基于CAN總線的多ECU通信平臺設(shè)計(jì)
摘要：介紹CAN總線及其通信協(xié)議J1939，并設(shè)計(jì)基于CAN總線的多ECN通信平臺的硬件結(jié)構(gòu)；闡述節(jié)點(diǎn)ECN通信的軟件設(shè)計(jì)方法，在仿真試驗(yàn)的條件下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的功能。試驗(yàn)表明平臺運(yùn)行穩(wěn)定可靠。關(guān)鍵詞：CAN總線 ECN J1939協(xié)議 通信平臺
引言
隨著集成電路和單片機(jī)在汽車上的廣泛應(yīng)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(jī)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(jì)性和舒適性，但隨之增加的復(fù)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(diǎn)對點(diǎn)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(luò)CAN，也就應(yīng)運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)。按照ISO有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，CAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線式，因此稱為CAN總線。CAN總線被設(shè)計(jì)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(luò)。
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(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。CAN在汽車上的應(yīng)用，具有很多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者是國際標(biāo)準(zhǔn)，比如國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的ISO11992、ISO11783以及汽車工程協(xié)會（Society of Automotive Engigeers）的SAE J1939。CAN總線已經(jīng)作為汽車的一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備列入汽車的整車設(shè)計(jì)中。
圖1
1 CAN總線特點(diǎn)及其通信協(xié)議
1.1 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(yuǎn)程幀、錯誤幀和超載幀。基于以下幾條基本規(guī)則進(jìn)行通信協(xié)調(diào)：總線訪問、仲裁、編碼/解碼、出錯標(biāo)注和超裁標(biāo)注。CAN遵從OSI模型。按照OSI基準(zhǔn)模型只有三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和哀告層，但應(yīng)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(luò)，應(yīng)用范圍遍及從高速網(wǎng)絡(luò)到低成本的多線路網(wǎng)絡(luò)。如：CAN在汽車中的發(fā)動機(jī)控制部件、ABS、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)用中的位速率可高達(dá)1Mbps。同時，它可以廉價地用于交通運(yùn)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(dá)1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km/5kbps，掛接設(shè)備數(shù)最多可達(dá)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(diǎn)信息，采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，滿足實(shí)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(qiáng)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(biāo)地址，它是以全網(wǎng)廣播為基礎(chǔ)，各接收站根據(jù)報文中反映數(shù)據(jù)性質(zhì)的標(biāo)識符過濾報文，其特點(diǎn)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(qiáng)化了數(shù)據(jù)安全
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