU产生PWM波，驱动外部设备，如（转速调节、励磁控制等）。 2.2 总体设计 根据模块的功能设计，对硬件电路做规划，主要包括：电源电路、CAN控制器及隔离电路、单片机控制电路、双口RAM电路、逻辑处理电路、D/A转换电路和 PWM处理电路。硬件总体框图如图3所示。 3 硬件设计与实现 3.1 CAN总线接口 （1）CAN总线简介。 CAN（Control Area Network）是控制局域网的简称，CAN是一种有效支持分布式控制或实时控制的穿行通信网络，···试读结束