CN102867454A - 汽车车身网络控制系统教学实验平台 - Google Patents

Abstract

一种汽车车身网络控制系统教学实验平台，包括：仿真车身、综合实验箱、计算机、USB-CAN接口卡、车用12V铅酸蓄电池、220V交流转12V直流变压器、网络总成以及安装于仿真车身上的汽车外部照明系统、汽车雨刮系统，汽车车窗及后视镜系统、汽车门锁系统；综合实验箱内设有BCM、灯连接单元、信号测试单元、总线接口单元、以及用来模拟实车信号的模拟开关按钮单元；总线接口单元的3个接口分别是CAN网络的CAN-L、CAN-H和LIN网络的总线接口，用以进行测量或直接连接新的网络节点。本发明具有结构简明、原理清晰、功能齐全、集成度高、开放性强、安全性高、仿真性强、且便于较大规模制造等优点。

Description

汽车车身网络控制系统教学实验平台

技术领域

本发明主要涉及到涉及汽车的教学实验平台领域，特指一种应用于汽车车身网络控制系统的教学实验平台。

背景技术

随着汽车工业的快速发展和汽车技术的进步，传统车身电子器件点对点的控制方式逐渐暴露出许多问题：诸如车内线束大量增加导致布线困难、汽车故障检测维修麻烦、干扰严重、稳定性下降等等。而总线型的车身网络控制技术在汽车领域的使用则有效地解决了这些问题，汽车电子化也已被视为衡量一个国家汽车工业发展水平的重要标志。与此同时，社会对具备较高水平的汽车电子研发人员、汽车维修等技术人才需求大大增加。

当前，汽车电子作为新兴专业在国内高校和职业技术院校均开设较少，并且在实际的汽车电子教学中，缺少针对车身网络控制技术的专业教学实验设备。目前，现有的汽车电子教学实验设备均不同程度存在以下几个缺陷：部分设备由实车改装，成本高重量大、不便于移动和观察内部接线；部分设备仅将车身的器件集成在教学面板上，与实车差距较大；部分设备选择性采用电工电子实验装置，针对性不强，采用交流220V工作电压，与汽车电子的直流12V工作电压相差较大，且有一定危险性；部分设备无法模拟故障，缺少故障诊断功能，也无法连接计算机进行在线调试等。

此外，由于汽车电子教学设备属于一种非标准化产品，其技术性能、功能、安全性等指标多由厂家自行决定，造成产品层次参差不齐、专业水平不一、功能有限且价格混乱的局面。因此，有必要针对汽车电子教学实验的特点和要求，开发出能够广泛推广的针对车身网络控制系统的教学实验平台。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简明、原理清晰、功能齐全、集成度高、开放性强、安全性高、仿真性强、且便于较大规模制造的汽车车身网络控制系统教学实验平台。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种汽车车身网络控制系统教学实验平台，包括：

仿真车身、综合实验箱、计算机、USB-CAN接口卡、车用12V铅酸蓄电池、220V交流转12V直流变压器、网络总成以及安装于仿真车身上的汽车外部照明系统、汽车雨刮系统，汽车车窗及后视镜系统、汽车门锁系统；

所述综合实验箱内设有BCM、灯连接单元、信号测试单元、总线接口单元、以及用来模拟实车信号的模拟开关按钮单元；

所述灯连接单元共包括后左侧灯连接组件、后右侧灯连接组件、前左侧灯连接组件和前右侧灯连接组件，用来模拟断路故障；

所述信号测试单元包括电源测试组件、车窗信号测试组件、雨刮信号测试组件和门锁信号测试组件；所述电源测试组件包含2个接口：一个电源Vcc接口，内部与12V电源相连；一个电源地接口，内部与地相连；这对接口用来测量BCM的输入电压值以防电源电压较低引起BCM无法正常工作；所述车窗信号测试组件有3个接口：车窗上升信号测试、车窗下降信号测试和车窗使能信号测试；所述雨刮信号测试组件有3个接口：快速雨刮信号测试、慢速雨刮信号测试、复位信号测试；所述门锁信号测试组件有3个接口：上锁信号测试、解锁信号测试和门开关信号测试；

