CAN总线在汽车车身控制中的应用

发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:358

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。

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。

车身系统的can控制设计

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。

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。

车身控制模块中的can应用层协议

协议原则

本协议遵循can2.0b规范，根据车身控制模块的特点，采用源→目的方法，每个节点都有自己固定的标识地址，且节点数小于64，设计时可将中央控制模块设为主节点，而将车门、电动座椅子模块及自检子模块设置为从节点。本协议可完成以下功能：

（1）特定信息的广播；

（2）主从节点之间的连接；

（3）主从节点之间的信息交换（包括故障信息）。

引言