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飛思卡爾的車(chē)內CAN/LIN網(wǎng)絡(luò )解決方案
作者：
時(shí)間：2013-04-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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CAN能夠為汽車(chē)電子設備提供穩定、可靠的低成本網(wǎng)絡(luò )連接，迄今為止，全球的CAN節點(diǎn)已達1.5億個(gè)，本地互連網(wǎng)絡(luò )（LIN）能夠為電機、開(kāi)關(guān)、傳感器和車(chē)燈提供了一種低成本的網(wǎng)絡(luò )連接方式，本文介紹飛思卡爾的車(chē)內CAN/LIN網(wǎng)絡(luò )解決方案。
控制器區域網(wǎng)絡(luò )（CAN）是一種異步的多主（multi-master）串行通信協(xié)議，可用來(lái)連接汽車(chē)和工業(yè)應用中的各種電子控制模塊。最初，CAN是為需要高級數據集成能力、以及要求數據數率達1Mbit/s以上的汽車(chē)應用而設計的。
除了汽車(chē)外，CAN網(wǎng)絡(luò )的應用領(lǐng)域還包括樓宇自動(dòng)化、環(huán)境與照明控制、空調系統、警報系統、自動(dòng)灑水裝置、電梯、自動(dòng)販賣(mài)機和電機控制系統等。未來(lái)，CAN的應用范圍還會(huì )繼續增加。以至于任何一個(gè)需要穩定、可靠的低成本網(wǎng)絡(luò )的系統或設備，都有可能成為CAN節點(diǎn)。迄今為止，全球的CAN節點(diǎn)已達1.5億個(gè)。
CAN應用的挑戰
然而，并非所有的CAN網(wǎng)絡(luò )都是一樣的。汽車(chē)應用中的CAN網(wǎng)絡(luò )可根據流量性質(zhì)的不同，分為兩種截然不同的類(lèi)型。第一種是車(chē)身控制網(wǎng)絡(luò )，它的功能是控制乘客的舒適系統，因此該網(wǎng)絡(luò )主要處理多種無(wú)序或以非規律頻率出現的消息標示符（message identifier）。另一種是汽車(chē)動(dòng)力總成網(wǎng)絡(luò )（power train network），它的功能是傳輸與引擎和傳動(dòng)控制有關(guān)的消息，這些待處理信息的類(lèi)型相對單一，但出現的頻率卻非?？?，也非常有規律。由于需要處理的信息類(lèi)型的不同，導致兩種網(wǎng)絡(luò )在硬件和軟件系統設計上也大相徑庭。
與其它重要的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議一樣，CAN需要一個(gè)物理層器件來(lái)執行通信功能。其物理層規范源自ISO/OSI規定的7層模型，負責對總線(xiàn)進(jìn)行電流和電壓控制。物理層器件還需要處理瞬態(tài)電流和瞬態(tài)電壓，以及信令鏈路上的錯誤，并盡可能的糾錯。
博世（Bosch）公司制訂的CAN規范并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的物理層規范。這對設計工程師而言既是福、也是禍。在過(guò)去10年里，有2個(gè)主要的物理層設計走上前臺，并成為絕大多數CAN應用的物理層設計的基礎。它們通常被稱(chēng)為高速和低速的物理層，并且都以電壓差的方式在一對差分信號線(xiàn)上執行通信功能。當差分信號線(xiàn)中的某一條線(xiàn)出現短路或開(kāi)路故障時(shí)，低速物理層架構就可變成一種單線(xiàn)架構（參考地電平）。由于要執行這項功能，低速架構對于總線(xiàn)速度高于125kbit/s的操作來(lái)說(shuō)，成本過(guò)于昂貴。這也是125kbit/s成為劃分低速CAN與高速CAN的根本原因。盡管兩種架構都是在一對線(xiàn)上使用一個(gè)電壓參考，但每一種架構的終止方法（termination method）并不一樣，產(chǎn)品系統也互不兼容。 
圖1：飛思卡爾的CAN應用框圖
另外，通用汽車(chē)在不久前開(kāi)發(fā)了一種新的CAN物理層。這種物理層只采用一根線(xiàn)，并將速度性能限制在33.33kbit/s。這種單線(xiàn)的CAN物理層與上面兩種類(lèi)型有著(zhù)顯著(zhù)的不同，也沒(méi)有得到廣泛接受。
其實(shí)，CAN標準規范中并沒(méi)有任何對物理層的要求，其它的標準組織也開(kāi)發(fā)出了各種標準來(lái)幫助設計工程師開(kāi)發(fā)各種能相互兼容的CAN設備。國際標準組織（ISO）和汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )（SAE）分別為歐洲和美國市場(chǎng)制訂了各種標準，以確保各種物理層器件與推薦的設計規程之間有互用性。請訪(fǎng)問(wèn)www.iso.org，了解ISO11519-2（低速容錯CAN）和ISO11898（高速CAN）；或者訪(fǎng)問(wèn)www.sae.org了解SAEJ2411（單線(xiàn)CAN）和SAEJ2284-125/250/500（高速CAN）的標準規范。
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