所述总线接口单元的3个接口分别是CAN网络的CAN-L、CAN-H和LIN网络的总线接口，用以进行测量或直接连接新的网络节点。

作为本发明的进一步改进：

所述模拟开关按钮单元包括制动灯按钮、警告灯按钮、中控锁按钮、惯性开关按钮和倒车灯按钮，所述制动灯按钮模拟踩刹车信号，用来点亮制动灯；所述警告灯按钮模拟警告信号，用以启动警告功能，转向灯闪烁向周围进行警告提示；所述中控锁按钮模拟中控开关，用来对车门进行上锁与解锁操作；所述惯性开关按钮模拟撞车后的惯性开关信号，用来解锁车窗使之下降以便乘客逃脱；所述倒车灯按钮模拟倒档信号，点亮倒车灯。

所述灯连接单元中每个灯有两个接线端口：一个连接BCM、一个连接器件；两端口之间用一根导线连接，给车灯电流驱动其点亮，拔掉导线等效于灯丝烧断或者导线断路故障，BCM可以检测到断路情况并进行故障记录。

所述网络总成采用CAN和LIN双总线拓扑结构；所述CAN网络包括FBCM、RBCM、遥控钥匙节点和上位机节点；所述LIN网络包括FBCM、大灯开关节点和车窗控制节点；所述FBCM作为车身系统的功能控制器解析信号并执行相应控制，而且也作为CAN/LIN网关对整个网络的信息进行处理，所述RBCM节点作为接受FBCM经CAN总线发出的信息并对后车灯组合后车窗门锁等对象执行控制，所述遥控钥匙节点作为遥控钥匙射频信号接收器，接收上锁与解锁信号，并将信号通过CAN总线传递给FBCM；所述上位机节点通过USB-CAN接口卡将装有上位机测试软件的计算机接入CAN网络，通过该上位机测试软件对车身网络进行控制；所述大灯开关节点用来作为汽车外部照明系统的开关信号，并通过LIN总线传递给FBCM；所述车窗控制节点采集车窗控制信号通过LIN总线传递给FBCM，同时还可独立控制外后视镜的动作；所述雨刮拨杆开关用来控制雨刮器的动作，通过硬线和FBCM连接，所述FBCM通过I/O口和AD接口采集控制信息；所述转向灯/远光灯拨杆开关用来控制转向灯和远光灯，通过硬线和FBCM连接，FBCM通过I/O口和AD接口采集控制信息。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明采用便于组装和移动的仿真车身，车身上全部采用实车的控制和执行器件并按实际位置安装，还可根据教学需要增减器件；车身工作电压采用12V直流供电，与实际车用电压相同，也更加安全；本发明的网络总成采用基于CAN和LIN双总线拓扑结构，拥有完善的网络通信结构；可实现计算机在线调试、设置CAN通信参数；可模拟故障，进行计算机在线故障诊断。

2、本发明汽车车身网络控制系统教学实验平台，结构简明、原理清晰、功能齐全、集成度高、开放性强、安全性高、仿真性强，且成本较低便于较大规模制造，十分适合作为汽车电子领域的专业教学实验装置在学校和汽车培训机构推广，提高了学生的实践动手能力、分析和解决问题的能力，对加速培养社会急需的汽车电子领域相关人才起到了一定积极意义。

附图说明

图1是本发明汽车车身网络控制系统教学实验平台的分解结构示意图。

图2是本发明中综合实验箱的面板示意图。

图3是本发明中网络总成的拓扑结构示意图。

图4是本发明中上位机测试软件的架构示意图。

图5是本发明在具体应用实例中进行故障诊断的流程示意图。

图6是本发明在具体应用实例中CAN通信设置模块的控制界面示意图。

图7是本发明在具体应用实例中进行在线测试的界面示意图。

图8是本发明在具体应用实例中运行时车身网络测试软件故障诊断的界面示意图。

图例说明：

1、综合实验箱；2、车身控制模块；3、近光灯；4、前转向灯；5、远光灯；6、前雾灯；7、转向灯/远光灯拨杆开关；8、大灯开关；9、车窗开关组件；10、中控门锁；11、制动灯；12、后转向灯；13、后雾灯；14、倒车灯；15、电动车窗升降器；16、雨刮拨杆开关；17、电动外后视镜；18、雨刮器；19、计算机；20、USB-CAN接口卡；21、车用12V铅酸蓄电池；22、220V交流转12V直流变压器；23、遥控钥匙；24、仿真车身；101、后左侧灯连接组件；102、电源测试组件；103、后右侧灯连接组件；104、车窗信号测试组件；105、雨刮信号测试组件；106、门锁信号测试组件；107、前左侧灯连接组件；108、总线接口单元；109、前右侧灯连接组件；110、制动灯按钮；111、警告灯按钮；112、中控锁按钮；113、惯性开关按钮；114、倒车灯按钮。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的汽车车身网络控制系统教学实验平台，包括仿真车身24、综合实验箱1、车身控制模块2（BCM）、计算机19、USB-CAN接口卡20、车用12V铅酸蓄电池21、220V交流转12V直流变压器22以及安装于仿真车身24上的汽车外部照明系统、汽车雨刮系统、汽车车窗及后视镜系统、汽车门锁系统。各系统（包括各种控制和执行器件）在车身上全部按实车的实际位置安装。

