CN110134102A - 基于can总线的专用车辆分布式控制方法及控制系统 - Google Patents
基于can总线的专用车辆分布式控制方法及控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法及控制系统，该方法包括：控制面板接收控制信号，并将所述控制信号解析后向CAN总线发送第一CAN总线报文；控制器读取所述第一CAN总线报文，并根据第一CAN总线报文经过CAN总线获取专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第一动作指令，并将所述第一动作指令转换成第三CAN总线报文发送至CAN总线；输出控制模块将所述第三CAN总线报文转换为实际输出动作发送至所述专用车辆的受控设备。该解决了现有技术中占用大量控制器资源、电气线束复杂、不利于维修等问题。
Description
技术领域
本发明涉及CAN总线技术领域，尤其是一种基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法及控制系统。
背景技术
目前在专用车辆的控制上通常采用集中式控制，操作模块的输入信号、显示数据、车辆上传感器的采集信号等都需要接入到控制器，由控制器对输入设备的状态进行检测；由控制器对传感器的信号进行采集、转换并处理，然后通过设定的逻辑程序再将信号输出到控制的设备；需要显示的数据也是经控制器处理后发送到显示器显示；所有的设备都需要接入控制器才能正常工作，所有设备的信号也都需要控制器处理后才能到达其他设备。
上述集中式控制方式对控制器的资源要求很高，一个设备上可能有几十到上百个输入输出点，都需要接入控制器，需要控制器拥有大量的端口。控制器的成本、体积都会增加。由于控制器要对每个端口进行控制，对控制的处理能力提出了很高的需求。对于车辆电气线束的要求较高。所有的线束都集中到了控制器上。极大的增加了设备电气的复杂度。不利于生产与维护。同时也增加了成本。故障定位能力弱，当出现问题时无法很快的找到问题原因，问题有可能出在控制器、线束、接口连接处、终端器件、信号干扰等各种原因上。
发明内容
本发明提供一种基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法及控制系统，用于克服现有技术中占用大量控制器资源、电气线束复杂、不利于维修等缺陷，降低控制器成本、减小体积、简化电气线束、便于维修。
为实现上述目的，本发明提出一种基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法，包括：
步骤1，控制面板接收控制信号，并将所述控制信号解析后向CAN总线发送第一CAN总线报文；
步骤2，控制器读取所述第一CAN总线报文，并根据第一CAN总线报文经过CAN总线获取专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第一动作指令，并将所述第一动作指令转换成第三CAN总线报文发送至CAN总线；步骤3，输出控制模块将所述第三CAN总线报文转换为实际输出动作发送至所述专用车辆的受控设备。
本发明还提供一种基于CAN总线的专用车辆分布式控制系统，包括：
控制面板，包括用于输入控制信号的输入模块和用于解析所述控制信号形成所述第一CAN总线报文的主控模块；
控制器，用于读取所述第一CAN总线报文，并根据第一CAN总线报文经过CAN总线获取专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第一动作指令，并将所述第一动作指令转换成第三CAN总线报文发送至CAN总线；输出采集模块，用于将所述第三CAN总线报文转换为实际输出动作发送至所述专用车辆的受控设备。
本发明提供的基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法及控制系统，操作者通过输入模块输入控制信号，主控模块解析后向CAN总线发送第一CAN 总线报文，控制器读取第一CAN总线报文，并根据第一CAN总线报文的具体信息，通过CAN总线搜集专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第一动作指令，以第三CAN总线报文的形式发送到CAN总线上，输出采集模块读取第三CAN总线报文并发送给专用车辆上相关的受控设备；控制器只需要管理与CAN总线连接的控制面板及输出采集模块，减少了控制器的端口和电气连接线束，实现设备与设备之间的直接控制，减少控制逻辑之间的转换路径，降低控制延时，提高工作效率，模块化，设备异常时可直接替换，方便进行检修。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法的原理图；
图2是本发明实施例一提供的基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法的流程图；
图3是本发明实施例二提供的基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法的流程图；
