第41章 車載網絡系統現場總線技術__08CAN

1、 陽憲惠陽憲惠CANCAN簡介簡介 CANController Area NetworkCANController Area Network是控制器局域網是控制器局域網的簡稱的簡稱 它是德國它是德國BoschBosch公司在公司在19861986年為解決現代汽車中年為解決現代汽車中眾多測量控制部件之間的數據交換而開發(fā)的一種眾多測量控制部件之間的數據交換而開發(fā)的一種串行數據通信總線串行數據通信總線 現已被列入現已被列入ISOISO國際標準國際標準ISO11898ISO11898 最初為汽車測控數據通信而設計的最初為汽車測控數據通信而設計的CAN CAN ，現已在，現已在多領域被廣泛采用多領域被廣

2、泛采用 航天、電力、石化、冶金、紡織、造紙、倉儲等行業(yè)航天、電力、石化、冶金、紡織、造紙、倉儲等行業(yè) 火車、輪船、機器人、樓宇自控、醫(yī)療器械、數控機火車、輪船、機器人、樓宇自控、醫(yī)療器械、數控機床、智能傳感器、過程自動化儀表等床、智能傳感器、過程自動化儀表等CANCAN的主要技術特點的主要技術特點 CANCAN網絡上的節(jié)點不分主從網絡上的節(jié)點不分主從 任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網絡上其他節(jié)點發(fā)送任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網絡上其他節(jié)點發(fā)送信息，通信方式靈活信息，通信方式靈活 CANCAN采用非破壞性的總線仲裁技術采用非破壞性的總線仲裁技術 CANCAN網絡上的節(jié)點具有不同的優(yōu)先級，網絡

3、上的節(jié)點具有不同的優(yōu)先級， 當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數據，從而節(jié)省了總線沖突的仲裁時間繼續(xù)傳輸數據，從而節(jié)省了總線沖突的仲裁時間。 可滿足對實時性的不同要求可滿足對實時性的不同要求 高優(yōu)先級的數據可在高優(yōu)先級的數據可在134134微秒內得到傳輸微秒內得到傳輸 通過報文濾波可實現點對點、一點對多點及全局通過報文濾波可實現點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式收發(fā)數據，無需專門的廣播等幾種方式收發(fā)數據，無需專門的“調度調度”

4、 ” CANCAN的直接通信距離的直接通信距離 最遠可達最遠可達10km10km（速率（速率5kbps5kbps以下）；以下）； 通信速率最高可達通信速率最高可達1Mbps(1Mbps(此時通信距離最長為此時通信距離最長為40m40m）。）。 CANCAN總線上的節(jié)點數決定于總線驅動電路，一般為總線上的節(jié)點數決定于總線驅動電路，一般為 可達可達110110個；個； 報文標識符：報文標識符： CAN2.0ACAN2.0A為為20322032種種 CAN2.0BCAN2.0B擴展幀的報文標識符幾乎不受限制擴展幀的報文標識符幾乎不受限制 CANCAN為短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低為短幀結構，傳

5、輸時間短，受干擾概率低 CANCAN節(jié)點節(jié)點具有良好的檢錯功能，具有良好的檢錯功能，出錯率低出錯率低 節(jié)點中均有錯誤檢測、標定和自檢能力。節(jié)點中均有錯誤檢測、標定和自檢能力。 具有發(fā)送自檢、循環(huán)冗余校驗、位填充、報文格式檢查等。具有發(fā)送自檢、循環(huán)冗余校驗、位填充、報文格式檢查等。 CANCAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響。以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響。 CANCAN的通信介質可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇的通信介質可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。靈活。 CANCAN器件可被置于無任何內部活動

6、的睡眠方式器件可被置于無任何內部活動的睡眠方式 相當于未連接到總線驅動器相當于未連接到總線驅動器 可降低系統功耗可降低系統功耗 其睡眠狀態(tài)可借助總線激活或者系統的內部條件被喚醒。其睡眠狀態(tài)可借助總線激活或者系統的內部條件被喚醒。 CANCAN通信技術通信技術 CANCAN的通信參考模型的通信參考模型 CANCAN的通信模型的分層結構的通信模型的分層結構 數據鏈路層數據鏈路層 包括邏輯鏈路控制子層包括邏輯鏈路控制子層LLCLLC LLCLLC的主要功能是：為數據傳送和遠程數據請求提供服務，的主要功能是：為數據傳送和遠程數據請求提供服務，確認由確認由LLCLLC子層接收的報文實際已被接收，并為恢復

7、管理子層接收的報文實際已被接收，并為恢復管理和通知超載提供信息和通知超載提供信息 媒體訪問控制子層媒體訪問控制子層MACMAC MACMAC子層主要規(guī)定傳輸規(guī)則，即控制幀結構、執(zhí)行仲裁、子層主要規(guī)定傳輸規(guī)則，即控制幀結構、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、出錯標定和故障界定錯誤檢測、出錯標定和故障界定 物理層物理層 物理層規(guī)定了節(jié)點的全部電氣特性物理層規(guī)定了節(jié)點的全部電氣特性 數據鏈路層數據鏈路層 邏輯鏈路子層邏輯鏈路子層 接收濾波接收濾波 超載通知超載通知 恢復管理恢復管理 媒體訪問控制子層媒體訪問控制子層 數據封裝數據封裝/ /拆裝拆裝 幀編碼（填充幀編碼（填充/ /解除填充）解除填充） 媒體訪問管理媒