本实施例中，仿真车身24由2cm宽的方形空心铝合金支架和1mm厚的不锈钢板按实车结构组装而成，底部装有4个脚轮。

本实施例中，汽车外部照明系统包括前照灯总成和后照灯总成。前照灯总成包括近光灯3、前转向灯4、远光灯5、位置灯和前雾灯6；后照灯总成包括倒车灯14、制动灯11、尾灯、后转向灯12、后雾灯13和后位置灯。综合实验箱1内安装有用来对汽车外部照明系统进行控制的转向灯/远光灯拨杆开关7。

前照灯总成的后部由密封橡胶膜覆盖保护，以防水分和灰尘进入。前位置灯安装在远光灯5的内侧，其灯泡为单丝灯泡。近光灯3的灯泡及远光灯5的灯泡均为卤素灯泡，远光灯5的灯泡旁有一较小的灯泡用于位置等照明。每个卤素灯泡都有灯脚，确保灯泡的正确安装。前转向灯4位于前照灯总成的中间区域内。

后照灯总成中后转向灯12位于后照灯总成的下部靠近内侧的区域内。尾灯的灯泡安装在尾灯配光镜后侧的灯泡夹上；制动灯11的灯泡位于后照灯总成外侧下部区域内，为双灯丝的卡口灯泡。灯泡从相应的尾灯配光镜中伸出，照亮刹车灯区域。取下后侧拐角内的内饰板，并推动调整片，这样就可以从装置上取下灯泡夹。倒车灯14位于后尾灯总成内侧上部区域内，倒车灯14为单丝的卡口灯泡。

前转向灯4和后转向灯12的配光镜是半透明的，橘黄色灯泡提供橘黄色指示灯颜色。前转向灯4和后转向灯12都是单丝灯泡。前雾灯6为卤素灯泡，后雾灯13为单丝卡口灯泡。后雾灯13从尾灯配光镜的空隙中伸出，照亮后雾灯13的配光镜区域。

大灯开关8通过旋钮开关控制近光灯3、前雾灯6和后雾灯13的手动开关与自动开关；其中，转向灯/远光灯拨杆开关7通过向上、向下拨动可以控制前转向灯4和后转向灯12的开关，前后旋转转向灯/远光灯拨杆开关7可以控制远光灯5的开关以及调节亮度。

本实施例中，汽车雨刮系统包括雨刮器18和雨刮拨杆开关16，教学实验人员通过拨动雨刮拨杆开关16至不同位置，即可选择不同的刮水速度：点动刮水、间歇刮水、慢速刮水和快速刮水。如教学实验需要，在其他实施例中，还可加装前挡风玻璃洗涤器，也由雨刮拨杆开关16控制。

本实施例中，汽车车窗及后视镜系统包括驾驶员的车窗开关组件9、电动车窗升降器15、和电动外后视镜17。教学实验人员可通过车窗开关组件9控制各车窗的升降、左右电动外后视镜17的位置调整以及后车窗升降禁用。同时，本电动车窗还具有防夹功能，当检测到有障碍物时即刻停止运动。每个电动外后视镜17均由车窗开关组件9上的一个四向、圆形调节开关和两个左右选择开关控制。每个电动外后视镜17都有左、右侧之分，但其基本结构均相同。电动外后视镜17的外壳是一塑料模具件，其内部放置着外后视镜调节电机、旋转斜盘和镜片。本实例中外后视镜总成由三个螺栓及一个定位销将其固定于仿真车身的前车门上，这三个螺栓只有在去除了前门立柱饰板后才可见。驾驶员车窗开关组件9内有一印刷电路板，其上安装有关电动外后视镜17和升降车窗运行所需的所有电子部件。驾驶员车窗开关组件9可通过电动外后视镜17的线束连接器获得电源，而外后视镜调节电机则从驾驶员车窗开关组件9上获得电源。

本实施例中，汽车门锁系统包括中控门锁10和遥控钥匙23，教学实验人员可通过按下遥控钥匙23的上锁按钮，则车门上锁，车窗上升，转向灯闪烁一次；按下遥控钥匙23的解锁按钮，则车门解锁，转向灯闪烁两次。

