基于SAEJ1939的混合动力客车ABS控制系统

2．2 SAE J1939通讯协议
J1939是一种支持闭环控制的在多个ECU之间高速通行的网络协议，是由美国汽车工程协会为车辆定义的工业标准，主要用于载货车和客车上。其目的是为电子系统提供一个开放系统，使得各设备之间的相互通讯有一个标准体系结构。J1939协议是以CAN2．0B规范为基础制定的，它利用CAN标准的29位识别位制定出J1939协议的编码系统，并形成了J1939的通讯协议，实现了一个完整的网络定义。J1939是参照ISO开放式数据互连模型定义的7层基准参考模型而定制的，是一种高级的CAN协议标准，它对汽车内部ECU的地址配置、命名、通讯方式以及报文发送优先级等都作了详细规定，并且对汽车内部各个具体的ECU通讯作了详细说明。它使用多路复用技术，为汽车上的各种传感器、执行器和控制器提供建立在CAN总线基础之上的标准化的高速网络连接，在车载电子装置之间实现高速数据共享，有效地减少了电子线束的数量，提高了车辆电子控制系统的灵活性、可靠性、可维修性和标准化程度，更大限度地发挥CAN的性能。
J1939协议是通过PDU实施和封装。PDU由优先级P、保留位R、数据页DP、PDU格式PF、特定PDU目标地址PS、源地址SA和数据域DATA共7部分组成，它对应于CAN协议扩展帧的29位识别码加数据场。其中，优先级P占3位，数值越小，优先级越高。R为保留位，为扩展使用。DP为数据页，同样为控制使用。协议数据单元格式(PDU Format)PF为一个8位数据，表明了协议数据单元的格式，并且为部分或完全的参数群提供标志，该数据在参数群中还被用来标注CAN的数据域。特定协议数据单元(PDU Specific)PS为一个8位数据，其具有数据协议单元格式的确定值。该数据在参数群中也被用来标注CAN数据帧的数据域DA，还可能是群控制信息GE。该数据在参数群中也被用来标注CAN数据帧的数据域。源地址(Source Adress，SA)用来表示消息来源的8位数据域。源地址域中保留了发出消息的控制单元的地址。PDU单元报文格式如图2所示。

J1939协议通讯的核心是负责数据传输的传输协议。数据的拆分和打包重组。一个J1939的报文单元有8 Byte的数据场，因此，一次只能传输8 Byte的数据。如果要发送的数据超过8 Byte，则要拆分成小的数据包，每个数据包只有8 Byte的数据，分批发送。数据场的第1 Byte从1开始作为报文的序号，后面的7 Byte用来存放数据。报文被接受后，按照序号重新组合成原来的数据。连接管理主要对节点之间连接的建立和关闭、数据的传输进行管理。其中定义了5种帧结构：发送请求帧、发送清除帧、结束应答帧、连接失败帧，以及用来全局接受的广播帧。节点之间通过一个节点向目的地址发送一个请求帧而建立连接。在接受到发送请求帧以后，节点如果有足够的空间来接受数据并数据有效，则发送清除帧，开始数据的传送。如果存储空间不够或数据无效，则发送连接失败帧，关闭连接。如果数据接受全部完成，则节点发送一个结束应答帧，关闭连接。
2．3 HEV车辆数据共享模式
图3为HEV混合动力客车通讯网络拓扑结构，其中，HCU为整车控制器，TCU为电机控制器，ABS为刹车防抱死系统控制器，BCU为电池控制器。在此混合动力客车CAN总线拓扑网络通讯系统中采用双总线结构，各个控制器分别挂接在两条CANL和CANH上，其总线的通讯速率均为250 kbit·s-1。整车控制器起到网关的作用，各个控制器时刻都向整车控制器HCU报告当前状态或HCU向各个控制器转发控制命令。同时在此总线上，各个控制器可以从总线上实时接收或发送报文信息，从而实现了对报文信息的共享。

3 ABS控制系统实现
设计的混合动力ABS控制系统是依据混合动力汽车制动力控制系统的需求分析和控制策略，所发送和接收的报文都符合SAE J1939标准。信息报文是CAN通讯的主要手段。SAE1939标准规定CAN通信的报文只能采用数据帧格式，而不允许采用远程帧，其远程帧请求功能通过SAE J1939标准的参数实现。SAEJ1939／71子标准中对参数和参数组进行了具体说明。
为共享控制混合动力系统的参数和由ABS系统投入时，能和其他控制器协调工作，需要用到SAEJ1939标准的参数和参数组，并在其控制系统中的应用进行说明。
(1)ABS系统自检信息参数组。该参数组主要是在系统上电的情况下，ABS系统ECU完成对自身各个部件的自检后发送信息以说明系统是否正常。如果ABS系统正常，则HCU通知驾驶员，系统正常，可以投入运行。如果ABS系统不正常，HCU不投人工作并以通知驾驶员。其报文格式如表1所示。

(2)EBC1制动控制参数组。该参数组主要是ABS控制器系统向整车控制器HCU发送控制信息，以通知HCU车辆处于的制