8、體訪問管理 錯誤監(jiān)測錯誤監(jiān)測 出錯標定出錯標定 應答應答 串行化串行化/ /解除串行化解除串行化 物理層物理層 位編碼位編碼/ /解碼；位定時；同步；解碼；位定時；同步； 驅動器驅動器/ /接收器特性接收器特性 CANCAN節(jié)點的網絡連接節(jié)點的網絡連接CANCAN總線信號的顯位與隱位總線信號的顯位與隱位 顯位顯位(0)(0) V VCANHCANH： 3.5v3.5v V VCANL 1 CANL 1 1.5v1.5v 隱位隱位(1)(1) V VCANHCANH 2.5v 2.5v V VCANL CANL 2.5v2.5v 顯位可改顯位可改寫隱位寫隱位CANCAN通信幀的類型通信幀的類型

9、4 4種不同類型的幀：種不同類型的幀： 數據幀、遠程幀、出錯幀、超載幀數據幀、遠程幀、出錯幀、超載幀 數據幀攜帶數據，由發(fā)送器傳送至接收器數據幀攜帶數據，由發(fā)送器傳送至接收器 遠程幀用以請求總線上的相關單元發(fā)送具遠程幀用以請求總線上的相關單元發(fā)送具有相同標識符的數據幀有相同標識符的數據幀 出錯幀由檢測出總線錯誤的單元發(fā)送出錯幀由檢測出總線錯誤的單元發(fā)送 超載幀用于提供當前的和后續(xù)的數據幀的超載幀用于提供當前的和后續(xù)的數據幀的附加延遲附加延遲CANCAN的幀結構的幀結構 數據幀由數據幀由7 7個不同的位場（域）組成個不同的位場（域）組成： 幀起始幀起始、仲裁場、控制場、數據場、仲裁場、控制場、數

10、據場、CRCCRC場、應場、應答場、答場、幀結束幀結束 幀起始位（幀起始位（1 1個顯位），表示標志幀的開始個顯位），表示標志幀的開始 中間有仲裁場、控制場、數據場、中間有仲裁場、控制場、數據場、CRCCRC場、應答場場、應答場 幀結束（幀結束（7 7個隱位）個隱位） 數據場長度可為零數據場長度可為零CANCAN數據幀的組成數據幀的組成 CAN2.0ACAN2.0A與與CAN2.0BCAN2.0B CAN2.0ACAN2.0A與與CAN2.0BCAN2.0B是是19911991年頒布的年頒布的CANCAN技術規(guī)范的兩個部分技術規(guī)范的兩個部分 CAN2.0ACAN2.0A只有標準幀一種幀格式只有

11、標準幀一種幀格式 CAN2.0BCAN2.0B包括標準幀與擴展幀兩種包括標準幀與擴展幀兩種 標準幀與擴展幀的區(qū)別主要在仲裁場與控制場標準幀與擴展幀的區(qū)別主要在仲裁場與控制場 標準幀具有標準幀具有1111位標識符位標識符 擴展幀具有擴展幀具有2929位標識符位標識符 標準幀的仲裁場由標準幀的仲裁場由1111位標識符和遠程發(fā)送請求位位標識符和遠程發(fā)送請求位RTRRTR(Remote (Remote Transmission Request)Transmission Request)組成組成 仲裁場的仲裁場的1111位標識符從高位到低位順序發(fā)送，最低位為位標識符從高位到低位順序發(fā)送，最低位為ID.0

12、ID.0，最高位，最高位為為ID.10ID.10，其中的高，其中的高7 7位（位（ID.10ID.10ID.3ID.3）不能全為隱位。）不能全為隱位。 遠程發(fā)送請求位（遠程發(fā)送請求位（RTRRTR）用于區(qū)分數據幀與遠程幀）用于區(qū)分數據幀與遠程幀 在數據幀中在數據幀中RTRRTR位必須是顯位位必須是顯位 在遠程幀中在遠程幀中RTRRTR位必須為隱位。位必須為隱位。 擴展幀仲裁場的組成擴展幀仲裁場的組成 2929位標識符位：位標識符位：ID.28ID.28至至ID.0ID.0 遠程請求替代位遠程請求替代位SRR SRR (Substitute Remote Request)(Substitute

13、Remote Request)： 設置設置SRRSRR為保持擴展幀與標準幀的格式兼容為保持擴展幀與標準幀的格式兼容 擴展幀中的擴展幀中的SRRSRR為隱位為隱位 標識擴展位標識擴展位IDE (Identifier Extension)IDE (Identifier Extension)： 標識擴展位標識擴展位IDEIDE在標準幀中為顯位在標準幀中為顯位, ,在擴展幀中為隱位在擴展幀中為隱位 遠程發(fā)送請求位遠程發(fā)送請求位RTRRTR組成組成 控制場由控制場由6 6位組成位組成 在擴展格式中控制場包括在擴展格式中控制場包括4 4位數據長度碼位數據長度碼DLCDLC和和2 2位保留位，位保留位， 在

14、標準格式中控制場包括在標準格式中控制場包括4 4位數據長度碼位數據長度碼DLCDLC、1 1位保留位、位保留位、1 1位標識擴展位位標識擴展位IDEIDE 數據場包含被傳送的數據，可包括數據場包含被傳送的數據，可包括0-80-8個個8 8位位的字節(jié)，先發(fā)送最高有效位。的字節(jié)，先發(fā)送最高有效位。 CRCCRC場：場：1515位的位的CRCCRC序列，序列，1 1個隱位的個隱位的CRCCRC界定界定符符 應答場應答場2 2位：位：1 1位應答間隙，位應答間隙，1 1位應答界定符位應答界定符 發(fā)送器在應答間隙發(fā)送發(fā)送器在應答間隙發(fā)送1 1位隱位，接收器在正確位隱位，接收器在正確接收到報文后在應答間隙