如图2所示，为本实施例中综合实验箱1上控制面板的示意图。该综合实验箱1由绝缘胶木板制成，并由铰链连接箱盖使之可开合。综合实验箱1内固定有BCM及所用的车用电线，箱盖面板集成了标识清晰的接线端口，这些用来模拟断路故障和测量的端口分为灯连接单元、信号测试单元和总线接口单元108、以及用来模拟实车信号的模拟开关按钮单元。

灯连接单元共包括后左侧灯连接组件101、后右侧灯连接组件103、前左侧灯连接组件107和前右侧灯连接组件109，主要用来模拟断路故障。每个灯有两个接线端口：一个连接BCM、一个连接器件。两端口之间用一根导线连接，给车灯电流驱动其点亮，拔掉导线等效于灯丝烧断或者导线断路故障，BCM可以检测到断路情况并进行故障记录。

信号测试单元包括电源测试组件102、车窗信号测试组件104、雨刮信号测试组件105和门锁信号测试组件106。其中，电源测试组件102包含2个接口：一个电源Vcc接口，内部与12V电源相连；一个电源地接口，内部与地相连；这对接口用来测量BCM输入电压值，以防电源电压较低引起BCM无法正常工作。车窗信号测试组件104有3个接口：车窗上升信号测试、车窗下降信号测试和车窗使能信号测试。车窗的上升与下降其实是电机的正反转，带动车窗部件的移动；车窗动作时，还需先给出车窗使能信号才能使车窗上升与下降。雨刮信号测试组件105有3个接口：快速雨刮信号测试、慢速雨刮信号测试、复位信号测试。雨刮器刮水动作的快慢，是器件内部电路用不同的电阻来实现的，复位信号是用来指示雨刮是否回到初始位置。门锁信号测试组件106有3个接口：上锁信号测试、解锁信号测试和门开关信号测试。上锁、解锁是驱动电机的正反转，给的是脉冲信号，可用示波器进行测量，门开关信号检测接口是用来检测车门开关的状况。

总线接口单元108的3个接口分别是CAN网络的CAN-L、CAN-H和LIN网络的总线接口，可以进行测量或直接连接新的网络节点。

模拟开关按钮单元包括制动灯按钮110、警告灯按钮111、中控锁按钮112、惯性开关按钮113和倒车灯按钮114，部分器件可通过这些模拟开关按钮对实车的信号进行模拟。其中：制动灯按钮110，模拟踩刹车信号，用来点亮制动灯；警告灯按钮111，模拟警告信号，启动警告功能，转向灯闪烁向周围进行警告提示；中控锁按钮112，模拟中控开关，对车门进行上锁与解锁操作；惯性开关按钮113，模拟撞车后的惯性开关信号，解锁车窗使之下降以便乘客逃脱；倒车灯按钮114，模拟倒档信号，点亮倒车灯。

如图3所示，为本实施例中网络总成的拓扑结构示意图。本发明网络总成的架构采用CAN和LIN双总线拓扑结构。CAN网络包括FBCM、RBCM、遥控钥匙节点和上位机节点；LIN网络包括FBCM、大灯开关节点和车窗控制节点。其中，FBCM作为本发明汽车车身网络控制系统教学实验平台的核心部分，它不仅作为车身系统的功能控制器解析信号并执行相应控制，而且也作为CAN/LIN网关对整个网络的信息进行处理。RBCM节点主要作用为接受FBCM经CAN总线发出的信息并对后车灯组合后车窗门锁等对象执行控制。遥控钥匙节点主要功能是作为遥控钥匙射频信号接收器，接收上锁与解锁信号，并将信号通过CAN总线传递给FBCM。上位机节点通过USB-CAN接口卡20将一台装有上位机测试软件的计算机19接入CAN网络，通过该上位机测试软件可对车身网络进行控制。大灯开关节点负责采集近光灯3、位置灯、前雾灯6和后雾灯13的开关信号，并通过LIN总线传递给FBCM。车窗控制节点采集车窗控制信号通过LIN总线传递给FBCM，同时还可独立控制外后视镜的动作。雨刮拨杆开关用来控制雨刮器的动作，通过硬线和FBCM连接，FBCM通过I/O口和AD接口采集控制信息。转向灯/远光灯拨杆开关7用来控制转向灯和远光灯5，通过硬线和FBCM连接，FBCM通过I/O口和AD接口采集控制信息。

