基于can總線的智能車的設(shè)計與實現(xiàn)

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1、基于CAN總線的智能車的設(shè)計與實現(xiàn)本文系統(tǒng)采用SST89E564RD微處理器實時采集道路信息，采用TMS320F2812進行數(shù)據(jù)的綜合處理，輸出相應命令給執(zhí)行機構(gòu)，所有數(shù)據(jù)通過CAN總線交互，方便功能拓展。通過模擬測試和大量環(huán)境試驗，以及對記錄、實時檢測、數(shù)據(jù)分析的整理，該智能車目前運行可靠。后續(xù)將增添無線模塊節(jié)點，為該智能車添加遙控功能。控制器局域網(wǎng)絡CAN（ControllerAreaNetwork）是德國BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它具有高可靠性和良好的錯誤檢測能力。汽車上主要有高速（500kb/s）和低速（125k

2、b/s）兩種CAN總線，這兩種總線通過網(wǎng)關(guān)連接，實現(xiàn)兩個局域網(wǎng)間的數(shù)據(jù)共享。目前，隨著對系統(tǒng)復雜化、精細化的要求越來越高，傳統(tǒng)的集中控制從實時性和可靠性上越來越不能滿足要求，分布控制逐漸得到了廣泛應用。分布控制就是系統(tǒng)由一個主控制器和若干個分控制器組成，分控制器分別處理一部分系統(tǒng)功能，以并行或串行的方式與主控制器進行數(shù)據(jù)和信息的交互。1系統(tǒng)的總體設(shè)計本設(shè)計主要完成了智能車在預先鋪貼的道路上行駛。整個系統(tǒng)硬件組成框圖如圖1所示，包括采集節(jié)點和控制節(jié)點，它們之間通過CAN總線完成數(shù)據(jù)的交互。采集節(jié)點通過傳感器采集道路信息，經(jīng)過信號調(diào)理電路傳送到微控制器，微控制器對信息進行處理后把數(shù)據(jù)

3、發(fā)送到CAN總線上?？刂乒?jié)點讀取總線上的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成控制命令，控制執(zhí)行機構(gòu)以確保智能車不偏離道路并且保持較高的速度。點擊圖片查看大圖圖1系統(tǒng)硬件組成框圖2節(jié)點的硬件接口設(shè)計2.1采集節(jié)點SST89E564RD與CAN總線接口SST89E564RD自身不具有CAN模塊，因此擴展了CAN總線控制器，通過CAN總線收發(fā)器接入總線。本設(shè)計采用的CAN控制器是SJA1000，其兼容CAN2.0B協(xié)議，通過單片機對其進行初始化，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務。收發(fā)器選用PCA82C250，它是一種應用廣泛的CAN控制器與物理總線間的接口芯片，能夠?qū)偩€的信息進行差動發(fā)送和接收。為了進一步

4、提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在PCA82C250和SJA1000之間用高速光耦6N137進行隔離，以降低由于不同節(jié)點的高共模電壓引起的串擾甚至對器件的損壞，提高系統(tǒng)的可靠性，其通信速率高達10Mb/s，完全能滿足CAN總線需要。SST89E564RD與CAN總線的硬件接口如圖2所示。點擊圖片查看大圖圖2單片機與CAN總線的硬件接口設(shè)計2.2控制節(jié)點DSP與CAN總線接口TMS320F2812DSP芯片內(nèi)部集成了一個完整的增強型CAN控制器，稱之為eCAN，在硬件設(shè)計中，不需要再加入獨立的CAN控制器來實現(xiàn)CAN總線的底層協(xié)議，直接通過收發(fā)器PCA82C250連接總線。DSP與CAN總線

5、接口設(shè)計如圖3所示。點擊圖片查看大圖圖3DSP與CAN總線的硬件接口設(shè)計3CAN節(jié)點軟件設(shè)計3.1CAN總線通信數(shù)據(jù)格式CAN協(xié)議通信格式中有數(shù)據(jù)幀、遠程幀、出錯幀和超載幀4種幀格式。其中，數(shù)據(jù)幀和遠程幀的發(fā)送需要在CPU控制下進行，而出錯幀和超載幀的發(fā)送則是在錯誤發(fā)生和超載發(fā)生時自動進行的。一個有效的CAN的數(shù)據(jù)幀由起始幀、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、應答域和結(jié)束幀組成。一幀信息除仲裁域、控制域和數(shù)據(jù)域外，其他信息都是CAN控制器發(fā)送數(shù)據(jù)時自動加上去的，而仲裁域、控制域和數(shù)據(jù)域則必須由CPU給出。TMS320F2812的CAN控制器支持標準格式和擴展格式兩種不同的幀格式，本www.

6、huisheliren.com設(shè)計采用標準格式。標識符作為報文的名稱，在仲裁過程期間，它首先被發(fā)送到總線，在接收器的驗收判斷中和仲裁過程確定訪問優(yōu)先權(quán)中都要用到。遠程發(fā)送請求位RTR決定發(fā)送的是遠程幀還是數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)長度碼DLC用來確定每幀發(fā)送幾個字節(jié)的數(shù)據(jù)，最多8B。SJA1000可以工作在標準CAN模式和增強型CAN模式兩種模式。標準CAN模式提供11bit標識符的識別，而增強型CAN模式支持29bit標識符識別。本設(shè)計選擇SJA1000工作在標準CAN模式，與DSP的CAN模塊選擇的數(shù)據(jù)格式相吻合。3.2SST89E564RD軟件設(shè)計SST89E564RD軟件的設(shè)計是在Ke

7、ilC下完成的，主要由初始化模塊、采集模塊和通信模塊組成。（1）初始化模塊。單片機在SJA1000的復位模式下完成對CAN控制器的初始化，向其控制寄存器寫入控制字，確定CAN控制器的工作方式。（2）采集模塊。攝像頭傳感器采集到的信息經(jīng)信號調(diào)理電路處理后傳輸?shù)絾纹瑱C，單片機采用圖像濾波算法對所有信息進行預處理。（3）通信模塊。把采集模塊處理完的信息通過CAN總線與其他節(jié)點進行信息交互。3.3TMS320F2812軟件設(shè)計TMS320F2812的eCAN模塊主要由CAN協(xié)議內(nèi)核和消息