15、發(fā)送接收到報文后在應答間隙發(fā)送1 1位顯位。位顯位。 應答界定符為隱位應答界定符為隱位遠程幀遠程幀 遠程幀由遠程幀由6 6個場組成：幀起始、仲裁場、控制個場組成：幀起始、仲裁場、控制場、場、CRCCRC場、應答場和幀結束。遠程幀不存在場、應答場和幀結束。遠程幀不存在數據場。數據場。 遠程幀的遠程幀的RTRRTR位必須是隱位。位必須是隱位。出錯幀出錯幀 出錯幀由兩個不同場組成，第一個場由來自各站的出錯幀由兩個不同場組成，第一個場由來自各站的出錯標志疊加得到，第二個場是出錯界定符出錯標志疊加得到，第二個場是出錯界定符 錯誤標志具有兩種形式：錯誤標志具有兩種形式： 活動出錯標志活動出錯標志(Acti

16、ve error flag)(Active error flag)，由，由6 6個連續(xù)的顯位組個連續(xù)的顯位組成成 認可出錯標志認可出錯標志(Passive error flag)(Passive error flag)，由，由6 6個連續(xù)的隱位個連續(xù)的隱位組成組成 出錯界定符包括出錯界定符包括8 8個隱位個隱位超載幀超載幀 超載幀包括兩個位場：超載標志和超載界定超載幀包括兩個位場：超載標志和超載界定符符 超載標志由超載標志由6 6個顯位組成個顯位組成 超載界定符由超載界定符由8 8個隱位組成個隱位組成 發(fā)送超載幀的超載條件：發(fā)送超載幀的超載條件： 接收器要求延遲下一個數據幀或遠程幀接收器要求延

17、遲下一個數據幀或遠程幀實現實現CANCAN通信控制的幾種通信控制的幾種ASICASIC芯片芯片 CANCAN通信控制器通信控制器82C200:82C200:實現實現CAN2.0ACAN2.0A的標準格式通信幀的通信的標準格式通信幀的通信控制控制 CANCAN通信控制器通信控制器SJA1000:SJA1000:實現實現CAN2.0BCAN2.0B的兩種格式通信幀的通的兩種格式通信幀的通信控制信控制 帶帶CANCAN通信控制器與通信控制器與8 8位微控制器的位微控制器的P8XC592P8XC592 帶帶CANCAN通信控制器與通信控制器與1616位微控制器的位微控制器的87C196CA/CB87C

18、196CA/CB 帶帶3232位位ARM7 ARM7 處理器內核、可編程邏輯、存儲子系統、處理器內核、可編程邏輯、存儲子系統、CANCAN接接口、以太網接口、口、以太網接口、I/OI/O接口等的片上系統接口等的片上系統TA7VTA7V 帶帶CANCAN通信控制器的通信控制器的CANCAN總線總線I/OI/O器件器件82C15082C150 CANCAN總線收發(fā)接口器件總線收發(fā)接口器件82C25082C250CANCAN通信控制器通信控制器 CANCAN通信控制器要實現通信控制器要實現CANCAN總線協議并具備與微控制總線協議并具備與微控制器的接口器的接口 不同型號的不同型號的CANCAN總線通

19、信控制器，其結構和功能大體相同；總線通信控制器，其結構和功能大體相同； 與微控制器接口部分的結構及方式存在一些差異與微控制器接口部分的結構及方式存在一些差異 由由CANCAN通信控制器芯片完成通信控制器芯片完成CANCAN總線協議中物理層和總線協議中物理層和數據鏈路層的所有功能數據鏈路層的所有功能 應用層功能由微控制器完成應用層功能由微控制器完成 芯片工作的溫度范圍為芯片工作的溫度范圍為： 4040125125，汽車及某些軍用領域，汽車及某些軍用領域， 40408080，一般工業(yè)領域，一般工業(yè)領域CAN通信控制器82C200的功能框圖82C200實現CAN2.0A協議CANCAN通信控制器通信

20、控制器SJA1000SJA1000 SJA1000 SJA1000 實現CAN2.0B協議 SJA1000CANSJA1000CAN通信控制器由以下幾部分構成通信控制器由以下幾部分構成: : 接口管理邏輯接口管理邏輯IML:IML:它接收微處理器的命令它接收微處理器的命令, ,控制控制寄存器的地址寄存器的地址, ,并為微處理器提供中斷和狀態(tài)信息。并為微處理器提供中斷和狀態(tài)信息。 發(fā)送緩沖器發(fā)送緩沖器TXB: TXB: 它是和位流處理器（）它是和位流處理器（）之間的接口之間的接口, , 有字節(jié)長。能存儲一條將在總有字節(jié)長。能存儲一條將在總線上發(fā)送的完整報文。報文由寫入線上發(fā)送的完整報文。報文由寫

21、入, , 由位流處理由位流處理器讀出。器讀出。 接收緩沖器（接收緩沖器（, ,）: : 是和接是和接收濾波器之間的接口收濾波器之間的接口, , 用來存儲從總線收到并接用來存儲從總線收到并接收的報文。接收緩沖器收的報文。接收緩沖器FIFOFIFO共字節(jié)長。其中有共字節(jié)長。其中有字節(jié)的窗口可供訪問。在處理一個報文的字節(jié)的窗口可供訪問。在處理一個報文的同時，由這個繼續(xù)接收其它正在到來的報文同時，由這個繼續(xù)接收其它正在到來的報文 CANCAN通信控制器通信控制器SJA1000(SJA1000(續(xù)）續(xù)） 接收濾波器接收濾波器ACF: ACF: 接收濾波器把收到的報文標識符和接收濾接收濾波器把收到的報文標