如图4所示，为本实施例中上位机测试软件的控制架构示意图。该上位机测试软件是一款配合该实验平台使用的软件，具有CAN通信设置模块、车身网络在线测试模块、车身网络故障诊断模块和信息显示模块，使用迭代化的软件项目开发流程，用C++程序设计语言在Visual Studio 2010编译环境下编写，采用MFC框架程序，并利用SQL Server2008，它通过USB-CAN接口卡20连接计算机19与CAN总线，作为一个CAN节点与汽车车身网络控制系统教学实验平台进行信息交互。

其中，CAN通信设置模块，可设置USB-CAN接口卡20所使用的CAN通道编号和设备编号，设置上位机节点的滤波方式、工作模式、验收码、屏蔽码、定时器0值、定时器1值，设置CAN通信的帧类型、帧格式、发送格式。启动软件后如无特殊要求可采用默认设置。上位机测试软件在成功连接CAN总线后自动监听CAN总线上的数据帧收发情况，并将监测到的数据帧在信息显示区显示出来。在“发送数据帧”区域填写数据帧ID和数据帧数据，然后点击“发送”按钮，CAN数据帧即被发送至CAN总线，发出和接收的数据帧可以在信息显示区中查看。

车身网络在线测试模块，可以在线模拟对教学实验平台的雨刮器、前后车灯组、电动车窗、车门锁的实时控制。教学实验人员只需在测试软件中点击相关器件的动作按钮即可，包括雨刮器的高中低速、间歇、点动、停止刮水；车门锁的开关；车窗的上升下降；车灯组各车灯的开关、闪烁等动作。

车身网络故障诊断模块，可以在线从车身网络实验平台上读取故障码，并查表得出可能存在故障的部位。具体操作中，教学实验人员点击“检测故障码”按钮通知车身网络实验平台检测故障信息。点击“读取故障码”按钮，上位机软件从车身网络实验平台上读取故障代码，并显示故障码表，列出可能存在故障的部位。在排除故障之后，点击“清除故障码”按钮，清除车身网络实验平台上存储的故障代码。

信息显示模块，该区域主要用于显示CAN总线上收发的数据帧信息，以及上位机测试软件在操作过程中的各种提示信息。

如图5所示，为在具体应用实例中，本发明进行故障诊断的流程示意图。本发明具有一套完整的故障诊断程序，采用ISO14229的故障判断方式，该标准是一个国际通用的车辆统一诊断服务。先检查平台各部分状况正常后，开启设备电源；断开综合实验箱箱盖面板接线端口中间的连接线，可以任选一根或多根组合，以此模拟器件与BCM连接的断路故障；操作相应的控制器，观察器件的运行情况是否正常并记录故障现象；发现故障后，使用上位机读取故障码；查故障码表找出故障类型；修复所查故障，再执行相应的控制器，观察器件是否运行正常；若正常则清除故障码，若仍有某器件不正常，则继续进行故障诊断。这种故障诊断的方法具有快速准确、安全性高、原理清晰等优点，也便于在教学实验中使用，可以很好地锻炼学生的动手能力和分析能力。

如图6所示，为在具体应用实例中的CAN通信设置模块。在此模块可设置USB-CAN所使用的CAN通道编号和设备编号，设置上位机节点的滤波方式、工作模式、验收码、屏蔽码、定时器0值、定时器1值，设置CAN通信的帧类型、帧格式、发送格式。启动软件后如无特殊要求可采用默认设置。

点击“连接CAN”按钮，USB-CAN接口卡20的“RUN”和“ERR”指示灯闪动，“SYS”指示灯点亮，按钮文字变为“断开CAN”；再点击“启动CAN”按钮，“RUN”和“SYS”指示灯点亮，“ERR”指示灯熄灭，按钮文字变为“复位CAN”，信息显示区提示“启动成功”则连接成功。上位机测试软件在成功连接CAN总线后自动监听CAN总线上的数据帧收发情况，并将监测到的数据帧在信息显示区显示出来。

在“发送数据帧”区域填写数据帧ID和数据帧数据，然后点击“发送”按钮，CAN数据帧即被发送至CAN总线，发出和接收的数据帧可以在信息显示区中查看。

上位机测试软件使用完毕后，点击“断开CAN”按钮，关闭软件。

如图7所示，为在具体应用实例中对车身网络实验平台的雨刮器、前后车灯组、升降车窗、车门锁进行实时控制的界面。点击“进入调试模式”按钮进入调试模式，可以对车身网络实验平台进行实时控制，此时按钮上文字变成“退出调试模式”，再次点击按钮，可退出调试模式，失去对车身网络实验平台的实时控制权。对车身网络实验平台的实时测试结束后，应退出调试模式。

