汽車(chē)前照燈CAN總線(xiàn)多路傳輸系統的研究與設計

摘要：為代替傳統繁雜的汽車(chē)線(xiàn)束，汽車(chē)CAN總線(xiàn)應運而生。以CAN總線(xiàn)為基礎，結合51系列單片機技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)了汽車(chē)前照燈的CAN總線(xiàn)多路傳輸系統。按照整體結構進(jìn)行了CAN總線(xiàn)傳輸節點(diǎn)的軟件設計，設計出并口CAN適配卡，通過(guò)編寫(xiě)動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL)，向上層應用軟件提供讀／寫(xiě)函數接口，實(shí)現了上位機與下位機的通信。該設計使得傳統線(xiàn)束大大簡(jiǎn)化，可靠性得到了極大提高，有效節約了線(xiàn)束安裝空間。
關(guān)鍵詞：前照燈；CAN總線(xiàn)；多路傳輸系統；單片機

0 引言
CAN(Controller Area Network)數據總線(xiàn)是一種適用于汽車(chē)環(huán)境的汽車(chē)局域網(wǎng)。它屬于多路傳輸系統中的一種，是由德國博世(Bosch)公司在20世紀80年代初為解決現代汽車(chē)中眾多的控制單元與測試儀器之間的數據交換而應用開(kāi)發(fā)的一種串行通信協(xié)議。目前，在汽車(chē)設計領(lǐng)域中，CAN幾乎成了一種必須采用的技術(shù)手段，尤其是在歐洲，如奔馳、寶馬、保時(shí)捷等都采用CAN總線(xiàn)實(shí)現汽車(chē)內部控制系統與各檢測和執行機構間的數據通信。此外，美國汽車(chē)廠(chǎng)也將控制器聯(lián)網(wǎng)系統逐步由 Class2過(guò)渡到CAN。CAN國際標準只定義了物理層和數據鏈路層，實(shí)際應用中，一些廠(chǎng)家和公司又定義了相應的應用層規范，使CAN的應用更加廣泛和可靠。
CAN信號傳輸介質(zhì)為普通雙絞線(xiàn)，通信速率最高可達1 Mbps／40 m，直接傳輸距離可達10 km／5 Kbps。CAN的信號傳輸采用短幀結構，每一幀的有效字節數為8個(gè)，因而傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，由于其采用CRC-16的校驗方式，誤碼率僅為 3×10-5。當節點(diǎn)嚴重錯誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能，以切斷該節點(diǎn)與總線(xiàn)的聯(lián)系，使通信線(xiàn)上的其他節點(diǎn)機通信不受影響，具有較強的抗干擾能力?？刂破骶植烤W(wǎng)(CAN)屬于現場(chǎng)總線(xiàn)范疇，它是一種有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制的串行通訊網(wǎng)絡(luò )。
CAN作為汽車(chē)環(huán)境中的微控制器通訊，在車(chē)載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )。比如：發(fā)動(dòng)機管理系統、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統中，均嵌入CAN控制裝置。但是CAN總線(xiàn)多路傳輸系統還沒(méi)有實(shí)際應用到汽車(chē)前照燈。傳統的汽車(chē)系統布線(xiàn)工作量很大，一旦線(xiàn)路發(fā)現故障，診斷工作十分困難，同時(shí)由于數據傳輸線(xiàn)很長(cháng)，導致傳輸速度下降，可靠性、實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題。CAN總線(xiàn)技術(shù)作為最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一，依靠其可靠性高，適應環(huán)境能力強，糾錯能力突出，性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)成為解決這一問(wèn)題的新選擇。正是基于這種研究背景，本文研究并開(kāi)發(fā)出了基于CAN總線(xiàn)的汽車(chē)前照燈多路傳輸系統。

1 CAN控制器SJAl000
1．1 SJAl000的硬件結構和功能
CAN的通信協(xié)議主要由CAN控制器完成。CAN控制器主要由實(shí)現CAN總線(xiàn)協(xié)議部分和微控制器接口部分組成。不同型號的CAN總線(xiàn)通信控制器，實(shí)現 CAN協(xié)議部分電路的結構和功能大都相同，而與微控制器接口部分的結構及方式存在一些差異。SJAl000是一種獨立CAN控制器，是PHILIPS公司首推新一代控制器。支持CAN 2．0B協(xié)議。
SJAl000的主要特性如下：
器件管腳和電器特性均和PCA82C200兼容；時(shí)鐘頻率24 MHz；支持CAN協(xié)議2．O標準位速率可達l Mb／s；同時(shí)支持11位標識符和29位標識符；擴展的接收緩沖器(增至64 B，PCA82C200只有20個(gè)字節)；對不同微處理器的接口；可編程的CAN驅動(dòng)器輸出。
SJAl000具有兩種工作模式：基本模式和Peli模式。其中基本模式符合CAN協(xié)議2．0A標準，和PCA82C200兼容。設置時(shí)鐘分頻器(CDR：Clock divider Register)的最高位模式選擇位(CDR．7)，可在基本模式和Peli模式之間切換。
1．2 CAN收發(fā)器82C250的硬件結構和功能
82C250是CAN控制器與物理總線(xiàn)間的接口，最初主要應用于汽車(chē)高速控制場(chǎng)合。它向總線(xiàn)提供了差動(dòng)的發(fā)送能力，向CAN控制器提供了差動(dòng)的接收能力。
82C250主要特性如下：與ISO／DISll898標準兼容；高速(最高可達1 Mb／s)；具有抗汽車(chē)環(huán)境下的瞬間干擾，保護總線(xiàn)能力；降低射頻干擾(Radio Frequency Interference，RFI)的斜率(slope)控制；熱防護；防護電池與地之間發(fā)生短路；低電流待機方式；某一個(gè)節點(diǎn)掉電不會(huì )影響總線(xiàn)；可有 110個(gè)節點(diǎn)相連接。