22、識符和接收濾波寄存器中的內容進行比較波寄存器中的內容進行比較, ,以判斷該報文是否被接收。如以判斷該報文是否被接收。如果判斷結果是肯定的果判斷結果是肯定的, , 則報文被存入。則報文被存入。 位流處理器位流處理器BSP: BSP: 位流處理器控制發(fā)送緩沖器和位流處理器控制發(fā)送緩沖器和總線之間數據序列總線之間數據序列, ,同時它也執(zhí)行錯誤檢測、仲裁、位同時它也執(zhí)行錯誤檢測、仲裁、位填充和總線錯誤處理功能。填充和總線錯誤處理功能。 位定時邏輯位定時邏輯BTL: BTLBTL: BTL監(jiān)視總線上的串行序列，處理與監(jiān)視總線上的串行序列，處理與CANCAN總總線相關的位時間，按收到的報文頭與總線上的位流

23、同線相關的位時間，按收到的報文頭與總線上的位流同步。步。BTLBTL還為補償傳輸遲延時間和相位跳變提供可編程的時還為補償傳輸遲延時間和相位跳變提供可編程的時間段。間段。 錯誤管理邏輯錯誤管理邏輯EML:EML:它按照協議完成錯誤界定。它接受它按照協議完成錯誤界定。它接受來自來自BSPBSP的出錯通知，并向的出錯通知，并向BSPBSP和和IMLIML提供出錯統計提供出錯統計 SJA1000SJA1000功能框圖功能框圖出錯處理功能的增強出錯處理功能的增強 仲裁丟失捕捉寄存器（）：以找到丟失仲仲裁丟失捕捉寄存器（）：以找到丟失仲裁位的位置裁位的位置 出錯代碼捕捉寄存器（）：分析總線錯誤出錯代碼捕捉

24、寄存器（）：分析總線錯誤類型和位置類型和位置 出錯警告限寄存器（）：定義出錯警告出錯警告限寄存器（）：定義出錯警告極限值極限值 接收出錯計數寄存器（）接收出錯計數寄存器（） 發(fā)送出錯計數寄存器（）發(fā)送出錯計數寄存器（） 記錄發(fā)送和接收時出現的錯誤個數等。記錄發(fā)送和接收時出現的錯誤個數等?？筛鶕倪@兩個可根據從這兩個寄存器讀取的錯誤個數來判斷目前控制器的出錯寄存器讀取的錯誤個數來判斷目前控制器的出錯狀態(tài)。狀態(tài)。 出錯中斷：出錯中斷： 出錯中斷源出錯中斷源: :總線出錯中斷、錯誤警告限中斷總線出錯中斷、錯誤警告限中斷( (可編程設置可編程設置) )和被動出錯中斷。由中斷允許寄存器和被動出錯中斷。由

25、中斷允許寄存器( () )區(qū)分出以上區(qū)分出以上各中斷各中斷, , 也可直接從中斷寄存器也可直接從中斷寄存器( () )中直接讀取中斷寄中直接讀取中斷寄存器的狀態(tài)來判斷出錯類型。存器的狀態(tài)來判斷出錯類型。 出錯代碼捕捉寄存器出錯代碼捕捉寄存器( () )： 當總線發(fā)生錯誤時當總線發(fā)生錯誤時, , 產生相應的出錯中斷產生相應的出錯中斷, ,同時，把同時，把對應的錯誤類型和產生位置寫入出錯代碼捕捉寄存器對應的錯誤類型和產生位置寫入出錯代碼捕捉寄存器( (相對地址為相對地址為12)12)。這個代碼一直保存到被主控制器讀取出。這個代碼一直保存到被主控制器讀取出來后來后,ECC,ECC才重新被激活工作，捕

26、捉下一個錯誤代碼。才重新被激活工作，捕捉下一個錯誤代碼。 可以從可以從ECCECC讀取的數據來分析屬于何種錯誤以及錯誤產生的讀取的數據來分析屬于何種錯誤以及錯誤產生的位置，從而為調試工作提供了方便。位置，從而為調試工作提供了方便。 SJA1000SJA1000的應用電路的應用電路 SJA1000SJA1000與以下芯片或電路組合，構成與以下芯片或電路組合，構成CANCAN應用節(jié)點應用節(jié)點 微控制器微控制器CPUCPU 總線收發(fā)器總線收發(fā)器 晶振、電源、復位電路晶振、電源、復位電路 其它測量控制電路其它測量控制電路 SJA1000的應用電路其它與其它與CANCAN通信相關的器件通信相關的器件 I

27、NTEL 82527CANINTEL 82527CAN通信控制器，支持通信控制器，支持CAN 2.0BCAN 2.0B規(guī)范規(guī)范 帶帶CANCAN通信控制器的通信控制器的8 8位微控制器位微控制器 P8XC592P8XC592 具有微控制器具有微控制器P8XC552P8XC552和和CANCAN通信控制器通信控制器82C20082C200的功能組合的功能組合 帶帶CANCAN通信控制器的通信控制器的1616位微控制器位微控制器 87C196CA/CB87C196CA/CB P51XA-C3P51XA-C3 CANCAN總線收發(fā)接口器件總線收發(fā)接口器件82C25082C250 CANCAN總線總線

28、I/OI/O器件器件82C15082C150CANCAN總線收發(fā)接口器件總線收發(fā)接口器件82C25082C250 82C25082C250是是CANCAN通信控制器與物理總線之間的接口，通信控制器與物理總線之間的接口，器件可以提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。器件可以提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。82C25082C250的主要特性如下：的主要特性如下： 與與ISO/DIS 11898ISO/DIS 11898標準全兼容標準全兼容 高速性（最高可達高速性（最高可達1Mbps1Mbps） 具有抗汽車環(huán)境下瞬間干擾的能力具有抗汽車環(huán)境下瞬間干擾的能力 降低射頻干擾的斜率控制降低射頻干擾的斜率控制 熱