在雨刮器控制区域，左边一列选择框用于指定雨刮器的工作状态，有高速刮水、低速刮水、间歇刮水、洗涤刮水、点动刮水和停止刮水六种状态。右边一列选择框仅在雨刮器间歇刮水时使用才有意义，用于调节雨刮器间歇刮水的间歇时间。

在转向灯控制区域，可以模拟转向灯拨杆对车身网络实验平台发出左转向、右转向和关闭转向灯的命令。

在门锁控制区域，选择“打开”和“关闭”选项可以控制车门锁的解锁和锁定操作。

在升降车窗控制区域，可以对车身网络实验平台中的升降车窗进行点动上升、点动下降、一键上升、一键下降等操作。

在车灯组控制区域，可以分别点亮车身网络实验平台中的前雾灯、前后雾灯、位置灯、近光灯、远光灯、刹车灯、倒车灯和关闭所有车灯。上位机软件对车灯组的控制可以不遵循行车灯光逻辑。

如图8所示，为在具体应用实例中车身网络故障诊断模块的示意图，点击“检测故障码”按钮通知车身网络实验平台检测故障信息。点击“读取故障码”按钮，上位机软件从车身网络实验平台上读取故障代码，并显示故障诊断代码表，列出可能存在故障的部位。在排除故障之后，点击“清除故障码”按钮，清除车身网络实验平台上存储的故障代码。

 通过采用本发明的汽车车身网络控制系统教学实验平台，本实验平台还可以开设以下实验：

实验一：上位机调试软件的使用

1、打开计算机19，在计算机19上安装车身网络实验平台上位机软件。

2、在计算机19上安装USB-CAN接口卡20的驱动程序。将USB-CAN接口卡20的USB端连接在计算机19上，DB9插座端按照实验原理部分管脚信号定义表引出CAN-H线和CAN-L线，连接至综合实验箱1上的CAN总线端口。

3、运行车身网络实验平台的上位机软件。先设定CAN的通信参数；如图6所示，设置“帧类型”为标准帧，“帧格式”为数据帧，“发送格式”为单次发送，“定时器0”为0x01，“定时器1”为0x1C，“滤波方式”为单滤波，其余设置为默认设置。然后连接CAN，接着启动CAN。当RUN指示灯点亮时，表示CAN控制器已完成初始化，进入正常工作状态。检查车身网络实验平台状态正常后开启设备电源。

4、切换到车身网络在线测试模块，点击“进入调试模式”按钮，进入在线实时调试模式，如图7所示。

在车灯组区域分别勾选位置灯选项、近光灯选项、远观灯选项、刹车灯选项、倒车灯选项、关闭选项、前雾灯选项、双雾灯选项、关雾灯选项、左转选项、右转选项、关转向选项，观察实验平台中的各个车灯亮灭情况。从通讯状态及信息显示窗口读取各个操作时上位机向CAN总线发送数据帧的帧ID和帧数据，填入实验现象记录表中。

在车窗控制区域对车窗进行调试，分别持续按下上升按键和下降按键，车窗即处于上升和下降状态，释放按键车窗则停止运动；分别点击上升按键和下降按键，车窗即处于一键上升和一键下降状态。注意车窗跟其他电控单元的区别：对车窗操作一次，软件会向CAN总线发出两帧数据。

在雨刮器控制区域对雨刮器18进行调试，分别使雨刮器18处于低速刮水、高速刮水、点动刮水、间歇刮水（包括1、2、3、4档不同的间歇时间）、停止刮水状态。观察雨刮器18的工作状态并记录相应的帧ID和帧数据。

5、点击退出调试按钮退出调试模式。切换至CAN节点通信设置模块，手动填写以上操作记录的帧ID和帧数据，点击发送按钮，观察实验平台中相应执行器件的反应。

6、切换软件界面至车身网络故障诊断模块，参见图8。在车身网络实验平台的综合控制盒上拔掉一根或几根被控电子器件的连线，然后运行设备，此时被拔掉连线的被控器件无法工作。

点击上位机软件的“检测故障码”按钮通知车身网络实验平台检测故障信息。再点击“读取故障码”按钮，上位机软件从车身网络实验平台上读取故障代码，并显示故障诊断代码表，列出可能存在故障的部位。根据读取到的故障代码对照故障诊断代码表可对发生故障的相应位置进行修复。在排除故障之后，点击“清除故障码”按钮，清除车身网络实验平台上存储的故障代码。

