CAN總線在嵌入式平臺中的應用

隨著集成電路和嵌入式電腦在汽車上的廣泛應用，現(xiàn)代汽車上的電子控制器的數(shù)量越來越多，常見的有發(fā)動機的電子燃油噴射裝置、防抱死制動裝置（ABS）、安全氣囊裝置、電動門窗裝置、主動懸架等。電控系統(tǒng)的增加雖然提高了轎車的動力性、經(jīng)濟性和舒適性，但隨之增加的復雜電路也降低了汽車的可靠性，增加了維修的難度。從布線角度分析，傳統(tǒng)的電子氣系統(tǒng)大多采用點對點的單一通信方式，相互之間少有聯(lián)系，這樣必然造成寵大的布線系統(tǒng)。因此，一種新的概念——汽車上電子控制器局域網(wǎng)絡CAN，也就應運而生。為使不同廠家生產(chǎn)的零部件能在同一輛汽車上協(xié)調(diào)工作，必須制定標準。按照ISO有關標準，CAN的拓撲結(jié)構(gòu)為總線式，因此稱為CAN總線。CAN總線被設計作為汽車環(huán)境中的微控制器通信，在車載各電子控制裝置ECN之間交換信息，在車載各電子控制裝置ECN之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡。
　　
控制器局域網(wǎng)CAN（Controller Area Network）是一種多主方式的串行通信總線，基本設計規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。CAN在汽車上的應用，具有很多行業(yè)標準或者是國際標準，比如國際標準化組織（ISO）的ISO11992、ISO11783以及汽車工程協(xié)會（Societyof Automotive Engigeers）的SAE J1939。CAN總線已經(jīng)作為汽車的一種標準設備列入汽車的整車設計中。
　　
CAN總線簡介

CAN通信協(xié)議規(guī)定了4種不同的幀格式，即數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀和超載幀。基于以下幾條基本規(guī)則進行通信協(xié)調(diào)：總線訪問、仲裁、編碼/解碼、出錯標注和超裁標注。CAN遵從OSI模型。按照OSI基準模型只有三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和哀告層，但應用層尚需用戶自己定義。CAN總線作為一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡，應用范圍遍及從高速網(wǎng)絡到低成本的多線路網(wǎng)絡。如：CAN在汽車中的發(fā)動機控制部件、ABS、抗滑系統(tǒng)等應用中的位速率可高達1Mbps。同時，它可以廉價地用于交通運載工具電器系統(tǒng)中，例如電氣窗口、燈光聚束、座椅調(diào)節(jié)等，以替代所需要的硬件連接。其傳輸介制裁為雙絞線，通信速率最高可達1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠可達10km/5kbps，掛接設備數(shù)最多可達110個。CAN為多主工作方式，通信方式靈活，無需站地址等節(jié)點信息，采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，滿足實時要求。另外，CAN采用短幀結(jié)構(gòu)傳輸信號，傳輸時間短，具有較強的抗干擾能力。
　　
CAN總線與其它通信協(xié)議的不同之處主要有兩方面：一是報文傳送不包含目標地址，它是以全網(wǎng)廣播為基礎，各接收站根據(jù)報文中反映數(shù)據(jù)性質(zhì)的標識符過濾報文，其特點是可在線上網(wǎng)下網(wǎng)、即插即用和多站接收；另外一個方面就是特別強化了數(shù)據(jù)安全性，滿足控制系統(tǒng)及其它較高數(shù)據(jù)要求系統(tǒng)的需求。
　　
在現(xiàn)代汽車的設計中，CAN總線已經(jīng)成為構(gòu)建汽車網(wǎng)絡的一種趨勢；而汽車網(wǎng)絡作為直接與汽車內(nèi)部各個ECU連接并負責命令的傳遞、數(shù)據(jù)的發(fā)送及共享，其可靠性和穩(wěn)定性與整車的性能緊密相關。本文的設計開發(fā)是在基于試驗條件下搭建的仿真平臺，節(jié)點之間的通信是通過對等的CAN通信節(jié)點進行的。試驗表明其運行性能穩(wěn)定可靠，但實用化仍需要進一步的研究和改進，且程序的通信處理能力、糾錯和容錯能力有待進一步的提高。