29、保護熱保護 總線與電源及地之間的短路保護總線與電源及地之間的短路保護 低電流待機方式低電流待機方式 掉電自動關閉輸出掉電自動關閉輸出 可支持多達可支持多達110110個節(jié)點相連接個節(jié)點相連接 對于對于CANCAN控制器及帶有控制器及帶有CANCAN總線接口的器件，總線接口的器件，82C25082C250并不是必須使用的器件，因為多數并不是必須使用的器件，因為多數CANCAN控制器均具有配置靈活的收發(fā)接口并允許總線控制器均具有配置靈活的收發(fā)接口并允許總線故障，只是驅動能力一般只允許故障，只是驅動能力一般只允許20203030個節(jié)點個節(jié)點連接在一條總線上。連接在一條總線上。 而而82C25082C

30、250支持多達支持多達110110個節(jié)點，并能以個節(jié)點，并能以1Mbps1Mbps的的速率工作于惡劣電氣環(huán)境速率工作于惡劣電氣環(huán)境CANCAN總線總線I/OI/O器件器件82C15082C150 82C15082C150是一種具有是一種具有CANCAN總線接口的模擬和數字總線接口的模擬和數字I/OI/O器件，器件，可用于傳感器、執(zhí)行器接口。主要功能包括：可用于傳感器、執(zhí)行器接口。主要功能包括： CANCAN接接口功能和口功能和I/OI/O功能功能 CANCAN接口功能接口功能 符合具有嚴格的位定時的符合具有嚴格的位定時的CANCAN技術規(guī)范技術規(guī)范2.0A2.0A和和2.0B2.0B 全集成內

31、部時鐘振蕩器（不需要晶振），位速率為全集成內部時鐘振蕩器（不需要晶振），位速率為20K125Kbit/s20K125Kbit/s 具有位速率自動檢測和校正功能具有位速率自動檢測和校正功能 由由4 4個可編程標識符位，在一個個可編程標識符位，在一個CANCAN總線系統上最多可連接總線系統上最多可連接1616個個82C15082C150 支持總線故障自動恢復支持總線故障自動恢復 具有通過具有通過CANCAN總線喚醒功能的睡眠方式總線喚醒功能的睡眠方式 帶有帶有CANCAN總線差分輸入比較器和輸出驅動器總線差分輸入比較器和輸出驅動器 I/OI/O功能功能 1616條可配置的數字及模擬條可配置的數字及

32、模擬I/OI/O口線口線 每條每條I/OI/O口線均可單獨配置，包括口線均可單獨配置，包括I/OI/O方向，口模方向，口模式和輸入跳變的檢測功能式和輸入跳變的檢測功能 在用作數字輸入時，可設置為由輸入端變化引起在用作數字輸入時，可設置為由輸入端變化引起CANCAN報文自動發(fā)送報文自動發(fā)送 兩個分辨率為兩個分辨率為1010位的準模擬量（分配脈沖調制位的準模擬量（分配脈沖調制PDMPDM）輸出輸出 具有具有6 6路模擬輸入通道的路模擬輸入通道的1010位位A/DA/D轉換器轉換器 兩個通用比較器兩個通用比較器CANCAN總線總線I/OI/O器件器件82C15082C150的應用的應用TOPFETT

33、OPFETM電機燈模擬傳感器開關量可配置片上系統可配置片上系統TA7V05TA7V05 TA7VTA7V是一個完整的是一個完整的3232位現場可配置片上系統，集位現場可配置片上系統，集成了廣泛流行的成了廣泛流行的3232位位ARM7 ARM7 處理器內核、可編程邏處理器內核、可編程邏輯、存儲子系統和專用內部總線輯、存儲子系統和專用內部總線 適合于工業(yè)現場和控制領域的應用適合于工業(yè)現場和控制領域的應用 具備功能豐富的具備功能豐富的FastChipFastChip開發(fā)套件，為開發(fā)、設開發(fā)套件，為開發(fā)、設計人員提供一個靈活的可配置平臺，能快速地開計人員提供一個靈活的可配置平臺，能快速地開發(fā)出自定制的

34、嵌入式應用系統發(fā)出自定制的嵌入式應用系統 TA7VTA7V的主要性能的主要性能 高性能、低功耗的高性能、低功耗的3232位位ARM7ARM7處理器處理器 支持實時操作系統，可實現源碼級調試。支持實時操作系統，可實現源碼級調試。 集成了集成了10/100M10/100M以太網以太網 為發(fā)送接收內建了為發(fā)送接收內建了2KB FIFO2KB FIFO緩存，支持緩存，支持3 3個以上個以上MACMAC地址地址 集成了集成了CAN2.0BCAN2.0B控制器控制器 帶有優(yōu)先級仲裁，帶有優(yōu)先級仲裁，1616個接收緩沖器，個接收緩沖器，8 8個發(fā)送報文存儲個發(fā)送報文存儲器。器。 報文濾波支持報文濾波支持De

35、viceNetDeviceNet和和CanOPENCanOPEN協議協議 集成了集成了USB1.1USB1.1控制器控制器 支持最高速率為支持最高速率為12M12M的通用串行總線的通用串行總線 2 2個個UARTUART通用異步收發(fā)接口，可配置成通用異步收發(fā)接口，可配置成RS-232RS-232、RS-485RS-485等等通信接口通信接口 相當于相當于64006400個個FPGAFPGA門陣列的可配置系統邏輯（門陣列的可配置系統邏輯（CSL CSL Configurable System LogicConfigurable System Logic）矩陣；支持標準邏輯設計）矩陣；支持標準邏輯