实验二：CAN总线的通信

1、检查车身网络实验平台状况正常后，开启设备电源。用USB-CAN接口卡20连接CAN总线和计算机19，打开车身网络上位机调试软件，启动上位机软件对总线信号的监听。

2、分别使用车身网络使用综合实验箱1上的中控门锁10和遥控钥匙23对车门锁进行锁定、解锁操作，在上位机调试软件上查看操作时CAN总线上的数据情况并记录下来。

3、通过雨刮拨杆开关16调节雨刮器18的工作状态，先调节雨刮器18分别处于低速刮水、高速刮水、点动刮水三种工作模式，观察CAN总线上的数据帧波形并记录下来。再调节雨刮器18至间歇刮水工作模式，然后分别设置刮水间隔时间为1档、2档、3档、4档，最后关闭雨刮器18。在上位机调试软件上查看操作时CAN总线上的数据情况并记录下来。

4、用示波器捕捉CAN数据帧，并从中解读出各个位场的信息。

示波器做好探头补偿校正后，将1、2两个信号通道分别连接至CAN总线的CAN-H和CAN-L上，示波器信号地连接至综合实验箱1上的负极端口。

为了捕捉单帧CAN数据并显示出来，先设置示波器的触发方式为单次触发，即每当示波器响应一次触发条件之后自动进入暂停检测状态并显示出触发后检测到的波形。触发释抑时间取大于500μs的值。

CAN数据帧的帧起始为1个显性位，根据这一特点，设置示波器的触发模式为脉宽触发。由实验二知本实验平台CAN总线中每位数据的传输时间为4μs/Bit，据此可设置示波器触发条件为脉宽时间大于3.5μs（或3.5 ～ 4.0μs之间任取一值）。

5、在上位机测试软件上向CAN总线发一帧数据帧（标准帧），或操作任一CAN节点的电控单元总成，示波器将捕获到CAN数据帧的波形。调整示波器水平档位设置，水平扫描速度为2μs（即示波器中网格为2μs/格），此时每2网格为CAN数据帧中的一位信息。对照CAN数据帧的构成，解析示波器上的波形，读出帧ID和帧数据。

实验三：LIN总线的通信

1、检查车身网络实验平台状况正常后，开启设备电源。将示波器一个端口的一检测端接入LIN接口，另一端接地。对示波器做好校正补偿工作，并将其调整至通道2的自动下降沿触发模式，调整示波器的水平垂直方向的观察位置，至合适为止。此后的帧的自动采集功能由按下RUN/STOP键开始启动。

2、按下驾驶员车窗开关组（LIN的DDSP节点）中的后车窗按键，确定车窗上升、下降功能是否运行正常；再分别选中左右外后视镜，确定外后视镜上下，左右翻转是否运行正常。旋转大灯开关组（LIN的MLS节点），分别将其旋至位置灯开关位置、近光灯开关位置观察灯的变化是否正常；旋至近光灯位置时，将旋转开关拉起一格，观察前雾灯是否开启，旋转开关拉起两格，观察前后雾灯是否均开启；转动指轮，观察灯的亮度情况变化是否正常。

3、已知LIN的DDSP节点ID为0x0A及MLS节点的ID为0x0B，计算出两节点的PID。

4、MLS节点按键测试：按步骤3中的顺序完成后，将示波器显示屏范围内的波形数调至4至5个，并按下RUN/STOP键，使示波器进入扫描状态。将MLS分别旋转至位置灯，近光灯，前雾灯，前后雾灯的位置，然后再次按下RUN/STOP键，调整水平量程，观察所需要帧的波形。

5、DDSP节点按键测试：按步骤3中的顺序完成后，将示波器显示屏范围内的波形数调至10至12个，并按下RUN/STOP键，使示波器进入扫描状态。将DDSP右后车窗键分别向上、向下持续按下，然后再次按下RUN/STOP键，调整水平量程，查到所需要帧的波形。注意在测试点动上升下降信号时，在点动按键的同时，再次按下RUN/STOP键。

6、将MLS旋转至位置灯处，只调节大灯开关组的转动调光指轮。

实验四：故障诊断码的读取

1．检查车身网络实验平台状况正常后，开启设备电源。

2．拔掉平台前方控制板的车灯连接线，可以任意选择一根或者多跟组合的拔掉，这样可以模拟车灯的断路故障。

3．操作相应的控制器，观查车身网络的运行情况，运行状况是否和车身正常的逻辑相一致并记录故障现象（器件被驱动和未被驱动时都要进行观查）。

4．发现故障后，使用上位机读取故障码。

5．结合故障码表找出故障。

6．插上拔掉的线，再执行控制车身操作，观察车身是否已正常运行。

7．清除故障码（这步很重要，现在车辆具有故障码功能的都基本只能判断后进行存储，但是当故障清除后需要维修人员自行对其故障码进行清除）。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种汽车车身网络控制系统教学实验平台，其特征在于，包括：

