一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法技术

本发明专利技术公开了一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法，首先构建多个由不同实验员操纵的教学终端，以其中一个教学终端作为教师监控节点，一个教学终端作为智能控制器节点，部分教学终端作为智能传感器节点，部分教学终端作为智能控制器节点，不同的智能节点之间通过CAN总线通讯连接，由不同的智能节点相互配合完成汽车电子教学实验。本发明专利技术方法易于操作，能够对教学系统进行扩展，并能够培育学生的团队精神。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车电子教学实验方法领域，具体是一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法。
技术介绍
传统的控制系统由于采用一对一连线，用电压，电流的模拟信号进行测量控制，或者采用集散系统DCS(Distributed Control System)，通过总线如RS485 同上位机相连，主要完成调控策略以及集中操作等功能。这种方式一旦上位机出现故障，将会导致整个控制系统的瘫痪，危险过于集中，不佳。另外还存在拓展性不好、布线复杂、成本较高的缺点。现场总线，特别是CAN(Control Area Network)总线改变传统的通讯方式，解决系统的可靠性和稳定性问题，实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，总线技术的快速发展，在汽车制造行业得到广泛应用，在汽车电子教学领域内的实验设备也必须与此同步。与实际控制技术一样，高等院校的教学控制实验系统也大都从单回路模拟控制逐渐过渡到了DCS控制，这种控制依然无法适应当前总线环境下教学的需要。对于目前同类型CAN总线汽车电子教学系统，普遍存在设备功能单一，平台扩展性不强，软件系统封闭，演示性实验过多，设计类综合类实验较少，学生深度参与性较差的问题，并且不易灵活扩展成服务于不同种类汽车电控单元的教学系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法，以解决现有技术汽车教学实验存在的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法，其特征在于：构建多个由不同实验员操纵的教学终端，每个教学终端包括作为主控制器的PC平台，以及CAN总线通讯卡、数据采集卡、接口模块，所述接口模块包括信号模拟单元、信号采集处理单元、执行驱动单元、CAN总线接口，所述CAN总线通讯卡与PC平台连接，CAN总线接口与CAN总线通讯卡连接，接口模块中，所述信号模拟单元、信号处理单元分别与数据采集卡连接，数据采集卡与PC平台连接，所述执行驱动单元与PC平台连接；信号模拟单元可对汽车中各种传感器信号进行模拟，信号采集处理单元可对现实中汽车的各种传感器信号进行采集处理，执行驱动单元可在PC平台控制下驱动现实中汽车的各种执行部件工作，所述数据采集卡可采集信号模拟单元模拟的传感器信号、信号采集处理单元采集处理的实际的传感器信号，并将采集的信号传送至PC平台，多个教学终端之间通过CAN总线接口相互连接；在汽车电子教学实验中，以其中一个教学终端作为智能控制器节点，部分教学终端作为智能传感器节点，部分教学终端作为智能执行器节点，智能控制器节点、智能传感器节点、智能执行器节点通过CAN总线通讯连接，由多个教学终端构成的智能节点相互配合完成汽车电子教学实验，其中：作为智能传感器节点的教学终端中，信号采集处理单元与现实中汽车的传感器连接，实验员通过PC平台，控制信号采集处理单元采集处理现实中汽车的传感器信号，以及控制信号模拟单元模拟汽车中传感器信号，然后实验员通过PC平台控制数据采集卡采集模拟的和实际的传感器信号，并将采集到的模拟的和实际的传感器信号通过CAN总线传送至智能控制器节点；作为智能控制器节点的教学终端中，实验员通过PC平台，控制CAN总线通讯卡将CAN接口接收的来自智能传感器节点的模拟的和实际的传感器信号传送至PC平台，然后实验员通过PC平台对传感器信号进行相应的工程单位转化得到汽车执行部件驱动信号，再由实验员控制PC平台通过CAN总线将汽车执行部件驱动信号发送至智能执行器节点；作为智能执行器节点的教学终端中，执行驱动单元与现实中汽车的执行部件连接，实验员通过PC平台，控制CAN总线通讯卡将CAN接口接收的来自智能控制器节点的汽车执行部件驱动信号传送至PC平台，然后实验员通过PC平台，将汽车执行部件驱动信号发送至执行驱动单元，由执行驱动单元将汽车执行部件驱动信号发送至现实中汽车的执行部件，驱动汽车的执行部件动作，实现闭环控制，从而完成整个汽车电子教学实验。