飛思卡爾的車內(nèi)CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)解決方案
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控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN）是一種異步的多主（multi-master）串行通信協(xié)議，可用來連接汽車和工業(yè)應(yīng)用中的各種電子控制模塊。最初，CAN是為需要高級數(shù)據(jù)集成能力、以及要求數(shù)據(jù)數(shù)率達(dá)1Mbit/s以上的汽車應(yīng)用而設(shè)計的。
除了汽車外，CAN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域還包括樓宇自動化、環(huán)境與照明控制、空調(diào)系統(tǒng)、警報系統(tǒng)、自動灑水裝置、電梯、自動販賣機和電機控制系統(tǒng)等。未來，CAN的應(yīng)用范圍還會繼續(xù)增加。以至于任何一個需要穩(wěn)定、可靠的低成本網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)或設(shè)備，都有可能成為CAN節(jié)點。迄今為止，全球的CAN節(jié)點已達(dá)1.5億個。
CAN應(yīng)用的挑戰(zhàn)
然而，并非所有的CAN網(wǎng)絡(luò)都是一樣的。汽車應(yīng)用中的CAN網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)流量性質(zhì)的不同，分為兩種截然不同的類型。第一種是車身控制網(wǎng)絡(luò)，它的功能是控制乘客的舒適系統(tǒng)，因此該網(wǎng)絡(luò)主要處理多種無序或以非規(guī)律頻率出現(xiàn)的消息標(biāo)示符（message identifier）。另一種是汽車動力總成網(wǎng)絡(luò)（power train network），它的功能是傳輸與引擎和傳動控制有關(guān)的消息，這些待處理信息的類型相對單一，但出現(xiàn)的頻率卻非常快，也非常有規(guī)律。由于需要處理的信息類型的不同，導(dǎo)致兩種網(wǎng)絡(luò)在硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計上也大相徑庭。
與其它重要的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一樣，CAN需要一個物理層器件來執(zhí)行通信功能。其物理層規(guī)范源自ISO/OSI規(guī)定的7層模型，負(fù)責(zé)對總線進(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(guī)范并沒有專門的物理層規(guī)范。這對設(shè)計工程師而言既是福、也是禍。在過去10年里，有2個主要的物理層設(shè)計走上前臺，并成為絕大多數(shù)CAN應(yīng)用的物理層設(shè)計的基礎(chǔ)。它們通常被稱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上執(zhí)行通信功能。當(dāng)差分信號線中的某一條線出現(xiàn)短路或開路故障時，低速物理層架構(gòu)就可變成一種單線架構(gòu)（參考地電平）。由于要執(zhí)行這項功能，低速架構(gòu)對于總線速度高于125kbit/s的操作來說，成本過于昂貴。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(gòu)都是在一對線上使用一個電壓參考，但每一種架構(gòu)的終止方法（termination method）并不一樣，產(chǎn)品系統(tǒng)也互不兼容。
圖1：飛思卡爾的CAN應(yīng)用框圖
其實，CAN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中并沒有任何對物理層的要求，其它的標(biāo)準(zhǔn)組織也開發(fā)出了各種標(biāo)準(zhǔn)來幫助設(shè)計工程師開發(fā)各種能相互兼容的CAN設(shè)備。國際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）和汽車工程師協(xié)會（SAE）分別為歐洲和美國市場制訂了各種標(biāo)準(zhǔn)，以確保各種物理層器件與推薦的設(shè)計規(guī)程之間有互用性。請訪問www.iso.org，了解ISO11519-2（低速容錯CAN）和ISO11898（高速CAN）；或者訪問www.sae.org了解SAEJ2411（單線CAN）和SAEJ2284-125/250/500（高速CAN）的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
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