CAN總線在汽車行駛記錄儀中的應(yīng)用

摘要：傳統(tǒng)汽車行駛記錄儀由于采集信號(hào)多，信號(hào)傳輸復(fù)雜，往往不能保證終端獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。將CAN總線應(yīng)用到汽車行駛記錄儀設(shè)計(jì)中，采 用了CAN總線控制器SJA1000，CAN總線收發(fā)器TJAl050，實(shí)現(xiàn)了汽車行駛記錄儀間的遠(yuǎn)程多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信。給出了汽車行駛記錄儀CAN總線接口 電路硬件設(shè)計(jì)原理和軟件設(shè)計(jì)流程。CAN總線的使用，提高了汽車行駛記錄儀的穩(wěn)定性，使得汽車行駛記錄儀數(shù)據(jù)傳輸更為可靠，使用更為方便。
關(guān)鍵詞：CAN總線；汽車行駛記錄儀；SJAl000；CAN控制器；CAN總線收發(fā)器

汽車行駛記錄儀(vehicle traveling data recorder)是安裝在車輛上，能夠記錄、存儲(chǔ)、顯示、打印車輛運(yùn)行速度、時(shí)間、里程以及有關(guān)車輛行駛的其他狀態(tài)信息，并可通過接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出的數(shù) 字式電子記錄裝置，俗稱汽車黑匣子。汽車行駛記錄儀的使用對遏制疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛?cè)藛T的不良駕駛行為、保障車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。
汽車行駛記錄儀(以下簡稱記錄儀)由汽車行駛記錄儀的主機(jī)部分和計(jì)算機(jī)終端的數(shù)據(jù)分析軟件部分構(gòu)成。主機(jī)部分是記錄儀的核心，主要完成車輛行駛數(shù)據(jù)的采 集、記錄和存儲(chǔ)。傳統(tǒng)的汽車行駛記錄儀由于采樣信號(hào)很多，信號(hào)采集很復(fù)雜，需要很多連接線，為了保證采集信號(hào)的準(zhǔn)確性，采集到的信號(hào)還要經(jīng)過放大電路和濾 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(hào)采集的準(zhǔn)確性，甚至有時(shí)還會(huì)影響到汽車其他系統(tǒng)的正常工作。
計(jì)算機(jī)終端的數(shù)據(jù)分析軟件主要實(shí)現(xiàn)對汽車行駛中諸如速度、壓力等數(shù)據(jù)的分析和處理，因此記錄儀采集的信號(hào)必須與計(jì)算機(jī)終端、外圍報(bào)警模塊、人機(jī)接口模塊等 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行通信是一種成熟穩(wěn)定的通信方式，也是汽車行駛記錄儀國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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RS232的通信距離，并將RS232節(jié)
點(diǎn)組成通訊網(wǎng)絡(luò)，就需要將RS232串行通信接口轉(zhuǎn)換成CAN總線接口，以CAN總線形式構(gòu)成遠(yuǎn)程多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)。
CAN總線的應(yīng)用使汽車行駛記錄儀通過接口直接從CAN總線上讀取相應(yīng)信號(hào)，因而不會(huì)影響其他系統(tǒng)的正常工作；同時(shí)CAN總線具有數(shù)據(jù)傳遞可靠性很高的優(yōu)點(diǎn)，也使得其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性得以保障。

1 CAN總線特點(diǎn)
控制器區(qū)域網(wǎng)(Controller Area Metwork，CAN)總線是一種多主機(jī)局部網(wǎng)。CAN總線規(guī)范已被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定為國際標(biāo)準(zhǔn)。C-AN總線屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，由 于采用了許多新技術(shù)和獨(dú)特設(shè)計(jì)，因而具有以下特點(diǎn)：1)總線以多主方式工作，通信方式靈活，且不用占地址等節(jié)點(diǎn)信息；2)CAN總線網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分不 同的優(yōu)先級，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求；3)采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況；4)只需通過報(bào)文濾波即可實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)，無需專門的“調(diào)度”；5)直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10 km(速率5 Kb／s以下)；6)通信速率最高可達(dá)1 Mb／s(此時(shí)通信距離最長為40 m)；7)每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低；8)CAN總線節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出的功能，以使總線上的其 他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。

2 CAN總線接口硬件電路設(shè)計(jì)原理
CAN總線是一種多主總線，可將汽車行駛記錄儀作為汽車CAN網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在系統(tǒng)中與計(jì)算機(jī)終端相連的節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)是從節(jié)點(diǎn)。理論上，主節(jié) 點(diǎn)可以有多個(gè)。在簡單的系統(tǒng)中，一般只設(shè)置1個(gè)主節(jié)點(diǎn)，完成主節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送配置數(shù)據(jù)、主節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)請求當(dāng)前工作狀態(tài)、當(dāng)前數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)管理等工作。 從節(jié)點(diǎn)根據(jù)應(yīng)用的需要完成不同的功能，如現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、設(shè)備控制和驅(qū)動(dòng)等，并能實(shí)現(xiàn)上傳數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)等通信功能。
主節(jié)點(diǎn)由PC機(jī)、CAN接口電路、上位機(jī)接口軟件等組成。CAN接口電路實(shí)現(xiàn)了以CAN總線上從節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)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(fù)責(zé)對CAN總線控制器初始化，并通過數(shù)據(jù)總線對CAN控制器進(jìn)行讀／寫控 制，實(shí)現(xiàn)CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中信息的收發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的控制；通過MAX232與PC機(jī)實(shí)現(xiàn)串行通信，由PC機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)寫到微控制器中，再由微控制器 的。I／O口和控制信號(hào)線將數(shù)據(jù)寫入CAN控制器，通過CAN收發(fā)器向CAN總線發(fā)送；CAN總線上，需要上傳給主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，經(jīng)CAN收發(fā)器寫入CAN 控制器，通過中斷信號(hào)提醒微控制器讀取，再由RS-232接口上傳給PC機(jī)。在CAN總線的兩端，需要接一個(gè)120 Ω的匹配電阻，以提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾能力及整體可靠性。