CAN在汽車(chē)電子中的應(yīng)用

can是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(controller area network, can)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是由研發(fā)和生產(chǎn)汽車(chē)電子產(chǎn)品著稱(chēng)的德國(guó)bosch公司開(kāi)發(fā)，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（iso11898），是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)之一。到目前為止，世界上已經(jīng)擁有20多家can總線(xiàn)控制器芯片生產(chǎn)商，110多種can總線(xiàn)協(xié)議控制器芯片和集成can總線(xiàn)協(xié)議控制器的微處理器芯片。在北美和西歐，can總線(xiàn)協(xié)議已經(jīng)成為汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)，并且擁有以can為底層協(xié)議專(zhuān)為大型貨車(chē)和重工機(jī)械車(chē)輛設(shè)計(jì)的j1939協(xié)議。近年來(lái)，其所具有的高可靠性和良好的錯(cuò)誤檢測(cè)能力受到重視，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強(qiáng)和振動(dòng)大的工業(yè)環(huán)境。 近年來(lái)，隨著汽車(chē)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代汽車(chē)中所使用的電子控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)越來(lái)越多，如發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)、 自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(abs)、自動(dòng)巡航系統(tǒng)(acc)和車(chē)載多媒體系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)之間、系統(tǒng)和汽車(chē)的顯示儀表之間、系統(tǒng)和汽車(chē)故障診斷系統(tǒng)之間均需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如此巨大的數(shù)據(jù)交換量，如仍然采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的方法，即用導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的傳輸方式將是難以想象的。can作為汽車(chē)環(huán)境中的微控制器通訊總線(xiàn)解決了這一問(wèn)題，它在車(chē)載各電子控制裝置 ecu 之間交換信息，形成汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò)，作為一種多主方式的串行通訊總線(xiàn)，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá)到10km時(shí)，can總線(xiàn)仍可提供高達(dá)5kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。can用作汽車(chē)中的數(shù)據(jù)和控制通信的網(wǎng)絡(luò)，具有不可比擬的優(yōu)越性。據(jù) 統(tǒng)計(jì)，目前can總線(xiàn)在汽車(chē)動(dòng)力總成中占了85%的市場(chǎng)份額，2008年全球主要汽車(chē)生產(chǎn)廠商生產(chǎn)歐ⅲ/歐ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)以上的汽車(chē)后，采用can總線(xiàn)的汽車(chē)將超過(guò)95%。

一 直以來(lái)，富士通就在16位微控制器和32位微控制器中集成了can控制器。為了滿(mǎn)足各種應(yīng)用需求，提供了多通道類(lèi)型的can，1-channel can(稱(chēng)為單can)，2-channel can (稱(chēng)為雙can)，3-channel can(稱(chēng)為三can)。 以下列出了富士通的can mcu (microcontroller unit)產(chǎn)品系列(圖1) 。

can總線(xiàn)的特點(diǎn)

這些特殊功能包括：

快速訪問(wèn)

盡管總線(xiàn)訪問(wèn)取決于數(shù)據(jù)傳輸速率，can卻支持1mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。這對(duì)于控制局域網(wǎng)比較適度。

錯(cuò)誤檢測(cè)能力

can提升了錯(cuò)誤檢測(cè)能力：它在傳輸過(guò)程中可以檢測(cè)到2個(gè)錯(cuò)誤，在接收過(guò)程中可以檢測(cè)到3個(gè)錯(cuò)誤。

短消息

因?yàn)橄⒈容^短（從0到8個(gè)字節(jié)），重復(fù)傳輸?shù)臅r(shí)間也就相應(yīng)地縮短了。

多主配置

使用多主設(shè)備進(jìn)行的通信被用于數(shù)據(jù)傳輸。

設(shè)置總線(xiàn)訪問(wèn)優(yōu)先級(jí)

在總線(xiàn)訪問(wèn)中，給予最低id no.的總線(xiàn)最高的優(yōu)先級(jí)。

can控制器的錯(cuò)誤檢測(cè)

1．發(fā)送

位錯(cuò)誤（bit error）

單元在發(fā)送位的同時(shí)也對(duì)總線(xiàn)進(jìn)行監(jiān)視。如果所發(fā)送的位值與所監(jiān)視的位值不相符合，則在此位時(shí)間里檢測(cè)到一個(gè)位錯(cuò)誤。但是在仲裁場(chǎng)（arbitration field）的填充位流期間或應(yīng)答間隙（ack slot）發(fā)送一“隱性”位的情況是例外的-- 此時(shí)，當(dāng)監(jiān)視到一“顯性”位時(shí)，不會(huì)發(fā)出位錯(cuò)誤。當(dāng)發(fā)送器發(fā)送一個(gè)被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志但檢測(cè)到“顯性”位時(shí)，也不視為位錯(cuò)誤。

應(yīng)答錯(cuò)誤（acknowledgment error）

只要在應(yīng)答間隙（ack slot）期間所監(jiān)視的位不為“顯性”，則發(fā)送器會(huì)檢測(cè)到一個(gè)應(yīng)答錯(cuò)誤。

2．接受

填充錯(cuò)誤（stuff error）

如果在使用位填充法進(jìn)行編碼的信息中，出現(xiàn)了第6個(gè)連續(xù)相同的位電平時(shí)，將檢測(cè)到一個(gè)填充錯(cuò)誤。

crc 錯(cuò)誤（crc error）

crc 序列包括發(fā)送器的crc 計(jì)算結(jié)果。接收器計(jì)算crc 的方法與發(fā)送器相同。如果計(jì)算結(jié)果與接收到crc 序列的結(jié)果不相符，則檢測(cè)到一個(gè)crc 錯(cuò)誤。

形式錯(cuò)誤（form error）

當(dāng)一個(gè)固定形式的位場(chǎng)含有1 個(gè)或多個(gè)非法位，則檢測(cè)到一個(gè)形式錯(cuò)誤 。(備注：接收器的幀末尾最后一位期間的顯性位不被當(dāng)作幀錯(cuò) 誤)

節(jié)點(diǎn)狀態(tài)

ns1、ns2 (node status bits)

節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換

無(wú)論是工業(yè)系統(tǒng)還是自動(dòng)化系統(tǒng)，一直以來(lái)，大多數(shù)can總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都要求有操作系統(tǒng)。在眾多普遍使用的操作系統(tǒng)中，osek作為使用can通信系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，近來(lái)獲得了廣泛的認(rèn)可。

c an總線(xiàn)組網(wǎng)自由，擴(kuò)展性強(qiáng)；自動(dòng)錯(cuò)誤界定，簡(jiǎn)化了電控單元對(duì)通信的操作；可根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容確定優(yōu) 先權(quán)，解決通信的實(shí)時(shí)性問(wèn)題。這些優(yōu)點(diǎn)使can總線(xiàn)不僅在汽車(chē)控制和通信網(wǎng)絡(luò)中被廣泛采用，在工業(yè)控制中也將有廣闊的應(yīng)用前景。