CAN总线在汽车车身控制中的应用

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CAN总线在汽车车身控制中的应用 [复制链接]

一、引言 　　20世纪80年代以来，随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上的电子控制单元越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ABS）、安全气囊装置、电控门窗装置和主动悬架等等。在这种情况下，如果仍采用常规的布线方式，即电线一端与开关相接，另一端与用电设备相通，将导致车上电线数目的急剧增加，使得电线的质量占整车质量的4％左右。另外，电控系统的增加虽然提高了轿车的动力性、经济性和舒适性，但随之增加的复杂电路也降低了汽车的可靠性，增加了维修的难度。为此，改革汽车电气技术的呼声日益高涨。因此，一种新的概念——车用控制器局域网络CAN应运而生。 　　CAN是控制器局域网络（Controller Area Network）的简称，它是由德国Bosch公司及几个半导体生产商开发出来的，CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线。它具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性，而且简单实用，网络成本低。特别适用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。 　　二、CAN总线的技术特点 　　CAN总线可有效支持分布式控制或实时控制。该总线的通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，其主要特点如下： 　　CAN总线为多主站总线，各节点可在任意时刻向网络上的其他节点发送信息，且不分主从； 　　CAN总线采用独特的非破坏性总线仲裁技术，高优先级节点优先传送数据，故实时性好； 　　CAN总线具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能； 　　CAN总线采用短帧结构，每帧有效字节数最多为8个，数据传输时间短，并有CRC及其它校验措施，数据出错率极低； 　　CAN总线上某一节点出现严重错误时，可自动脱离总线，而总线上的其他操作不受影响； 　　CAN总线系统扩充时，可直接将新节点挂在总线上，因而走线少，系统扩充容易，改型灵活； 　　CAN总线的最大传输速率可达1Mb/s，直接通信距离最远可达到10km（速率在5kbps以下）； 　　CAN总线上的节点数取决于总线驱动电路。在标准帧（11位报文标识符）时可达到110个，而在扩展帧（29位报文标识符）时，个数不受限。 　　三、车身系统的CAN控制设计 　　1. CAN总线网络系统架构 　　现代汽车典刑的控制单元有发动机控制模块、变速器控制模块、多媒体控制模块、气囊控制模块、空调控制模块、巡航控制模块、车身控制模块（包括照明指示和车窗、刮雨器等）、防抱死制动系统（ABS）防滑控制系统（ASR）等。完善的汽车CAN总线网络系统架构如图1所示。　　

　　

　　图1 汽车CAN总线网络系统架构 2. CAN节点的硬件架构

　　本系统中，CAN节点采用： 　　ECU（AT89C51）＋CAN控制器（SJA1000）＋CAN收发器（PCA82C250）的电路结构以下是其核心芯片简介： 　　（1）CAN控制器 　　为了系统进一步扩展的需要，可选取支持CAN 2.0B通讯协议的芯片SJA1000。SJA1000是PHILIPS公司生产的既支持CAN 2.0B，又支持CAN 2.0A的CAN控制器，它与仅支持CAN 2.0A的CAN控制器PCA82C200在硬件和软件上完全兼容。 　　（2）CAN收发器 　　PCA82C250是PHILIPS推出的CAN控制器和物理总线接口芯片，可提供对总线的差分发送和接收。它与ISO 11898标准完全兼容，并有高速、斜率控制和待机3种不同的工作方式，可根据实际情况选择。 　　（3）单片机AT89C51 　　AT89C51是ATMEL公司的单片机。它是一种低功耗、高性能、内含4KB闪速存储器的8位CMOS微控制器，与工业标准MCS－51指令系统和引脚完全兼容。AT89系列的优越性在于其片内闪速存储器可进行1000次的编程与擦除，且数据不易丢失，数据可保存10年。 　　CAN总线控制器、总线驱动器和单片机连接基本方法如图2所示。 　　

　　

　　图2 CAN总线控制器、总线驱动器和单片机连接图

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