所述的一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法，其特征在于：在汽车电子教学实验中，还以一个教学终端作为教师监控节点，所述智能控制器节点、智能传感器节点、智能执行器节点分别通过CAN总线与教师监控节点连接，教师通过教师监控节点对智能控制器节点、智能传感器节点、智能执行器节点进行后台监控。所述的一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法，其特征在于：所述教学终端中，信号模拟单元可模拟包括但不局限于汽车中轮速传感器的轮速信号、压力传感器的压力信号、电阻分压器的分压信号、发动机的正时信号。所述的一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法，其特征在于：所述教学终端中，信号采集处理单元可采集处理包括但不局限于现实中汽车的轮速传感器的轮速信号、压力传感器的压力信号、电阻分压器的分压信号、发动机的正时信号。所述的一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法，其特征在于：所述教学终端中，执行驱动单元可驱动包括但不局限于现实汽车中的电机、发动机、制动管路中的电磁阀进行工作。本专利技术通过CAN总线，构建了由各个教学终端构成的集散分层控制系统，在集散分层控制系统中以一个教学终端作为智能控制器节点，部分教学终端作为智能传感器节点，部分教学终端作为智能控制器节点，与现有技术相比，本专利技术具备以下优点：1、通过CAN总线智能节点的划分，可以使教学终端上数据采集卡有限的资源得以最大化的利用，使节点的通道数降低，从而在面向更加复杂的电控单元教学（汽车电子稳定控制程序ESP，发动机控制管理系统EMS）对象时，保证现有终端满足复杂电控系统综合设计类实验的需求，增加教学系统的扩展性。2、通过CAN总线智能节点的划分，使复杂的控制系统功能通过学生组队实现，锻炼学生的团队协作能力，并深入理解控制器内容各模块的功能。学生可以通过互换身份，充分参与到汽车电控设计类实验的各个环节，增强学生的学习兴趣，培养学生的钻研精神。3、采用集散分层控制的结构，根据多个电控单元CAN网络协作的需要，可将智能传感器节点、智能执行器节点和智能控制器节点进行灵活分层，通过建立的感知层、执行层、控制层架构加深学生对汽车电子控制系统的认识。由教师用教学终端通过CAN总线监控整个平台上的信息，作为集散分层控制结构的监督层，并对数据进行采集分析处理。4、可以对智能传感器节点、智能执行器节点、智能控制单元节点进行节点层次划分。针对汽车电子控制单元的网络功能节点，进行集散分层式的网络划分，感知层由任意多个智能传感器节点或智能控制器节点通过CAN总线进行数据的采集发送。执行层由任意多个智能执行器或智能控制器节点通过CAN总线进行数据的接受并执行相应的控制动作。5、教师监控节点可对CAN网络上的任意智能节点进行后台监控，通过软件对数据进行处理，进而能够客观评价该汽车电子控制系统工作的有效性，对实验教学的最终结果进行评价。附图说明图1为本专利技术方法原理框图。图2为本专利技术具体实施方式原理示意图。具体实施方式如图1所示，一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法，构建多个由不同实验员操纵的教学终端，每个教学终端包括作为主控制器的PC平台，以及CAN总线通讯卡、数据采集卡、接口模块，所述接口模块包括信号模拟单元、信号采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法，其特征在于：构建多个由不同实验员操纵的教学终端，每个教学终端包括作为主控制器的PC平台，以及CAN总线通讯卡、数据采集卡、接口模块，所述接口模块包括信号模拟单元、信号采集处理单元、执行驱动