36、設計工具，可實現快速加法器、乘法器、邏輯運算、計數器工具，可實現快速加法器、乘法器、邏輯運算、計數器等專用電路等專用電路 32KB32KB內部高速暫存內部高速暫存SRAMSRAM、8KB8KB混合指令混合指令/ /數據緩存，支持數據緩存，支持外部外部EEPROMEEPROM、FlashFlash、SDRAMSDRAM內存子系統，支持內存子系統，支持JTAGJTAG接口接口實時調試功能實時調試功能 8 8通道通道1010位位ADCADC，多功能定時器陣列（，多功能定時器陣列（Multi-Function Multi-Function Timer ArrayTimer Array），豐富的可編程）

37、，豐富的可編程PIOPIO接口接口FastChipFastChip 配套開發(fā)工具配套開發(fā)工具FastChipFastChip中包括中包括TriscendTriscend軟模塊庫軟模塊庫 可直接在可直接在FastChipFastChip編輯界面上配置這些軟模塊，實現編輯界面上配置這些軟模塊，實現不同功能的靈活設計，系統開發(fā)的可靠性高。不同功能的靈活設計，系統開發(fā)的可靠性高。 允許設計人員導入利用第三方工具生成的用戶自定義允許設計人員導入利用第三方工具生成的用戶自定義的網表文件，作為的網表文件，作為FastChipFastChip的新模塊，用于系統配置的新模塊，用于系統配置 TA7V05TA7V0

38、5支持支持Red HatRed Hat、uCLinuxuCLinux和和uC/OSuC/OS等嵌入式操作系等嵌入式操作系統統 用戶可根據系統開發(fā)的需要和特點，選擇適當的操作系統用戶可根據系統開發(fā)的需要和特點，選擇適當的操作系統, ,編編寫應用程序并下載到開發(fā)板上寫應用程序并下載到開發(fā)板上 TA7VTA7V的工業(yè)總線的工業(yè)總線“網關網關”功能功能 由于由于TA7VTA7V配備了配備了UARTUART、USB1.1USB1.1、CAN2.0BCAN2.0B、以太、以太網等廣泛流行的工業(yè)總線標準接口，可根據實際網等廣泛流行的工業(yè)總線標準接口，可根據實際要求在短時期內實現自定制的以太網橋，為工業(yè)要求在

39、短時期內實現自定制的以太網橋，為工業(yè)控制設備的控制設備的InternetInternet接入提供了方便可行的解決接入提供了方便可行的解決方案，方案， 利用利用TA7VTA7V自帶的設備驅動程序和豐富的自帶的設備驅動程序和豐富的APIAPI函數函數可以縮短應用開發(fā)周期。可以縮短應用開發(fā)周期。 該款芯片可以作為工業(yè)總線互聯、工業(yè)總線接入該款芯片可以作為工業(yè)總線互聯、工業(yè)總線接入InternetInternet的的“網關網關”，可作為嵌入式網關的芯片，可作為嵌入式網關的芯片 利用片上可編程利用片上可編程PIOPIO通道、通道、ADCADC通道，實現通道，實現離散、模擬參數的輸入、輸出離散、模擬參數的

40、輸入、輸出 還可以利用系統內部的還可以利用系統內部的CSLCSL邏輯和片上資源邏輯和片上資源實現電機驅動、實現電機驅動、PLCPLC和和PIDPID等復雜的控制功等復雜的控制功能，可作為工業(yè)控制現場的主控制器和網能，可作為工業(yè)控制現場的主控制器和網絡連接設備的核心芯片絡連接設備的核心芯片。 CANCAN總線上測控數據的遠程監(jiān)控總線上測控數據的遠程監(jiān)控 CANCAN網段上的測控節(jié)點通過網段上的測控節(jié)點通過TA7VTA7V上的上的CAN2.0BCAN2.0B接口與接口與片上系統交換數據，存入片上系統交換數據，存入TA7VTA7V的內存或相應的變量的內存或相應的變量中中 TA7TA7內存中測控數據可

41、打包為以太網幀，再通過內存中測控數據可打包為以太網幀，再通過TA7VTA7V上的以太網接口發(fā)送到以太網上上的以太網接口發(fā)送到以太網上 這里的這里的TA7VTA7V并不是嚴格意義上的網關，只是不同協并不是嚴格意義上的網關，只是不同協議網段間的數據轉發(fā)通道。議網段間的數據轉發(fā)通道。 通過數據交換的通過數據交換的B/SB/S（瀏覽器（瀏覽器/ /服務器）模式，用戶服務器）模式，用戶不必親臨現場就可以對現場的不必親臨現場就可以對現場的CANCAN總線數據進行監(jiān)控，總線數據進行監(jiān)控，達到了遠程監(jiān)控的目的。達到了遠程監(jiān)控的目的。 在在ARM7ARM7處理器中植入處理器中植入uCLinuxuCLinux操作

42、系統，而操作系統，而uCLinuxuCLinux支持支持Web Web 功能，其功能，其Boa Web ServerBoa Web Server是一是一個單任務的個單任務的HTTPHTTP服務器，可實現動態(tài)服務器，可實現動態(tài)Web Web 用戶通過提交表單的方式發(fā)出用戶通過提交表單的方式發(fā)出HTMLHTML請求，服務器請求，服務器端接收此請求后執(zhí)行相應的端接收此請求后執(zhí)行相應的CGICGI程序，根據用戶程序，根據用戶的表單請求進行數據存取處理，并生成動態(tài)的表單請求進行數據存取處理，并生成動態(tài)HTMLHTML文件加載這些數據信息，并返回給瀏覽器，完成文件加載這些數據信息，并返回給瀏覽器，完成一次

