CN101634853B - 一种总线型车身控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种总线型车身控制系统和方法，该系统包括组合仪表模块、主控制器模块、翘板开关模块、若干个输入输出模块、从控制器模块，以上各模块有2个CAN总线接口CAN1和CAN2，及2个地址唤醒线接口，地址唤醒线通过以上各模块的地址唤醒线接口连接各个模块构成一闭合回路；CAN总线接口CAN1和CAN2接口分别相连，形成两个冗余的CAN总线网络。本发明具有系统数据自动备份和还原功能，能够在系统单个部件更换的情况下，自行恢复到原有的性能，维护量小，可靠性高，解决系统设计灵活性的同时，没有提高系统维护成本。

Description

一种总线型车身控制系统和方法

技术领域

本发明涉及一种总线型车身控制系统和方法，主要用于商用车车身控制领域。

背景技术

在商用车领域，由于商用车生产存在批量小，种类多，车身配置各异等特点，因而要求控制系统在设计时具有一定的灵活性，以满足客户不同需要。为迎合客户对灵活性的需求，在业界存在两种解决方案：方案一.硬件不变，改软件；方案二.对软硬件同时进行升级，形成新产品。对于前者，一个硬件对应着多个软件版本，维护难度大，出现问题后，一般需要原厂技术人员现场解决问题，而由于车辆分散性、流动性、反复上电等固有的特性，现场解决问题往往造成维护时间长，维护成本巨大等问题，影响客户满意度；对于后者，软硬件版本少而且一致，系统出现问题后，更换损坏部件即可，无需更新软件，维护难度小，但是灵活性不足，在设计时很难满足客户要求，而且维护备件多，维护成本较大。总而言之，以上两个方案在如何提高系统设计灵活性，并有效降低系统维护难度和减少维护成本方面，并没有找到一个最佳契合点。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种总线型车身控制系统和方法，它在解决系统设计灵活性的同时，没有提高系统维护成本，而且提高系统整体可靠性。

本发明可通过以下技术方案予以解决：

一种总线型车身控制系统，包括组合仪表模块、主控制器模块、翘板开关模块、多个输入输出模块、从控制器模块，所述以上各模块有2个CAN总线接口CAN1和CAN2，及2个地址唤醒线接口，地址唤醒线通过以上所述各模块的地址唤醒线接口连接各个模块构成一闭合回路；所述CAN总线接口CAN1和CAN2接口分别相连，形成两个冗余的CAN总线网络。

以上所述各模块都包括相连的电源单元、CPU，及2个与CPU相连的三极管T1、T2，电源单元给CPU提供VCC电源，三极管的发射极接地，+24V电源分别输出到电源单元和2个三极管的集电极，一唤醒信号连到电源单元，所述2个地址唤醒线接口处的外部唤醒0控制端和外部唤醒1控制端分别经过三极管T1、T2的集电极同时输出到电源单元和CPU；

所述唤醒信号、外部唤醒0控制端和外部唤醒1控制端任何一个有效时，所述电源单元被激活，VCC供电，CPU上电后，向电源单元输出控制信号CTRL，实现VCC电源自锁，同时驱动分别连接到三极管T1、T2基极的唤醒控制端OUT0和唤醒控制端OUT1有效，三极管T1、T2导通，外部唤醒0控制端和外部唤醒1控制端变为低有效。

本发明中控制器为2个，分别工作在主模式和从模式，其硬件完全相同。

本发明中输入输出模块可为2个。

一种总线型车身控制方法，包括以下步骤：

1)当所述各模块中的某一模块的唤醒信号有效时，该模块被唤醒，它将驱使两端连接的地址唤醒线同时有效，以便向其他模块传递唤醒信息；

2)与该模块两端连接的两模块受到地址唤醒线的激励后，被唤醒，也驱使与该两模块两端连接的地址唤醒线同时有效；

3)其他模块执行如步骤2的动作；

4)当所述各模块中的最后一个模块被唤醒后，执行与其他模块相同动作，至此，系统被唤醒。

5)所述主控制器模块向总线CAN1和总线CAN2上发送系统唤醒帧，当所述主控制器模块启动失败时，所述从控制器模块将完成该动作；

6)所述从控制器模块收到系统唤醒帧后，向两个总线CAN1和CAN2上发送所保存的数据特征；

7)所述主控制器模块收到从控制器模块的数据特征后，与自己保存的数据特征进行比对，由此判断是从从控制器模块上传或向从控制器模块下载数据。双方数据交换后，两个控制器模块内部也就保存了同样的系统数据；

