汽車(chē)局域網(wǎng)CAN總線(xiàn)詳解

隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)以及自動(dòng)化程度的發(fā)展，現代汽車(chē)中所使用的電子控制系統和通訊系統越來(lái)越多，如發(fā)動(dòng)機電控系統、 自動(dòng)變速器控制系統、防抱死制動(dòng)系統（ABS）、自動(dòng)巡航系統（ACC）和車(chē)載多媒體系統等，這些系統之間。系統和汽車(chē)的顯示儀表之間，系統和汽車(chē)故障診斷系統之間均需要進(jìn)行數據交換，如此巨大的數據交換量，如仍然采用傳統數據交換的方法，即用導線(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的連接的傳輸方式將是難以想象的，因此，用串行數據傳輸系統取而代之就成為必然的選擇。目前汽車(chē)上的電子部件越來(lái)越多，它們分別擔負著(zhù)不同的作用并掛在不同的總線(xiàn) － CAN總線(xiàn)上。CAN 是控制局域網(wǎng)絡(luò )（Control Area Network）的簡(jiǎn)稱(chēng)[/B]，最早由德國B(niǎo)OSCH 公司推出，用于汽車(chē)內部測量與執行部件之間的數據通信。其總線(xiàn)規范已被ISO 國際標準組織制訂為國際標準。CAN 的信號傳輸采用短幀結構，每一幀的效字節數為8 個(gè)，因而傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。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，使總線(xiàn)上的其他節點(diǎn)及其通信不受影響，具有較強的抗干擾能力。CAN 總線(xiàn)開(kāi)始被用于汽車(chē)的電子系統通訊上起源于歐洲，它具有極強的抗干擾能力及糾錯能力。汽車(chē)在運行過(guò)程中，所屬電子部件之間需要進(jìn)行通訊以交換實(shí)時(shí)數據，但是由于這些電子部件可能分別掛在不同的CAN總線(xiàn)上，而不同的CAN總線(xiàn)具有不同的數據傳輸速率，所以不同的CAN總線(xiàn)之間不能直接進(jìn)行數據通訊，這就需要一個(gè)CAN總線(xiàn)網(wǎng)關(guān)控制器來(lái)進(jìn)行協(xié)調高速CAN總線(xiàn)和低速CAN總線(xiàn)之間的通信。示意圖如下圖所示。

二、硬件設計
1、總體框圖
作為一個(gè)工業(yè)上應用的可靠CAN節點(diǎn)，看門(mén)狗、電源隔離和信號隔離是必要的，總體原理框圖如下：

2、 硬件原理圖
從以上可以看出，該硬件電路主要由三部分組成。
I、處理器最小系統
處理器采用帶有兩路CAN接口的ARM7系列單片機 － LPC2119，該單片機內部有兩路CAN接口、32位處理器、內部總線(xiàn)結構為哈佛總線(xiàn)結構。如下圖所示：

復位電路主要采用采用專(zhuān)用復位芯片SP706以及數據緩沖芯片74HC125來(lái)構成，如下圖所示：

該電路具有按鍵復位、上電復位和低電壓復位功能。按鍵復位主要用于系統調試功能，經(jīng)74HC125可以輸出兩路復位信號 － 系統復位信號和JTAG復位信號。
時(shí)鐘電路采用常用的無(wú)源晶振與微調電容組成。如圖所示。

程序燒寫(xiě)口采用JTAG方式，比較方便在線(xiàn)調試。如圖所示。

II、電源控制部分
本系統共需要四組電源：5V、3.3V、1.8V，另外還有CAN隔離電源（5V）。電源主芯片采用開(kāi)關(guān)電源AP1509，其中5V電源是主電源，為其他各組電源提供輸入電源，由于汽車(chē)上只有DC12V電源，所以需要進(jìn)行DC/DC轉換，電路如下：

AP1509是一款寬輸入電壓范圍的DC/DC轉換器，輸入電壓可高達22V，輸出負載電流可高達2A。并且有可控輸入信號端SD，可以切斷或開(kāi)啟該芯片的正常工作，以達到節電的目的。