图4是本发明实施例三提供的基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法的流程图；
图5是本发明实施例四提供的基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法的流程图；
图6是本发明实施例五提供的基于CAN总线的专用车辆分布式控制系统的框架图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1 | 控制面板 | 2 | 控制器 |
| 11 | 输入模块 | 3 | 输出采集模块 |
| 12 | 主控模块 | 4 | 传感器采集模块 |
| 13 | 指示灯 | 5 | 显示模块 |
| 14 | 报警器 | 6 | 输入采集模块 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法。
实施例一
请参照图1、图2，在本发明一实施例中，基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法，包括以下步骤：
步骤S1，控制面板接收控制信号，并将所述控制信号解析后向CAN总线发送第一CAN总线报文；
这里的控制信号可以是按键电路发出的电平信号，也可以是鼠标发出的点击信号，还可以是操作手柄发出的模拟信号，主控模块将上述电平信号或模拟信号解析后，形成第一CAN总线报文发送至CAN总线，第一CAN总线报文的ID号用于表示控制的具体设备。在本发明一实施例中，经控制面板控制上的按键控制车辆第一阀门的角度调整到90度。
步骤S2，控制器读取所述第一CAN总线报文，并根据第一CAN总线报文经过CAN总线获取专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第一动作指令，并将所述第一动作指令转换成第三CAN总线报文发送至CAN总线；
第一CAN总线报文的ID号表示受控设备是第一阀门，车辆的状态信息在本实施例中为第一阀门的当前状态，例如当前角度为30度，控制器通过计算获得需要电机转动四圈，则转换后的第三CAN总线报文的ID号表示受控设备为电机。
步骤S3，输出控制模块将所述第三CAN总线报文转换为实际输出动作发送至所述专用车辆的受控设备。
输出控制模块根据第三CAN总线报文将电机的动作传递给电机，电机转动四周，第一阀门角度调整到90度。
控制器只需要管理与CAN总线连接的控制面板及输出采集模块，减少了控制器的端口和电气连接线束，实现设备与设备之间的直接控制，降低控制延时，提高工作效率，模块化，设备异常时可直接替换，方便进行检修。
实施例二
参见图3，所述步骤S2还包括：
步骤S20，若所述第一CAN总线报文被读取成功，CAN总线向所述控制面板反馈第一状态信号；若所述第一CAN总线报文被读取失败，CAN总线向所述控制面板反馈报警信号；
作为本发明一实施例，控制面板上还具有指示灯和报警器，按下第一控制按键后，主控模块向CAN总线发送第一CAN总线报文，控制器读取成功，第一指示灯开始闪烁，读取失败，报警器报警。
所述步骤S3还包括：
步骤S30，若所述第三CAN总线报文被读取成功，CAN总线向所述控制面板反馈第二状态信号；若所述第三CAN总线报文被读取失败，CAN总线向所述控制面板反馈报警信号。
输出采集模块读取第三CAN总线报文成功，第一指示灯常亮，读取失败，报警器报警。减少了控制逻辑之间的转换路径。
实施例三
参见图4，在本发明一实施例中：
步骤S1还包括：传感器采集模块将传感器采集的物理信号转换为包含所述专用车辆的状态信息的第二CAN总线报文发送至CAN总线。
这里的物理信号包括电流信号、电压信号、开关量信号、模拟量信号等，车辆的状态信息包括车辆的位置、部件的高度、开合状态、伸出长度等，这一系列信息均能通过传感器检测并传递，控制器通过CAN总线获取这些数据，作为参数计算获取各控制部件的动作。
步骤S3之后还包括：
步骤S4，显示模块读取所述第二CAN总线报文，并将所述第二CAN总线报文转换为直观数据呈现出来。
显示模块通过CAN总线获取这些数据，并将这些数据转换为文字、图案或者指示型号在显示屏上呈现出来，操作者能过通过显示屏直观的看到车辆各重要部件的实时状态，并且如果车辆或者控制系统中存在故障，通过显示模块也能从视觉上提醒操作者注意。
实施例四
参见图5，所述步骤S1还包括：
步骤S11，输入采集模块获取输入信号，并将所述输入信号转换为第四 CAN总线报文或第五CAN总线报文发送至CAN总线；
输入模块例如是操作手柄、模拟量调节开关、阀门等，输入信号可以分为两种，一种是需要经过控制器进行复杂的程序或算法进行计算才能获知受控设备的输出动作，可能是一个受控设备，也可能需要多个受控设备功能动作才能完成输入模块的控制指令，这一类输入信号经输入采集模块转换为第四CAN总线报文，经控制器计算后CAN总线发送报文，向受控设备传递动作指令；另一种输入信号不需要经过控制器就可以直接得知，例如单个受控设备的开关类动作，这类输入信号直接转换为第五CAN总线发送至CAN总线，不需要经过控制器，在控制器发生故障的情况下，依然可以进行控制操作。
所述步骤S2还包括：
