淺析汽車(chē)總線(xiàn)技術(shù)
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5) CAN采用NRZ編碼，直接通信距離最遠可達10km（速率5kbps）；通信速率最高可達1Mbps(此時(shí)通信距離最長(cháng)為40m)。
6) CAN上的節點(diǎn)數主要取決于總線(xiàn)驅動(dòng)電路，目前可達110個(gè)；標示符可達2032種（CAN2.0A）,而擴展標準(CAN2.0B)的標示符幾乎不受限制。
7) 采用短幀結構，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯效果。
8) CAN的每幀信息都有CRC效驗及其他檢錯措施，保證數據出錯率極低。
9) CAN的通信介質(zhì)可為雙鉸線(xiàn)、同軸電纜或光纖，選擇靈活。
10) CAN節點(diǎn)在錯誤嚴重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線(xiàn)上其他節點(diǎn)的操作不受影響。
2．CAN總線(xiàn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
國內汽車(chē)品牌中已經(jīng)有幾款車(chē)型應用了總線(xiàn)技術(shù)，這些技術(shù)完全來(lái)自國外。目前應用總線(xiàn)的國產(chǎn)車(chē)中大多采用兩套獨立的CAN總線(xiàn)：一套是動(dòng)力CAN數據傳輸系統，另一套是舒適CAN數據傳輸系統。
使用CAN總線(xiàn)后，對其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了總結，得出以下結論：
1) 如果數據擴展以增加新的信息，只需升級軟件即可。
2) 控制單元對所傳輸的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，檢測到故障后存儲故障碼。
3) 使用小型控制單元及小型控制單元插孔可節省空間。
4) 使傳感器信號線(xiàn)減至最少，控制單元可做到高速數據傳輸。
5) CAN總線(xiàn)符合國際標準，因此可應用不同型號控制單元間的數據傳輸。
3．汽車(chē)CAN總線(xiàn)的節點(diǎn)設計
3．1 CAN節點(diǎn)ECU的設計（硬件）
汽車(chē)節點(diǎn)ECU的開(kāi)發(fā)可以選擇帶有在片CAN的微控制器，也可以選擇其它微控制器和相應的片外CAN控制器、收發(fā)器。本文以后者為例說(shuō)明ECU的開(kāi)發(fā)。
帶有CAN接口的ECU設計是總線(xiàn)開(kāi)發(fā)的核心與關(guān)鍵，其中ECU的CAN總線(xiàn)模塊有幾個(gè)功能單元構成——CAN控制器和CAN收發(fā)器。CAN控制器執行完整的CAN協(xié)議，完成通訊功能，包括信息緩沖和接收濾波。CAN控制器與物理總線(xiàn)之間需要一個(gè)接口——CAN收發(fā)器，它實(shí)現CAN控制器與總線(xiàn)之間邏輯電平信號的轉換。CAN控制器和收發(fā)器完成CAN物理層和邏輯電路層的所有功能。應用層的功能則由軟件來(lái)實(shí)現。
各節點(diǎn)的ECU主要由MCU、DSP、CAN控制器SJA1000、CAN收發(fā)器PCA2C250和其它外圍器件構成。圖5給出一個(gè)由51單片機開(kāi)發(fā)CAN節點(diǎn)的原理圖（圖中省略了SJA1000與PCA2C250之間的光耦等細節），完全可以說(shuō)明帶CAN接口ECU設計的原理。
CAN設計的三層結構模型為：物理層、數據鏈路層和應用層。物理層和數據鏈路層的功能由CAN接口器件完成，包括硬件電路和通訊協(xié)議兩部分。CAN通訊協(xié)議規定了四種不同用處的網(wǎng)絡(luò )通訊幀，即數據幀、遠程幀、錯誤指示幀和超載幀。CAN通訊協(xié)議的實(shí)現，包括各種通訊幀的組織和發(fā)送，均是由集成在SJA1000通訊控制器中的電路實(shí)現的，因此系統的開(kāi)發(fā)主要在應用層的設計上。應用層軟件的核心部分是CPU與SJA1000通訊控制器之間的數據接收和發(fā)送程序，即CPU把待發(fā)的數據發(fā)給SJA1000通訊控制器，再由SJA1000通訊控制器發(fā)到總線(xiàn)上；當SJA1000通訊控制器從總線(xiàn)接受到數據后，CPU再把數據取走。對于單片機而言，操作SJA1000就象訪(fǎng)問(wèn)外部RAM一樣簡(jiǎn)單。首先，應對SJA1000中的有關(guān)控制寄存器寫(xiě)入控制字，進(jìn)行初始化。之后，CPU即可通過(guò)SJA1000接收/發(fā)送緩沖區向物理總線(xiàn)接收和發(fā)送數據。