单元、CAN总线接口，所述CAN总线通讯卡与PC平台连接，CAN总线接口与CAN总线通讯卡连接，接口模块中，所述信号模拟单元、信号处理单元分别与数据采集卡连接，数据采集卡与PC平台连接，所述执行驱动单元与PC平台连接；信号模拟单元可对汽车中各种传感器信号进行模拟，信号采集处理单元可对现实中汽车的各种传感器信号进行采集处理，执行驱动单元可在PC平台控制下驱动现实中汽车的各种执行部件工作，所述数据采集卡可采集信号模拟单元模拟的传感器信号、信号采集处理单元采集处理的实际的传感器信号，并将采集的信号传送至PC平台，多个教学终端之间通过CAN总线接口相互连接；在汽车电子教学实验中，以其中一个教学终端作为智能控制器节点，部分教学终端作为智能传感器节点，部分教学终端作为智能执行器节点，智能控制器节点、智能传感器节点、智能执行器节点通过CAN总线通讯连接，由多个教学终端构成的智能节点相互配合完成汽车电子教学实验，其中：作为智能传感器节点的教学终端中，信号采集处理单元与现实中汽车的传感器连接，实验员通过PC平台，控制信号采集处理单元采集处理现实中汽车的传感器信号，以及控制信号模拟单元模拟汽车中传感器信号，然后实验员通过PC平台控制数据采集卡采集模拟的和实际的传感器信号，并将采集到的模拟的和实际的传感器信号通过CAN总线传送至智能控制器节点；作为智能控制器节点的教学终端中，实验员通过PC平台，控制CAN总线通讯卡将CAN接口接收的来自智能传感器节点的模拟的和实际的传感器信号传送至PC平台，然后实验员通过PC平台对传感器信号进行相应的工程单位转化得到汽车执行部件驱动信号，再由实验员控制PC平台通过CAN总线将汽车执行部件驱动信号发送至智能执行器节点；作为智能执行器节点的教学终端中，执行驱动单元与现实中汽车的执行部件连接，实验员通过PC平台，控制CAN总线通讯卡将CAN接口接收的来自智能控制器节点的汽车执行部件驱动信号传送至PC平台，然后实验员通过PC平台，将汽车执行部件驱动信号发送至执行驱动单元，由执行驱动单元将汽车执行部件驱动信号发送至现实中汽车的执行部件，驱动汽车的执行部件动作，实现闭环控制，从而完成整个汽车电子教学实验。...

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线智能节点的汽车电子教学实验方法，其特征在于：构建多个由不同实验员操纵的教学终端，每个教学终端包括作为主控制器的PC平台，以及CAN总线通讯卡、数据采集卡、接口模块，所述接口模块包括信号模拟单元、信号采集处理单元、执行驱动单元、CAN总线接口，所述CAN总线通讯卡与PC平台连接，CAN总线接口与CAN总线通讯卡连接，接口模块中，所述信号模拟单元、信号处理单元分别与数据采集卡连接，数据采集卡与PC平台连接，所述执行驱动单元与PC平台连接；信号模拟单元可对汽车中各种传感器信号进行模拟，信号采集处理单元可对现实中汽车的各种传感器信号进行采集处理，执行驱动单元可在PC平台控制下驱动现实中汽车的各种执行部件工作，所述数据采集卡可采集信号模拟单元模拟的传感器信号、信号采集处理单元采集处理的实际的传感器信号，并将采集的信号传送至PC平台，多个教学终端之间通过CAN总线接口相互连接；在汽车电子教学实验中，以其中一个教学终端作为智能控制器节点，部分教学终端作为智能传感器节点，部分教学终端作为智能执行器节点，智能控制器节点、智能传感器节点、智能执行器节点通过CAN总线通讯连接，由多个教学终端构成的智能节点相互配合完成汽车电子教学实验，其中：作为智能传感器节点的教学终端中，信号采集处理单元与现实中汽车的传感器连接，实验员通过PC平台，控制信号采集处理单元采集处理现实中汽车的传感器信号，以及控制信号模拟单元模拟汽车中传感器信号，然后实验员通过PC平台控制数据采集卡采集模拟的和实际的传感器信号，并将采集到的模拟的和实际的传感器信号通过CAN总线传送至智能控制器节点；作为智能控制器节点的教学终端中，实验员通过PC平台，控制CAN总线通讯卡将CAN接口接收的来自智能传感器节点的模拟的和实际的传感器信号传送...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹤，方锡邦，陈为民，赵刚，
申请(专利权)人：安徽睿联测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34