步骤S21，控制器读取所述第四CAN总线报文，并根据第四CAN总线报文经过CAN总线获取专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第二动作指令，并将所述第二动作指令转换成第六CAN总线报文发送至CAN总线；
控制器读取第四CAN总线报文，提取ID号及输入信号的数据，根据算法，能过获知具体是哪些受控设备，以及各受控设备的具体动作，然后根据程序发送向CAN总线发送第六CAN总线报文。
所述步骤S3还包括：
步骤S31，输出控制模块将所述第五CAN总线报文或第六CAN总线报文转换为实际输出动作发送给专用车辆的受控设备。
输出控制模块接收第五CAN总线报文后，解析第五CAN总线报，分为ID号和动作指令，根据ID号识别具体的受控设备，然后再向该受控设备的输出动作指令；接收第六CAN总线报文后，解析第六CAN总线报，分为一组或若干组ID号和动作指令，每一组都根据ID号识别具体的受控设备，然后再向该受控设备的输出动作指令。
实施例五
参见图6，本发明实施例还提供一种基于CAN总线的专用车辆分布式控制系统，包括控制面板1、控制器2和输出采集模块3；
控制面板1包括用于输入控制信号的输入模块11和用于解析所述控制信号形成所述第一CAN总线报文的主控模块12；输入模块11包括按键盘、鼠标或操作手柄等，主控模板12包括MCU芯片。
控制器2用于读取所述第一CAN总线报文，并根据第一CAN总线报文经过CAN总线获取专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第一动作指令，并将所述第一动作指令转换成第三CAN总线报文发送至CAN总线；
控制器2作为复杂控制以及计算的中心，通过接收CAN总线报文搜集车辆上的各种状态，通过预置的程序逻辑以及算法，计算出各个输出设备所需要完成的动作情况。
输出采集模块3用于将所述第三CAN总线报文转换为实际输出动作发送至所述专用车辆的受控设备。
输出控制模块3作为输出驱动设备，能够将发送至其的CAN总线报文转换为相应端口的实际输出动作；输出控制模块3各种接口可以直接与各类执行器件直接连接，包括开关量、PWM、标准电压电流模拟量信号等。控制面板1、控制器2和输出采集模块3都通过CAN总线传递信号。
优选地，所述控制面板1还包括指示灯13和报警器14；
所述主控模块12还用于在所述第一CAN总线报文被读取成功时，经CAN 总线向所述指示灯12反馈第一状态信号；在所述第一CAN总线报文被读取失败时，经CAN总线向所述报警器14反馈报警信号；
在所述第三CAN总线报文被读取成功时，经CAN总线向所述指示灯13 反馈第二状态信号；在所述第三CAN总线报文被读取失败时，经CAN总线向所述报警器14反馈报警信号。
相对集中式控制系统，减少了控制逻辑之间的转换路径。
优选地，所述控制系统还包括：
传感器采集模块4，用于将传感器采集的物理信号转换为包含所述专用车辆的状态信息的第二CAN总线报文发送至CAN总线。
这里的物理信号包括电流信号、电压信号、开关量信号、模拟量信号等，车辆的状态信息包括车辆的位置、部件的高度、开合状态、伸出长度等，这一系列信息均能通过传感器检测并传递，控制器通过CAN总线获取这些数据，作为参数计算获取各控制部件的动作。
优选地，所述控制系统还包括：
显示模块5，用于读取所述第二CAN总线报文，并将所述第二CAN总线报文转换为直观数据呈现出来转换为直观数据呈现出来。
显示模块5通过CAN总线获取这些数据，并将这些数据转换为文字、图案或者指示型号在显示屏上呈现出来，操作者能过通过显示屏直观的看到车辆各重要部件的实时状态，并且如果车辆或者控制系统中存在故障，通过显示模块也能从视觉上提醒操作者注意。
优选地，所述控制系统还包括：
输入采集模块6，用于获取输入信号，并将所述输入信号转换为第四CAN 总线报文或第五CAN总线发送至CAN总线；包括多个直接与输入器连接的输入接口；
作为输入信号采集设备。将各类输入信号转换为CAN总线报文，发送至 CAN总线上。输入采集模块有各种输入端口可以直接与输入器件进行连接，采集各个输入器件的状态，包括开关量信号、模拟量信号等。
输出控制模块3，用于将所述第五CAN总线报文或第六CAN总线报文转换为实际输出动作发送给专用车辆的受控设备；包括多个直接与受控设备的连接的输出接口；
所述控制器2还用于读取所述第四CAN总线报文，并根据第四CAN总线报文经过CAN总线获取专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第二动作指令，并将所述第二动作指令转换成第六CAN总线报文发送至CAN 总线。
通过控制面板1、控制器2、输出采集模块3、传感器采集模块4、显示模块5和输入采集模块6模块化设置，减少了主控制器的压力，控制器只需要管理整个CAN总线上的设备(控制面板1、输出采集模块3、传感器采集模块4、显示模块5和输入采集模块6)即可。减少了电气连接线，整车网络仅需要两根通讯线即可进行组网。所有的分布式设备模块仅需要四根线即可正常工作。极大的降低生产成本，减少了故障点。可实现设备与设备之间的直接控制，减少控制逻辑之间的转换路径，降低控制延时，提高工作效率。电气设备模块化，设备异常时可直接替换，方便进行检修。简单控制时可以省略控制器。当控制器2故障时可以使用输入设备直接控制输出设备，实现基本操作功能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法，其特征在于，包括：
