淺析車用CAN系統(tǒng)中網(wǎng)關(guān)的特性

引言

網(wǎng)關(guān)(Gateway)實(shí)際上就是一種模塊，它工作的好壞決定了不同的總線、模塊和網(wǎng)絡(luò)相互間通信的好壞。網(wǎng)關(guān)就像一個(gè)居民小區(qū)的門衛(wèi)，在他讓任何客人進(jìn)大門之前，他得問問客人是否是應(yīng)邀前來，或者通知某位住戶有人來訪了。對(duì)不兼容但卻需要互相通信的總線和網(wǎng)絡(luò)來說，網(wǎng)關(guān)所起的作用就和門衛(wèi)一樣。

1 網(wǎng)關(guān)的實(shí)質(zhì)

網(wǎng)關(guān)是連接異型網(wǎng)絡(luò)的接口裝置，它綜合了橋接器和路由器的功能，汽車網(wǎng)關(guān)主要能在OSI參考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層上對(duì)雙方不同的協(xié)議進(jìn)行翻澤和解釋。

對(duì)于Bosch公司為奔馳600SEL等汽車開發(fā)的控制器局域網(wǎng)CANl.2與CAN2.0協(xié)議之間的網(wǎng)關(guān)，是指為處理多個(gè)ECU的核中核CPU之間的通信而提供的一種綜合接口裝置，實(shí)際上就是一個(gè)Intel-16位80C196單片微機(jī)，而美國三大汽車公司采用的SAE1850網(wǎng)絡(luò)與Bosch-CAN網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)，實(shí)際上就是一個(gè)Intel-16位87C196KR單片微機(jī)。

一個(gè)網(wǎng)關(guān)必須具備有從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議到另一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換信息的能力，對(duì)于CAN協(xié)議的網(wǎng)關(guān)，應(yīng)能涉及CAN協(xié)議4種幀類型中的兩種，即數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀。另外兩種錯(cuò)誤幀和超限幀，由該網(wǎng)關(guān)的CAN芯片硬件控制，因此，可以說網(wǎng)關(guān)無附加的響應(yīng)性。當(dāng)然，網(wǎng)關(guān)必須具備有“狀態(tài)位”，即在任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的錯(cuò)誤太多時(shí)，網(wǎng)關(guān)有報(bào)警狀態(tài)位或總線中斷狀態(tài)位，這樣，網(wǎng)關(guān)就像網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)那樣，可以調(diào)查總線狀態(tài)。

對(duì)于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)，其具備盡量少的傳輸?shù)却龝r(shí)間，信息丟失或超限差錯(cuò)最少，能處理總線出現(xiàn)的差錯(cuò)等特性。

2 網(wǎng)關(guān)的布置

如果兩個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器是兩片獨(dú)立的芯片（圖1），微控制器（單片微機(jī)）作為網(wǎng)關(guān)，那么，CAN芯片就像靈巧的隨機(jī)存儲(chǔ)器被網(wǎng)關(guān)讀寫。一旦接收到信息，網(wǎng)關(guān)就執(zhí)行接收CAN芯片的外部讀操作，接著執(zhí)行轉(zhuǎn)換信息的邏輯指令，然后執(zhí)行外部寫操作，對(duì)第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)的CAN芯片作傳輸編程。

所以說，網(wǎng)關(guān)主要是執(zhí)行外部讀、寫操作和轉(zhuǎn)換信息標(biāo)識(shí)符，而執(zhí)行讀、寫操作的重要技術(shù)條件是時(shí)間，讀、寫所要求的時(shí)間又取決于網(wǎng)關(guān)在CAN芯片接口的定時(shí)特性。

圖1 網(wǎng)關(guān)硬件的布置

3BoschCANl.2-CAN2.0之間的網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)1991年9月，標(biāo)準(zhǔn)的1.2版本的CAN協(xié)議修訂為新的2.0版本，新版本的技術(shù)關(guān)鍵是增加了信息標(biāo)識(shí)符，也就是說，新的CAN2.0既支持標(biāo)準(zhǔn)的11位，也支持?jǐn)U展后的29位信息標(biāo)識(shí)。

CAN2.0實(shí)施新的信息位，標(biāo)識(shí)擴(kuò)展位(IDE位)使CAN操作裝置能區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展格式，但大多數(shù)現(xiàn)存的標(biāo)準(zhǔn)CAN-1.2版本不能識(shí)別擴(kuò)展后的信息格式，在實(shí)施過程中會(huì)響應(yīng)錯(cuò)誤信息。