汽車電子應用與實現(xiàn)CAN總線解決方案
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1 汽車電子與CAN總線
隨著汽車電子技術的不斷發(fā)展，汽車上各種電子控制單元的數(shù)目不斷增加，連接導線顯著增加，因而提高控制單元間通訊可靠性和降低導線成本已成為迫切需要解決的問題。為此以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)了CAN總線協(xié)議，并使其成為國際標準(ISO11898)。1989年，Intel公司率先開發(fā)出CAN總線協(xié)議控制器芯片，到目前為止，世界上已經(jīng)擁有20多家CAN總線控制器芯片生產(chǎn)商，110多種CAN總線協(xié)議控制器芯片和集成CAN總線協(xié)議控制器的微處理器芯片。在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標準總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協(xié)議。我國的汽車CAN總線技術起步較晚，但隨著現(xiàn)代汽車電子的不斷進步發(fā)展，其研究和應用正如火如荼的進行中。CAN總線是一種串行多主站控制器局域網(wǎng)總線，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串性通訊網(wǎng)絡。CAN總線的通信介質(zhì)可以是雙絞線，同軸電纜或光導纖維，通信速率可達1Mbps/40m，通信距離可達10km/40Kbps。由于其通信速率高，可靠性好以及價格低廉等特點，使其特別適合中小規(guī)模的工業(yè)過程監(jiān)控設備的互連和交通運載工具電氣系統(tǒng)中。
CAN總線有如下基本特點:
廢除傳統(tǒng)的站地址編碼，代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼，可以多主方式工作;
采用非破壞性仲裁技術，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡上傳送數(shù)據(jù)時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，有效避免了總線沖突;
采用短幀結構，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個，數(shù)據(jù)傳輸時間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送的時間短;
每幀數(shù)據(jù)都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?，適于在高干擾環(huán)境下使用;
節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上其他操作不受影響;
可以點對點，一對多及廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)。
圖1 汽車CAN總線系統(tǒng)架構
現(xiàn)代汽車典型的控制單元有電控燃油噴射系統(tǒng)，電控傳動系統(tǒng)，防抱死制動系統(tǒng)(ABS)，防滑控制系統(tǒng)(ASR)，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，巡航系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)，車身電子控制系統(tǒng)(包括照明指示和車窗，刮雨器等)。完善的汽車CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)架構如圖1所示。
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