步骤1，控制面板接收控制信号，并将所述控制信号解析后向CAN总线发送第一CAN总线报文；
步骤2，控制器读取所述第一CAN总线报文，并根据第一CAN总线报文经过CAN总线获取专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第一动作指令，并将所述第一动作指令转换成第三CAN总线报文发送至CAN总线；
步骤3，输出控制模块将所述第三CAN总线报文转换为实际输出动作发送至所述专用车辆的受控设备。
2.根据权利要求1所述的CAN总线的专用车辆分布式控制方法，其特征在于，所述步骤2还包括，若所述第一CAN总线报文被读取成功，CAN总线向所述控制面板反馈第一状态信号；若所述第一CAN总线报文被读取失败，CAN总线向所述控制面板反馈报警信号；
所述步骤3还包括：若所述第三CAN总线报文被读取成功，CAN总线向所述控制面板反馈第二状态信号；若所述第三CAN总线报文被读取失败，CAN总线向所述控制面板反馈报警信号。
3.根据权利要求2所述的CAN总线的专用车辆分布式控制方法，其特征在于，所述步骤1还包括：
传感器采集模块将传感器采集的物理信号转换为包含所述专用车辆的状态信息的第二CAN总线报文发送至CAN总线。
4.根据权利要求3所述的基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法，其特征在于，步骤3之后还包括：
步骤4，显示模块读取所述第二CAN总线报文，并将所述第二CAN总线报文转换为直观数据呈现出来。
5.根据权利要求1～4任一项所述的基于CAN总线的专用车辆分布式控制方法，所述步骤1还包括：
输入采集模块获取输入信号，并将所述输入信号转换为第四CAN总线报文或第五CAN总线发送至CAN总线；
所述步骤2还包括：
控制器读取所述第四CAN总线报文，并根据第四CAN总线报文经过CAN总线获取专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第二动作指令，并将所述第二动作指令转换成第六CAN总线报文发送至CAN总线；
所述步骤3还包括：
输出控制模块将所述第五CAN总线报文或第六CAN总线报文转换为实际输出动作发送给专用车辆的受控设备。
6.一种基于CAN总线的专用车辆分布式控制系统，其特征在于，包括：
控制面板，包括用于输入控制信号的输入模块和用于解析所述控制信号形成所述第一CAN总线报文的主控模块；
控制器，用于读取所述第一CAN总线报文，并根据第一CAN总线报文经过CAN总线获取专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第一动作指令，并将所述第一动作指令转换成第三CAN总线报文发送至CAN总线；
输出采集模块，用于将所述第三CAN总线报文转换为实际输出动作发送至所述专用车辆的受控设备。
7.根据权利要求6所述的基于CAN总线的专用车辆分布式控制系统，其特征在于，所述控制面板还包括指示灯和报警器；
所述主控模块还用于在所述第一CAN总线报文被读取成功时，经CAN总线向所述指示灯反馈第一状态信号；在所述第一CAN总线报文被读取失败时，经CAN总线向所述报警器反馈报警信号；
在所述第三CAN总线报文被读取成功时，经CAN总线向所述指示灯反馈第二状态信号；在所述第三CAN总线报文被读取失败时，经CAN总线向所述报警器反馈报警信号。
8.根据权利要求7所述的基于CAN总线的专用车辆分布式控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
传感器采集模块，用于将传感器采集的物理信号转换为包含所述专用车辆的状态信息的第二CAN总线报文发送至CAN总线。
9.根据权利要求8所述的基于CAN总线的专用车辆分布式控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
显示模块，用于读取所述第二CAN总线报文，并将所述第二CAN总线报文转换为直观数据呈现出来转换为直观数据呈现出来。
10.根据权利要求6～9任一项所述的基于CAN总线的专用车辆分布式控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：
输入采集模块，用于获取输入信号，并将所述输入信号转换为第四CAN总线报文或第五CAN总线报文发送至CAN总线；包括多个直接与输入器连接的输入接口；
输出控制模块，用于将所述第五CAN总线报文或第六CAN总线报文转换为实际输出动作发送给专用车辆的受控设备；包括多个直接与受控设备的连接的输出接口；
所述控制器还用于读取所述第四CAN总线报文，并根据第四CAN总线报文经过CAN总线获取专用车辆的状态信息，通过预置程序和算法形成第二动作指令，并将所述第二动作指令转换成第六CAN总线报文发送至CAN总线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190816 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |