CAN總線(xiàn)在汽車(chē)行駛記錄儀中的應用

摘要：傳統汽車(chē)行駛記錄儀由于采集信號多，信號傳輸復雜，往往不能保證終端獲取數據的準確性。將CAN總線(xiàn)應用到汽車(chē)行駛記錄儀設計中，采 用了CAN總線(xiàn)控制器SJA1000，CAN總線(xiàn)收發(fā)器TJAl050，實(shí)現了汽車(chē)行駛記錄儀間的遠程多點(diǎn)數據通信。給出了汽車(chē)行駛記錄儀CAN總線(xiàn)接口 電路硬件設計原理和軟件設計流程。CAN總線(xiàn)的使用，提高了汽車(chē)行駛記錄儀的穩定性，使得汽車(chē)行駛記錄儀數據傳輸更為可靠，使用更為方便。
關(guān)鍵詞：CAN總線(xiàn)；汽車(chē)行駛記錄儀；SJAl000；CAN控制器；CAN總線(xiàn)收發(fā)器

汽車(chē)行駛記錄儀(vehicle traveling data recorder)是安裝在車(chē)輛上，能夠記錄、存儲、顯示、打印車(chē)輛運行速度、時(shí)間、里程以及有關(guān)車(chē)輛行駛的其他狀態(tài)信息，并可通過(guò)接口實(shí)現數據輸出的數 字式電子記錄裝置，俗稱(chēng)汽車(chē)黑匣子。汽車(chē)行駛記錄儀的使用對遏制疲勞駕駛、車(chē)輛超速等交通違章、約束駕駛人員的不良駕駛行為、保障車(chē)輛行駛安全以及道路交 通事故的分析鑒定具有重要的作用。
汽車(chē)行駛記錄儀(以下簡(jiǎn)稱(chēng)記錄儀)由汽車(chē)行駛記錄儀的主機部分和計算機終端的數據分析軟件部分構成。主機部分是記錄儀的核心，主要完成車(chē)輛行駛數據的采 集、記錄和存儲。傳統的汽車(chē)行駛記錄儀由于采樣信號很多，信號采集很復雜，需要很多連接線(xiàn)，為了保證采集信號的準確性，采集到的信號還要經(jīng)過(guò)放大電路和濾 波電路進(jìn)行處理，如果各級電路之間電氣特性匹配不好就會(huì )影響記錄儀信號采集的準確性，甚至有時(shí)還會(huì )影響到汽車(chē)其他系統的正常工作。
計算機終端的數據分析軟件主要實(shí)現對汽車(chē)行駛中諸如速度、壓力等數據的分析和處理，因此記錄儀采集的信號必須與計算機終端、外圍報警模塊、人機接口模塊等 進(jìn)行數據傳輸。標準的RS232串行通信是一種成熟穩定的通信方式，也是汽車(chē)行駛記錄儀國家標準規定的必須具有的通信方式。但RS232串行通訊信距離 短，只能進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)通訊，不能直接組建多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò )。為了延長(cháng)RS232的通信距離，并將RS232節
點(diǎn)組成通訊網(wǎng)絡(luò )，就需要將RS232串行通信接口轉換成CAN總線(xiàn)接口，以CAN總線(xiàn)形式構成遠程多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò )。
CAN總線(xiàn)的應用使汽車(chē)行駛記錄儀通過(guò)接口直接從CAN總線(xiàn)上讀取相應信號，因而不會(huì )影響其他系統的正常工作；同時(shí)CAN總線(xiàn)具有數據傳遞可靠性很高的優(yōu)點(diǎn)，也使得其數據準確性得以保障。

1 CAN總線(xiàn)特點(diǎn)
控制器區域網(wǎng)(Controller Area Metwork，CAN)總線(xiàn)是一種多主機局部網(wǎng)。CAN總線(xiàn)規范已被國際標準化組織(ISO)制定為國際標準。C-AN總線(xiàn)屬于總線(xiàn)式串行通信網(wǎng)絡(luò )，由 于采用了許多新技術(shù)和獨特設計，因而具有以下特點(diǎn)：1)總線(xiàn)以多主方式工作，通信方式靈活，且不用占地址等節點(diǎn)信息；2)CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)信息分不 同的優(yōu)先級，可滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求；3)采用非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò )負載很重的情況下也不會(huì )出現網(wǎng)絡(luò )癱瘓的情況；4)只需通過(guò)報文濾波即可實(shí)現點(diǎn)對 點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數據，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的“調度”；5)直接通信距離最遠可達10 km(速率5 Kb／s以下)；6)通信速率最高可達1 Mb／s(此時(shí)通信距離最長(cháng)為40 m)；7)每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數據出錯率極低；8)CAN總線(xiàn)節點(diǎn)在錯誤嚴重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出的功能，以使總線(xiàn)上的其 他節點(diǎn)的操作不受影響。

2 CAN總線(xiàn)接口硬件電路設計原理
CAN總線(xiàn)是一種多主總線(xiàn)，可將汽車(chē)行駛記錄儀作為汽車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)節點(diǎn)，在系統中與計算機終端相連的節點(diǎn)是主節點(diǎn)，其他節點(diǎn)是從節點(diǎn)。理論上，主節 點(diǎn)可以有多個(gè)。在簡(jiǎn)單的系統中，一般只設置1個(gè)主節點(diǎn)，完成主節點(diǎn)向從節點(diǎn)發(fā)送配置數據、主節點(diǎn)向從節點(diǎn)請求當前工作狀態(tài)、當前數據以及數據管理等工作。 從節點(diǎn)根據應用的需要完成不同的功能，如現場(chǎng)數據的采集、設備控制和驅動(dòng)等，并能實(shí)現上傳數據和接收數據等通信功能。
主節點(diǎn)由PC機、CAN接口電路、上位機接口軟件等組成。CAN接口電路實(shí)現了以CAN總線(xiàn)上從節點(diǎn)和上位機之間的通信，CAN接口電路原理框圖如圖1所示。

CAN接口電路以PHILIPS公司的P89C52微控制器作為核心處理器，負責對CAN總線(xiàn)控制器初始化，并通過(guò)數據總線(xiàn)對CAN控制器進(jìn)行讀／寫(xiě)控 制，實(shí)現CAN網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)中信息的收發(fā)，從而實(shí)現對現場(chǎng)的控制；通過(guò)MAX232與PC機實(shí)現串行通信，由PC機發(fā)送的數據寫(xiě)到微控制器中，再由微控制器 的。I／O口和控制信號線(xiàn)將數據寫(xiě)入CAN控制器，通過(guò)CAN收發(fā)器向CAN總線(xiàn)發(fā)送；CAN總線(xiàn)上，需要上傳給主節點(diǎn)的數據，經(jīng)CAN收發(fā)器寫(xiě)入CAN 控制器，通過(guò)中斷信號提醒微控制器讀取，再由RS-232接口上傳給PC機。在CAN總線(xiàn)的兩端，需要接一個(gè)120 Ω的匹配電阻，以提高數據通信的抗干擾能力及整體可靠性。