CAN在汽車總線中的應(yīng)用研究

1、    can在汽車總線中的應(yīng)用研究    舒浩敏摘 要:文章分析了汽車總線技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),探討了汽車總線傳輸?shù)募夹g(shù)要求,詳細(xì)論述汽車can總線的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn),最后設(shè)計(jì)了一款由51單片機(jī)開發(fā)的汽車can總線結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞:汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù);can總線;汽車總線:u469 :a:1006-8937(2009)24-0042-01can總線是控制策略驅(qū)動(dòng)的總線,主要實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛本身的控制,而idb總線則以信息交互、共享為目的。為實(shí)現(xiàn)can總線和idb總線間的信息流動(dòng)以及防止后者對(duì)前者產(chǎn)生影響,在兩總線間增加網(wǎng)關(guān)已經(jīng)成為共識(shí)。1汽車總線技術(shù)的特征汽車總線技術(shù)的特征歸納起

2、來有以下幾點(diǎn)。設(shè)計(jì)目標(biāo)。汽車總線傳輸必須確保以下幾點(diǎn):傳輸信息的安全;信號(hào)的邏輯“1”明顯區(qū)別于邏輯“0”;異步總線隨機(jī)地傳送數(shù)據(jù);根據(jù)預(yù)先確定的優(yōu)先權(quán)進(jìn)行總線訪問;競(jìng)爭(zhēng)解決后獲勝站點(diǎn)能夠訪問總線且繼續(xù)傳輸信息;具有根據(jù)信息內(nèi)容解決總線訪問競(jìng)爭(zhēng)的能力;總線的功能尋址和點(diǎn)到點(diǎn)尋址能力;節(jié)點(diǎn)在盡量小的時(shí)間內(nèi)成功訪問總線;最優(yōu)化的傳輸速率(波特率);節(jié)點(diǎn)的故障診斷能力;總線具有一定的可擴(kuò)充性等等。數(shù)字信號(hào)的編碼。為了保證信息傳輸?shù)目煽啃?對(duì)數(shù)字信號(hào)正確編碼非常重要。汽車局域網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)多采用脈寬調(diào)制(pwm)和不歸零制(nrz)。pwm作為編碼方案時(shí),波特率上界為3×105 kb/s,用于傳

3、輸速率較低的場(chǎng)合。采用nrz進(jìn)行信息傳輸,可以達(dá)到1mb/s,用于傳輸速率較高的場(chǎng)合。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。實(shí)用的汽車局域網(wǎng)是總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如can、saej1850、advanced palmnet等。其優(yōu)點(diǎn)是:電纜短,布線容易;總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,又是無源元件,可靠性高;易于擴(kuò)充,增加新節(jié)點(diǎn)只需在總線的某點(diǎn)將其接入,如需增加長(zhǎng)度可通過中繼器加入一個(gè)附加段?？偩€訪問協(xié)議。汽車總線的訪問協(xié)議一般為爭(zhēng)用協(xié)議,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能獨(dú)立決定信息幀的發(fā)送。如果同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,就會(huì)出錯(cuò),這就要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)有能力判斷沖突是否發(fā)生,發(fā)生沖突時(shí)按某個(gè)規(guī)律等待隨機(jī)時(shí)間間隔后重發(fā),以避免再發(fā)生沖突。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所使用的防

4、沖突監(jiān)聽措施多為載波監(jiān)聽多路訪問,如can、saej1850、advanced、palmnet等都采用的是:載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)+無損仲裁(csma/cd+nda)2 can在汽車總線中的應(yīng)用2.1 can總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)國(guó)內(nèi)汽車品牌中已經(jīng)有幾款車型應(yīng)用了總線技術(shù),這些技術(shù)完全來自國(guó)外。目前應(yīng)用總線的國(guó)產(chǎn)車中大多采用兩套獨(dú)立的can總線:一套是動(dòng)力can數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),另一套是舒適can數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。使用can總線后,對(duì)其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié),得出以下結(jié)論:如果數(shù)據(jù)擴(kuò)展以增加新的信息,只需升級(jí)軟件即可。控制單元對(duì)所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),檢測(cè)到故障后存儲(chǔ)故障碼。使用小型控制單元及小型控制單元插孔可

5、節(jié)省空間。使傳感器信號(hào)線減至最少,控制單元可做到高速數(shù)據(jù)傳輸。can總線符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),因此可應(yīng)用不同型號(hào)控制單元間的數(shù)據(jù)傳輸。2.2 汽車can總線節(jié)點(diǎn)ecu的硬件設(shè)計(jì)汽車節(jié)點(diǎn)ecu的開發(fā)可以選擇帶有在片can的微控制器,也可以選擇其它微控制器和相應(yīng)的片外can控制器、收發(fā)器。文章以后者為例說明ecu的開發(fā)。帶有can接口的ecu設(shè)計(jì)是總線開發(fā)的核心與關(guān)鍵,其中ecu的can總線模塊有幾個(gè)功能單元構(gòu)成can控制器和can收發(fā)器。can控制器執(zhí)行完整的can協(xié)議,完成通訊功能,包括信息緩沖和接收濾波。can控制器與物理總線之間需要一個(gè)接口can收發(fā)器,它實(shí)現(xiàn)can控制器與總線之間邏輯電平信號(hào)的轉(zhuǎn)

6、換。can控制器和收發(fā)器完成can物理層和邏輯電路層的所有功能。應(yīng)用層的功能則由軟件來實(shí)現(xiàn)。各節(jié)點(diǎn)的ecu主要由mcu、dsp、can控制器sja1000、can收發(fā)器pca2c250和其它外圍器件構(gòu)成。can設(shè)計(jì)的三層結(jié)構(gòu)模型為:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能由can接口器件完成,包括硬件電路和通訊協(xié)議兩部分。can通訊協(xié)議規(guī)定了四種不同用處的網(wǎng)絡(luò)通訊幀,即數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤指示幀和超載幀。can通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn),包括各種通訊幀的組織和發(fā)送,均是由集成在sja1000通訊控制器中的電路實(shí)現(xiàn)的,因此系統(tǒng)的開發(fā)主要在應(yīng)用層的設(shè)計(jì)上。應(yīng)用層軟件的核心部分是cpu與sja1000通訊控制器之間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送程序,即cpu把待發(fā)的數(shù)據(jù)發(fā)給sja1000通訊控制器,再由sja1000通訊控制器發(fā)到總線上;當(dāng)sja1000通訊控制器從總線接受到數(shù)據(jù)后,cpu再把數(shù)據(jù)取走。對(duì)于單片機(jī)而言,操作sja1