三、汽車(chē)總線(xiàn)的研究重點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)
汽車(chē)總線(xiàn)系統的研究與發(fā)展可以分為三個(gè)階段：第一階段是研究汽車(chē)的基本控制系統（也稱(chēng)舒適總線(xiàn)系統），如照明、電動(dòng)車(chē)窗、中央集控鎖等。第二階段是研究汽車(chē)的主要控制系統（也稱(chēng)動(dòng)力總線(xiàn)系統），如電噴ECU控制系統、ABS系統、自動(dòng)變速箱等。第三階段是研究汽車(chē)各電子控制系統之間的綜合、實(shí)時(shí)控制和信息反饋。
按照我國汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展規劃，進(jìn)入21世紀后轎車(chē)電子技術(shù)可達國外90年代水平，為了縮短同國外轎車(chē)技術(shù)水平的差距，提高自身的競爭力，單純靠技術(shù)引進(jìn)不利于發(fā)展，消化、吸收、研究和開(kāi)發(fā)自己的汽車(chē)總線(xiàn)與網(wǎng)絡(luò )應用系統勢在比行。目前我國的汽車(chē)總線(xiàn)研究和應用尚處起步階段，而且汽車(chē)總線(xiàn)的應用趨勢明顯，現在介入該研究正是大好時(shí)機。
1．汽車(chē)總線(xiàn)的研究重點(diǎn)
由于我國的車(chē)型以歐美車(chē)型為主，且歐美車(chē)型又以CAN總線(xiàn)為主流，目前國內使用總線(xiàn)技術(shù)的車(chē)型幾乎全部使用CAN總線(xiàn)，因此汽車(chē)總線(xiàn)的研發(fā)應該結合國內外實(shí)際情況選用CAN總線(xiàn)。
CAN符合ISO/OSI的參考模型，但只規定了物理層和數據鏈路層的協(xié)議，其應用層的協(xié)議需要用戶(hù)自己定義。支持CAN低層協(xié)議的芯片有許多，既有在片的MCU，也有片外的CAN控制器。用戶(hù)自己開(kāi)發(fā)的應用層協(xié)議也有很多，如AB公司定義的DEVICENET協(xié)議就是CAN協(xié)議基礎上的應用層協(xié)議，Honeywell公司推出的SDS總線(xiàn)也是在CAN的基礎上定義了自己的應用層?？梢?jiàn)，汽車(chē)CAN總線(xiàn)的研究重點(diǎn)是：針對具體的車(chē)型開(kāi)發(fā)ECU的硬件和應用層的軟件，并構成車(chē)內網(wǎng)絡(luò )。
2．關(guān)鍵技術(shù)
利用CAN總線(xiàn)構建一個(gè)車(chē)內網(wǎng)絡(luò )，需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有：
a) 總線(xiàn)傳輸信息的速率、容量、優(yōu)先等級、節點(diǎn)容量等技術(shù)問(wèn)題；
b) 高電磁干擾環(huán)境下的可靠數據傳輸；
c) 確定最大傳輸時(shí)的延時(shí)大??；
d) 網(wǎng)絡(luò )的容錯技術(shù)；
e) 網(wǎng)絡(luò )的監控和故障診斷功能；
四、結論
技術(shù)的先進(jìn)性是總線(xiàn)在汽車(chē)上應用的最大動(dòng)力，也是汽車(chē)生產(chǎn)商竟相應用總線(xiàn)的主要原因，汽車(chē)總線(xiàn)的普及和發(fā)展是大勢所趨，是提高汽車(chē)性能的一條很好途徑。
參考文獻
1．馬安麗等，汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)技術(shù)發(fā)展分析，汽車(chē)科技，2002.3
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4．鄔寬明，CAN總線(xiàn)原理和應用系統設計，北京航空航天大學(xué)出版社，2002。(end) 脈寬調制相關(guān)文章:脈寬調制原理 雙絞線(xiàn)傳輸器相關(guān)文章:雙絞線(xiàn)傳輸器原理
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