CAN通信網(wǎng)在汽車(chē)中的應用研究

電控單元(ECU)連接至總線(xiàn)的電路是通過(guò)CAN物理層實(shí)現的，在實(shí)際應用中ECU的總數將受限于總線(xiàn)上的電氣負載。物理層按照網(wǎng)絡(luò )標準規范模型劃分有三種功能：物理信號完成與位表示、定時(shí)和同步相關(guān)的功能；物理媒體附屬裝置完成總線(xiàn)發(fā)送/接收功能并提供總線(xiàn)故障檢測方法；媒體相關(guān)接口完成物理層的機械和電氣接口。

4CAN總線(xiàn)的應用及其接口設計

4.1汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )設計

除了命令和清求信息外，汽車(chē)的一些基本狀態(tài)信息(如發(fā)動(dòng)機轉速、車(chē)輪轉速、冷卻水溫度等)是大部分控制單元必須獲取的數據，控制單元采用廣播發(fā)式向總線(xiàn)發(fā)送。如果在同一時(shí)刻所有控制單元都向總線(xiàn)發(fā)送數據，將發(fā)生總線(xiàn)數據沖突，此時(shí)，CAN總線(xiàn)協(xié)議提出用標識符識別數據優(yōu)先權的總線(xiàn)仲裁。表2列出了汽車(chē)各電控單元產(chǎn)生及發(fā)送的數據類(lèi)型，及其他各單元對這些信息共享地程序。

油量位置和轉速信號具有較高的優(yōu)先級，是因為它們的實(shí)時(shí)性要求強，并直接影響發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性、經(jīng)濟性和排放性能。

4.2CAN接口設計

本研究中，CAN總線(xiàn)被成功地用于電控柴油機標定系統，采用單片機系統與CAN控制器組成CAN標準接口。

目前，CAN總線(xiàn)芯片有很多種，如PHILIPSSJA1000、INTEL82526、MOTOROLA68HC05、SIEMENSC167C等。

本文電路設計中選用SJA1000作為CAN控制器芯片，ECU的應用層由微處理器提供。連接各種類(lèi)型微處理器的CAN控制器SJA1000可完成物理層和數據鏈路層的所用功能，適用于汽車(chē)及一般工業(yè)環(huán)境，不但可以減少導線(xiàn)連接，并能增強診斷和監控能力。
CAN節點(diǎn)通信接口的硬件設計如圖3所示。設計中，分別將微處理器的地址線(xiàn)、數據線(xiàn)和控制線(xiàn)引出，通過(guò)地址分配與片選對CAN控制器SJA1000進(jìn)行操作?？偩€(xiàn)數據信號采用高速線(xiàn)性光耦6N137隔離，電源信號為＋5V的DC－DC隔離模塊，增強系統硬件利用抗干擾措施。82C250是CAN控制器和物理層總線(xiàn)之間的接口，具有抗汽車(chē)環(huán)境下的瞬間干擾、保護總線(xiàn)的能力。該器件可以提供對總線(xiàn)的差分發(fā)送能力和差分接收能力，與ISO/DIS11898標準完全兼容。

3CAN接口硬件電路設計

當通過(guò)濾波驗收的數據報文被接收后，將有兩種操作方式。一種是查詢(xún)方式，查詢(xún)接收狀態(tài)位被置高表示接收緩存器有數據；另一種是中斷方式，若接收中斷開(kāi)放位允許，則產(chǎn)生觸發(fā)中斷。由于SJA1000內部具有64bit接收緩沖器，對總線(xiàn)數據具有一定的緩存能力。通常系統采用主程序查詢(xún)方式對接收數據進(jìn)行處理，并用廣播方式發(fā)送，對特殊數據采用遠程幀申請方式，這樣更有利于程序對多個(gè)任務(wù)的結構化管理。

通訊程序流程

CAN總線(xiàn)具有通信速率高、可靠性高、連接方便和性能價(jià)格比高等諸多優(yōu)勢。并且CAN應用系統的設計是依據國際標準(ISO11898)，各生產(chǎn)廠(chǎng)商的控制器有標準的輸入/輸出接口，所以該網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)具有開(kāi)放性和靈活性的系統，可以在不要求所有節點(diǎn)及其應用層改變任何軟件和硬件的情況下，自由地增加或減少控制器節點(diǎn)。

5結束語(yǔ)

為了充分發(fā)揮電控單元在汽車(chē)控制中的作用，CAN通信網(wǎng)絡(luò )為全局優(yōu)化控制提供了條件。通過(guò)實(shí)際運用表明，CAN總線(xiàn)與其他通信方式相比具有顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)：

a.組網(wǎng)自由，擴展性強，對復雜的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )具有強大的優(yōu)勢；

b.可根據數據內容確定通信優(yōu)先權，解決了轉速實(shí)時(shí)性和共享性的問(wèn)題；

c.自動(dòng)的錯誤界定功能，簡(jiǎn)化了電控單元對通信的操作。

d.由于數據通信協(xié)議的標準性和開(kāi)放性，故本文中的接口電路具有一定的推廣意?系統，并且被眾多工業(yè)控制系統采用，尤其是傳輸速率較高而對實(shí)時(shí)性及可靠性要求高的場(chǎng)合，它是一種十分有效的通信方式。