43、信息交互一次信息交互 用戶只需編寫服務器端的相關用戶只需編寫服務器端的相關CGICGI程序，對程序，對uCLinux uCLinux 內核和應用程序重新編譯后，把映像文內核和應用程序重新編譯后，把映像文件下載到件下載到FlashFlash存儲器，就可以實現嵌入式系統存儲器，就可以實現嵌入式系統的的WebWeb服務功能。服務功能。 利用利用TA7V05TA7V05片上系統的嵌入式片上系統的嵌入式WebWeb方式，可以很方式，可以很方便地實現以太網和方便地實現以太網和CANCAN總線的互聯，并具有體總線的互聯，并具有體積小、可靠性高、易于增加其他控制功能的優(yōu)積小、可靠性高、易于增加其他控制功能的優(yōu)

44、點，是點，是CANCAN總線實現遠程監(jiān)控的理想解決方案。總線實現遠程監(jiān)控的理想解決方案。 TA7VTA7V有功能強大的邏輯功能模塊；豐富的有功能強大的邏輯功能模塊；豐富的I/OI/O接接口可實現電機驅動、儀表設備等功能，還具有口可實現電機驅動、儀表設備等功能，還具有多種工業(yè)總線接口，在工業(yè)控制領域具有良好多種工業(yè)總線接口，在工業(yè)控制領域具有良好的應用前景。的應用前景。 工業(yè)現場設備的網絡化和智能化是技術發(fā)展的工業(yè)現場設備的網絡化和智能化是技術發(fā)展的必然趨勢必然趨勢 ，以片上系統為代表的嵌入式系統將，以片上系統為代表的嵌入式系統將在工業(yè)控制中發(fā)揮更大的作用在工業(yè)控制中發(fā)揮更大的作用 車身控制器硬

45、件設計車身控制器硬件設計 車身控制器設計要求車身控制器設計要求 功能要求：如車身部件的正常工作、數據通信、功能要求：如車身部件的正常工作、數據通信、提供診斷信息提供診斷信息 工程要求：如工作溫度、防干擾性、尺寸要求、工程要求：如工作溫度、防干擾性、尺寸要求、耐磨性等耐磨性等 客戶的特定要求：如對電源、微處理器、輸入客戶的特定要求：如對電源、微處理器、輸入輸出點定義輸出點定義 看門狗電源復位32位ARM7CPU存儲單元A7V片上系統車身車身控制器控制器437數字信號模擬信號PIOADC模塊DI模塊AI模塊傳感器/開關RS232UART系統系統標定標定JTAGPC機PIOMCU配置配置+3.3V+

46、5V+12V電壓調電壓調理模塊理模塊SPILCD顯示CAN控制器CAN收發(fā)器CAN121613PIOPIOPIO大功率DO模塊大功率DO模塊大功率DO模塊照明、空調大功率設備狀態(tài)指示等中功率設備儀表盤等小功率設備車身控制節(jié)點的數據通信車身控制節(jié)點的數據通信 車輛啟動時的自檢車輛啟動時的自檢 中央控制單元向各個模塊發(fā)送自檢命令，并收集各個中央控制單元向各個模塊發(fā)送自檢命令，并收集各個模塊的返回信息。通過分析處理，及時發(fā)現和解決問模塊的返回信息。通過分析處理，及時發(fā)現和解決問題。題。 周期性數據刷新周期性數據刷新 控制器單元可以定期向功能模塊采集車門是否關閉、控制器單元可以定期向功能模塊采集車門是

47、否關閉、車鎖是否上鎖、車窗的停止位置、座椅的電機狀態(tài)、車鎖是否上鎖、車窗的停止位置、座椅的電機狀態(tài)、室內溫度、通風狀態(tài)等狀態(tài)信息。室內溫度、通風狀態(tài)等狀態(tài)信息。 運行過程中監(jiān)視運行過程中監(jiān)視 監(jiān)視總線上報文幀的收發(fā)情況，如發(fā)現總線異常，自監(jiān)視總線上報文幀的收發(fā)情況，如發(fā)現總線異常，自動作出緊急處理，給駕駛人員發(fā)出報警等。動作出緊急處理，給駕駛人員發(fā)出報警等。CAN通信的時間觸發(fā)通信的時間觸發(fā)（Time Triggered communication CANCAN采用的非破壞性總線仲裁技術，本質上采用的非破壞性總線仲裁技術，本質上屬于以事件觸發(fā)的通信方式屬于以事件觸發(fā)的通信方式 其通信具有某種程

48、度的非確定性，無法從根本上其通信具有某種程度的非確定性，無法從根本上保證數據的實時傳輸保證數據的實時傳輸 由時間觸發(fā)的通信協議，其網絡調度具有確由時間觸發(fā)的通信協議，其網絡調度具有確定性、實時性定性、實時性 為滿足汽車控制網絡數據通信的實時性要求為滿足汽車控制網絡數據通信的實時性要求而開發(fā)了如而開發(fā)了如TTCANTTCAN、FTTCANFTTCAN等等 能及時傳送控制網絡的各種數據能及時傳送控制網絡的各種數據TT-CAN（ Time Triggered communication on CAN） TT-CANTT-CAN是對是對CANCAN擴展而形成的實時控制協議擴展而形成的實時控制協議 在在

49、CANCAN的物理層和數據鏈路層上添加了一個會話層的物理層和數據鏈路層上添加了一個會話層 TT-CANTT-CAN已被國際標準化組織接收為已被國際標準化組織接收為ISO11898-4ISO11898-4規(guī)范規(guī)范 ISO11898-4ISO11898-4規(guī)定了兩種規(guī)定了兩種TT-CANTT-CAN： 基于時間主節(jié)點（基于時間主節(jié)點（Time masterTime master）的時間觸發(fā)）的時間觸發(fā)CANCAN協議。協議。 建立全局同步時基（建立全局同步時基（Time baseTime base）的時間觸發(fā)）的時間觸發(fā)CANCAN協議。協議。 傳輸列6傳輸列5傳輸列4傳輸列3傳輸列2傳輸列1全局

50、時間基本周期基本周期基本周期基本周期參考報文報文6報文4報文1參考報文報文5報文4報文1參考報文仲裁窗口仲裁窗口報文1報文6報文7備用窗口報文3報文3報文3報文4報文4報文2參考報文備用窗口仲裁窗口報文1報文5報文3報文2獨占窗口FTT-CAN (Flexible TT-CAN)FTT-CANFTT-CAN的最大特點是可根據需求在線修改網絡策略的最大特點是可根據需求在線修改網絡策略 適合于子系統之間異步訪問總線的應用場合適合于子系統之間異步訪問總線的應用場合 用于導航控制、用于導航控制、ABSABS等。等。FTT-CANFTT-CAN的通信特點的通信特點 采用單主多從結構采用單主多從結構 由主

51、節(jié)點同步系統時鐘由主節(jié)點同步系統時鐘 總線時間由無限循環(huán)的基本周期組成總線時間由無限循環(huán)的基本周期組成 每個基本周期起點發(fā)送表示基本周期開始的觸發(fā)報文（每個基本周期起點發(fā)送表示基本周期開始的觸發(fā)報文（Trigger messageTrigger message） 基本周期分為同步報文窗口和異步報文窗口，基本周期分為同步報文窗口和異步報文窗口， 同步報文窗口用于傳輸周期性報文；同步報文窗口用于傳輸周期性報文； 同步報文的數據域中包括有觸發(fā)通信的調度信息，如同步窗口的起始時刻點、同步報文的數據域中包括有觸發(fā)通信的調度信息，如同步窗口的起始時刻點、在此周期里需要傳輸的報文等。在此周期里需要傳輸的報文

52、等。 在基本周期異步報文窗口用于傳輸非周期性報文，用于傳輸報警、診斷等非在基本周期異步報文窗口用于傳輸非周期性報文，用于傳輸報警、診斷等非實時性的信息。實時性的信息。FTT-CANFTT-CAN采用面向基本周期、而非面向每個報文的方式采用面向基本周期、而非面向每個報文的方式TTP/C（Time Triggered Protocol） TTPTTP是時間觸發(fā)協議的縮寫，是時間觸發(fā)協議的縮寫，C C代表代表SAESAE的網絡級別的網絡級別Class CClass C。 TTP/CTTP/C屬于實時、容錯、確定性的協議，采用基于時分多路屬于實時、容錯、確定性的協議，采用基于時分多路訪問（訪問（TDM

53、ATDMA）的總線訪問方式。即所有總線活動基于事先規(guī)）的總線訪問方式。即所有總線活動基于事先規(guī)定的時刻點進行。因此，每個節(jié)點需要準確的全局時間基準，定的時刻點進行。因此，每個節(jié)點需要準確的全局時間基準，而且而且TTP/CTTP/C通信協議能提供容錯的時鐘同步。通信協議能提供容錯的時鐘同步。 在在TDMATDMA總線訪問中，每個通信控制器在時間軸上將分配到屬總線訪問中，每個通信控制器在時間軸上將分配到屬于自己的時隙（于自己的時隙（Time slotTime slot），用于傳輸自己的報文。事先），用于傳輸自己的報文。事先規(guī)定好每個報文的傳輸時刻點?？偩€上的所有節(jié)點知道某一規(guī)定好每個報文的傳輸時刻

54、點?？偩€上的所有節(jié)點知道某一節(jié)點發(fā)送報文的時刻點。通過比較事先規(guī)定好的報文接收時節(jié)點發(fā)送報文的時刻點。通過比較事先規(guī)定好的報文接收時刻點和實際接收時刻，接收報文的節(jié)點可以簡單地進行時鐘刻點和實際接收時刻，接收報文的節(jié)點可以簡單地進行時鐘同步的校正。并可以預測每個報文的最大傳輸延遲時間，保同步的校正。并可以預測每個報文的最大傳輸延遲時間，保證高實時性通信的要求。證高實時性通信的要求。 ByteFlight ByteFlightByteFlight是寶馬公司發(fā)布的總線標準，主要應用于安全氣是寶馬公司發(fā)布的總線標準，主要應用于安全氣囊、安全帶等高性能汽車控制領域和一些航空領域。囊、安全帶等高性能汽車

55、控制領域和一些航空領域。 ByteFlightByteFlight的數據通信采用的數據通信采用FTDMAFTDMA柔性時分多路訪問柔性時分多路訪問（Flexible Time Division Multiple AccessFlexible Time Division Multiple Access）的媒體訪問）的媒體訪問方式。一個同步主控制器周期性地發(fā)送同步脈沖，網絡上的方式。一個同步主控制器周期性地發(fā)送同步脈沖，網絡上的其他節(jié)點基于此脈沖同步本地時鐘。連續(xù)兩個同步脈沖之間其他節(jié)點基于此脈沖同步本地時鐘。連續(xù)兩個同步脈沖之間的時間間隔是一個周期時間（的時間間隔是一個周期時間（Cycle timeCycle time），每個周期時間），每