仿真车身（24）、综合实验箱（1）、计算机（19）、USB-CAN接口卡（20）、车用12V铅酸蓄电池（21）、220V交流转12V直流变压器（22）、网络总成以及安装于仿真车身（24）上的汽车外部照明系统、汽车雨刮系统，汽车车窗及后视镜系统、汽车门锁系统；

所述综合实验箱（1）内设有BCM、灯连接单元、信号测试单元、总线接口单元（108）、以及用来模拟实车信号的模拟开关按钮单元；

所述灯连接单元共包括后左侧灯连接组件（101）、后右侧灯连接组件（103）、前左侧灯连接组件（107）和前右侧灯连接组件（109），用来模拟断路故障； 

所述信号测试单元包括电源测试组件（102）、车窗信号测试组件（104）、雨刮信号测试组件（105）和门锁信号测试组件（106）；所述电源测试组件（102）包含2个接口：一个电源Vcc接口，内部与12V电源相连；一个电源地接口，内部与地相连；这对接口用来测量BCM的输入电压值以防电源电压较低引起BCM无法正常工作；所述车窗信号测试组件（104）有3个接口：车窗上升信号测试、车窗下降信号测试和车窗使能信号测试；所述雨刮信号测试组件有3个接口：快速雨刮信号测试、慢速雨刮信号测试、复位信号测试；所述门锁信号测试组件（106）有3个接口：上锁信号测试、解锁信号测试和门开关信号测试；

所述总线接口单元（108）的3个接口分别是CAN网络的CAN-L、CAN-H和LIN网络的总线接口，用以进行测量或直接连接新的网络节点。

2. 根据权利要求1所述的汽车车身网络控制系统教学实验平台，其特征在于，所述模拟开关按钮单元包括制动灯按钮（110）、警告灯按钮（111）、中控锁按钮（112）、惯性开关按钮（113）和倒车灯按钮（114），所述制动灯按钮（110）模拟踩刹车信号，用来点亮制动灯；所述警告灯按钮（111）模拟警告信号，用以启动警告功能，转向灯闪烁向周围进行警告提示；所述中控锁按钮（112）模拟中控开关，用来对车门进行上锁与解锁操作；所述惯性开关按钮（113）模拟撞车后的惯性开关信号，用来解锁车窗使之下降以便乘客逃脱；所述倒车灯按钮（114）模拟倒档信号，点亮倒车灯。

3.根据权利要求2所述的汽车车身网络控制系统教学实验平台，其特征在于，所述灯连接单元中每个灯有两个接线端口：一个连接BCM、一个连接器件；两端口之间用一根导线连接，给车灯电流驱动其点亮，拔掉导线等效于灯丝烧断或者导线断路故障，BCM可以检测到断路情况并进行故障记录。

4.根据权利要求1或2或3所述的汽车车身网络控制系统教学实验平台，其特征在于，所述网络总成采用CAN和LIN双总线拓扑结构；所述CAN网络包括FBCM、RBCM、遥控钥匙节点和上位机节点；所述LIN网络包括FBCM、大灯开关节点和车窗控制节点；所述FBCM作为车身系统的功能控制器解析信号并执行相应控制，而且也作为CAN/LIN网关对整个网络的信息进行处理，所述RBCM节点作为接受FBCM经CAN总线发出的信息并对后车灯组合后车窗门锁对象执行控制，所述遥控钥匙节点作为遥控钥匙射频信号接收器，接收上锁与解锁信号，并将信号通过CAN总线传递给FBCM；所述上位机节点通过USB-CAN接口卡（20）将装有上位机测试软件的计算机（19）接入CAN网络，通过该上位机测试软件对车身网络进行控制；所述大灯开关节点用来作为汽车外部照明系统的开关信号，并通过LIN总线传递给FBCM；所述车窗控制节点采集车窗控制信号通过LIN总线传递给FBCM，同时还可独立控制外后视镜的动作；所述雨刮拨杆开关用来控制雨刮器的动作，通过硬线和FBCM连接，所述FBCM通过I/O口和AD接口采集控制信息；所述转向灯/远光灯拨杆开关（7）用来控制转向灯和远光灯（5），通过硬线和FBCM连接，FBCM通过I/O口和AD接口采集控制信息。

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