基于CAN总线的大巴空调控制系统

摘要

随着汽车电子技术的不断发展，现代汽车中所使用的电子控制系统和通讯系统越来越多，巨大的数据交换量，如仍然采用传统数据交换的方法，即用导线进行点对点的连接的传输方式将是难以想象的。CAN（Controller Area Network）作为汽车环境中的微控制器通讯总线，解决了这一问题，它在车载各电子控制装置 ECU之间交换信息，形成了汽车电子控制网络。而目前，几乎所有大巴中的空调空调系统，仍用导线经行点对点的连接，导线连接复杂，通讯不可靠，而且与车身CAN-bus系统无法实现互连，不能实现信息共享，与汽车电子的现有技术水平不相匹配。

鉴于此，本设计采用CAN-bus通信技术，选用集成有CAN控制器的单片机PIC18F2580作为主控制器，实现大巴空调控制系统CAN-bus通讯。该系统节约了导线的使用量，降低了线路发热损耗，提高控制系统的检测精度与控制的稳定性，并可以与车身CAN-bus系统实现直接对接。

关键词：汽车电子，CAN-bus，空调控制，PIC18F2580

目 录

摘要   Ⅰ

1  绪论   1

1.1  本课题的背景和意义 .  1

1.2  客车空调系统结构及工作原理 .  2

1.2.1  客车空调系统组成 .  2

1.2.2  客车空调系统工作过程   3

1.3  客车空调控制系统   4

2  总体设计方案 .  5

2.1  CAN-bus空调控制系统结构   5

2.2  系统硬件结构 .  6

2.3  节点软件模型 .  7

3  CAN总线 .  8

3.1  现场总线技术   8

3.1.1  现场总线技术的概念 .  8

3.1.2  现场总线控制系统的特点 .  8

3.2  CAN总线的特点 .  9

3.3  CAN-bus规范2.0B   10

3.3.1  CAN的分层结构   10

3.3.2  CAN报文的帧结构   11

3.4  CAN应用层协议——J1939   12

3.4.1  J1939简介 .  12

3.4.2  J1939主要库函数简介 .  14

3.5  CAN总线系统的节点 .  15

3.5.1  CAN总线系统   15

3.5.2  节点的概念   15

3.5.3  节点的组成   16

4  PIC18F2580硬件概况   17

4.1  PIC系列单片机的优越性   17

4.2  PIC18F2580内部方框图 .  19

4.3  存储器构成   21

4.3.1  程序存储器构成   21

4.3.2  数据存储器构成   22

4.4  CAN总线通讯模块 .  23

4.5  主同步串行口（MSSP）.  25

4.5.1  MSSP方框图 .  25

4.5.2  SPI模式典型连接   26

4.6  10位模数（A/D）转换器模块 .  27

5  系统硬件设计 .  29

5.1  通讯模块单元 .  29

5.1.1  收发器PCA82C250 .  29

5.1.2  CAN总线接口电路   29

5.2  控制模块单元   30

5.3  按键、显示模块单元 .  33

6  系统软件设计   34

6.1  CAN通讯软件设计   34

6.2  司机空调控制节点软件设计 .  35

6.3  车顶控制节点软件设计   36

6.3.1  车顶控制节点主程序   37

6.3.2  运行模式转换   38

6.3.3  空调系统的保护 .  39

6.4  TMR0定时器软件设计   41

7  总结   42

致谢   43

参考文献   44

附录   45