8)所述主、从控制器模块数据交换后，主控制器模块外部唤醒控制端1有效；

9)当处于所述主控制器模块下游的翘板开关模块检测到外部唤醒控制端0有效时，向总线上发送自身的数据特征；

10)所述主控制器模块根据收到的翘板开关模块数据特征，判断是否更新翘板开关数据，双方进行数据交流，完成应答过程；

11)所述翘板开关模块与主控制器模块交流完数据后，驱动外部唤醒控制端1有效；位于其下游的输入输出模块检测到外部唤醒控制端0有效时，发送自身的数据特征；

12)所述主控制器模块根据输入输出模块的数据特征，完成与之的信息交流；

13)以此类推，其他模块完成与主控制器模块实现信息交流，实现数据更新，如果数据更新失败，主控制器将感知断点位置，向系统发出警告，同时反方向执行数据更新，维持系统运行；

14)系统数据更新结束后，主控制器模块发送系统工作指令，系统进入工作状态。

基于技术方案，本发明采用了集中式控制方式，一方面它集成了集中控制方式的优点：系统集中管理，现场可编程，灵活性好，维护成本低，同类模块不具有特殊性，可互换；另一方面，由于采用了控制器冗余、总线冗余、控制策略与配置信息备份和双向唤醒结构等多种冗余手段，从而使得系统鲁棒性、可靠性大大得到提高，同时又降低了维护成本，节省了维修时间。在单个模块出现故障的情况下，无需复杂的人工干预，只要更换掉故障模块，即能恢复到原有的工作状态，能有效解决维护成本和灵活性等矛盾问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1是本发明的系统结构原理图；

图2是本发明的模块唤醒原理示意图；

图3是本发明系统唤醒步骤一；

图4是本发明系统唤醒步骤二；

图5是本发明系统唤醒步骤三；

图6是本发明系统唤醒步骤四；

图7是本发明系统数据更新步骤一；

图8是本发明系统数据更新步骤二；

图9是本发明系统数据更新步骤三；

图10是本发明系统数据更新步骤四；

图11是本发明系统数据更新步骤五；

图12是本发明系统数据更新步骤六；

图13是本发明系统数据更新步骤七；

图14是本发明系统数据更新步骤八；

图15是本发明系统数据更新完成图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明作进一步描述：

如图1所示，一种总线型车身控制系统，包括组合仪表模块6、主控制器模块1、翘板开关模块2、多个输入输出模块、从控制器模块4，输入输出模块数目可根据实际装车情况确定，本实施中，采用2个输入输出模块3，5，以上各模块有2个CAN总线接口CAN1和CAN2，及2个地址唤醒线接口AW0和AW1，地址唤醒线通过以上各模块的地址唤醒线接口AW0和AW1连接各个模块构成一个可双向传递信息的闭合回路；CAN总线接口CAN1和CAN2接口分别相连，形成两个冗余的CAN总线网络。

如图2所示，本发明中所有模块根据该图唤醒原理设计。其中所有模块包括相连的电源单元、CPU，及2个与CPU相连的三极管T1、T2。电源单元给CPU等单元提供VCC电源，三极管的发射极接地，24V电源分别输出到电源单元和2个三极管的集电极，一唤醒信号连到电源单元，2个地址唤醒线接口处的外部唤醒0控制端和外部唤醒1控制端同时输出到电源单元和CPU。

模块设计原理为：唤醒信号、外部唤醒0控制端和外部唤醒1控制端任何一个有效时，电源单元被激活，模块所有单元供电。CPU上电后，向电源单元输出控制信号CTRL，实现VCC电源自锁，同时驱动唤醒控制端OUT0和唤醒控制端OUT1有效，三极管T1、T2导通，外部唤醒0控制端和外部唤醒1控制端变为低有效；唤醒控制端IN0和唤醒控制端IN1与CPU相连，使得CPU能感知外部唤醒0控制和外部唤醒1控制端的状态，起到认知与故障诊断的作用。外部唤醒0控制端和外部唤醒1控制端与其他模块相应的外部唤醒1控制端和外部唤醒0控制端所连接的导线，称为地址唤醒线。

本车身控制系统采用双总线冗余机制，是基于IEC61131-3的可编程控制系统，采用集中控制方式运作。系统控制策略和系统配置信息经过专用软件编辑、编译后，下载到主控制器中。系统再次上电后，经过唤醒过程，自动完成更新，并进入工作模式。

系统运转方式如下所述：

上电后，首个被外部唤醒的模块首先实现电源自锁，然后通过地址唤醒线向上、下游模块传递唤醒信息。同样上、下游模块唤醒后，使得上下游地址唤醒线有效......，以此进行全系统唤醒。

待系统唤醒后，主控制器模块发送系统唤醒帧，使得所有地址唤醒端失效，然后和从控制器模块比对控制策略，如果两者相同，主控制器模块下游地址唤醒线有效。如果主从控制器模块比对结果不同，主控制器模块、从控制器模块分别与其他所有模块进行比对，由此判断主从控制器模块上的控制策略哪一个更为合适，双方更新到最为合适的控制策略后，主控制器模块下游地址唤醒线有效。

下游模块检测到地址唤醒线有效后，向主控制器模块发送自身配置信息校验代码，主控制器实现配置信息的比对，比对结果如果相同，主控制器将告知该模块通过地址唤醒线向下游传递配置更新信息，使得该模块的下游模块发送自身配置信息校验代码......；如果比对结果不同，主控制器将更新掉该模块的配置信息，更新完毕后，通知该模块通过地址唤醒线向下游传递配置更新信息......，以此类推，迭代完成模块配置信息过程，直至配置信息更新结束。

配置信息更新完毕后，全体进入工作模式。

在工作模式下，主、从控制器模块同时接收输入输出模块，开关模块和仪表模块信息，统一进行逻辑运算，并将运算结果分别传达到相应的某模块的输出端口。从控制器模块将监视主控制器工作状态，一旦异常，从控制器将接管系统控制过程。

现就系统唤醒流程和数据更新流程说明如下。

系统唤醒流程为：

1.当某个模块(并非所有模块都外部接有唤醒信号，现假定翘板开关模块有该信号)的唤醒信号有效时，翘板开关模块被唤醒，它将驱使两端的地址唤醒线同时有效，以便向其他模块传递唤醒信息。如图3所示。

2.翘板开关两端的主控制器模块和输入输出模块受到地址唤醒线的激励后，被唤醒，他们与翘板开关模块一样，驱使两端的地址唤醒线同时有效。如图4所示。

3.如图5从控制器与总线仪表工作方式同2。

4.最后一个模块------输入输出模块被唤醒后，执行与其他模块相同动作，如图6所示。至此，系统被唤醒。

系统数据更新流程为：

1.主控制器模块向总线CAN0和总线CAN1上发送系统唤醒帧，如图7所示。当主控制器模块启动失败时，从控制器将完成该动作。

2.从控制器模块收到系统唤醒帧后，向两个总线上发送所保存的数据特征，如图8所示。

3.主控制器模块收到从控制器模块的数据特征后，与自己保存的数据特征进行比对，由此判断是从从控制上传或向从控制器模块下载数据。双方数据交换后，两个控制器内部也就保存了同样的系统数据，如图9。

4.主从控制器模块数据交换后，主控制器模块外部唤醒1控制端有效，如图10所示。

5.当处于主控制器模块下游的翘板开关模块检测到外部唤醒0控制端有效时，向总线上发送自身的数据特征，如图11所示。

6.主控制器模块根据收到的翘板开关模块数据特征，判断是否更新翘板开关数据，双方进行数据交流，完成应答过程，如图12。

7.翘板开关模块与主控制器模块交流完数据后，驱动外部唤醒1控制端有效；位于其下游的输入输出模块检测到外部唤醒0控制端有效时，发送自身的数据特征，如图13。

8.主控制器模块根据输入输出模块的数据特征，完成与之的信息交流，如图14所示。

9.以此类推，其他模块完成与主控制器实现信息交流，实现数据更新，如图15所示。如果数据更新失败，比如地址唤醒线有断点，主控制器将反方向执行数据更新。

10.系统数据更新结束后，主控制器模块发送系统工作指令，系统进入工作状态，如图16。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (4)

1.一种总线型车身控制系统，包括组合仪表模块、主控制器模块、翘板开关模块、若干个输入输出模块、从控制器模块，所述各模块有2个CAN总线接口CAN1和CAN2，及2个地址唤醒线接口，其特征在于：地址唤醒线通过所述各模块的地址唤醒线接口连接各个模块构成一闭合回路；所述CAN总线接口CAN1和CAN2接口分别相连，形成两个冗余的CAN总线网络，以上所述各模块都包括相连的电源单元、CPU，及2个与CPU相连的三极管T1、T2，电源单元给CPU提供VCC电源，三极管的发射极接地，+24V电源分别输出到电源单元和2个三极管的集电极，一唤醒信号连到电源单元，所述2个地址唤醒线接口处的外部唤醒0控制端和外部唤醒1控制端分别经过三极管T1、T2的集电极同时输出到电源单元和CPU；

所述唤醒信号、外部唤醒0控制端和外部唤醒1控制端任何一个有效时，所述电源单元被激活，VCC供电，CPU上电后，向电源单元输出控制信号CTRL，实现VCC电源自锁，同时驱动分别连接到三极管T1、T2基极的唤醒控制端OUT0和唤醒控制端OUT1有效，三极管T1、T2导通，外部唤醒0控制端和外部唤醒1控制端变为低有效。

2.根据权利要求1所述的一种总线型车身控制系统，其特征在于：所述主控制器模块和从控制器模块各1个，其硬件完全相同。

3.根据权利要求1所述的一种总线型车身控制系统，其特征在于：所述输入输出模块可为2个。

4.一种总线型车身控制方法，其特征在于：该方法用于权利要求1所述的总线型车身控制系统，该方法包括以下步骤：

1)当所述各模块中的某一模块的唤醒信号有效时，该模块被唤醒，它将驱使两端连接的地址唤醒线同时有效，以便向其他模块传递唤醒信息；

2)与该模块两端连接的两模块受到地址唤醒线的激励后，被唤醒，也驱使与该两模块两端连接的地址唤醒线同时有效；

3)其他模块执行如步骤2的动作；

4)当所述各模块中的最后一个模块被唤醒后，执行与其他模块相同动作，至此，系统被唤醒；

5)所述主控制器模块向总线CAN1和总线CAN2上发送系统唤醒帧，当所述主控制器模块启动失败时，所述从控制器模块将完成该动作；

6)所述从控制器模块收到系统唤醒帧后，向两个总线CAN1和CAN2上发送所保存的数据特征；

7)所述主控制器模块收到从控制器模块的数据特征后，与自己保存的数据特征进行比对，由此判断是从从控制器模块上传或向从控制器模块下载数据，双方数据交换后，两个控制器模块内部也就保存了同样的系统数据；

8)所述主、从控制器模块数据交换后，主控制器模块外部唤醒1控制端有效；

9)当处于所述主控制器模块下游的翘板开关模块检测到外部唤醒0控制端有效时，向总线上发送自身的数据特征；

10)所述主控制器模块根据收到的翘板开关模块数据特征，判断是否更新翘板开关数据，双方进行数据交流，完成应答过程；

11)所述翘板开关模块与主控制器模块交流完数据后，驱动外部唤醒1控制端有效；位于其下游的输入输出模块检测到外部唤醒0控制端有效时，发送自身的数据特征；

12)所述主控制器模块根据输入输出模块的数据特征，完成与之的信息交流；

13)以此类推，其他模块完成与主控制器模块实现信息交流，实现数据更新，如果数据更新失败，主控制器将反方向执行数据更新；

14)系统数据更新结束后，主控制器模块发送系统工作指令，系统进入工作状态。

Images