基于can總線的多ecu通信平臺設(shè)計

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1、基于CAN總線的多ECU通信平臺設(shè)計2006-12-29???來源：中國自動化網(wǎng)???瀏覽：53摘要：介紹CAN總線及其通信協(xié)議J1939，并設(shè)計基于CAN總線多ECN通信平臺硬件結(jié)構(gòu)；闡述節(jié)點ECN通信軟件設(shè)計方法，仿真試驗條件下實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能。試驗表明平臺運行穩(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

2、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(luò)CAN,也就應(yīng)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(guān)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(shè)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(luò)?？刂破骶钟蚓W(wǎng)CAN(ControllerAreaNetwork)

3、是一種多主方式的串行通信總線,基本設(shè)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(yīng)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(SocietyofAutomotiveEngigeers)的SAEJ1939。CAN總線已經(jīng)作為汽車的一種標準設(shè)備列入汽車的整車設(shè)計中。1CAN總線特點及其通信協(xié)議1.1CAN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?；谝韵聨讞l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

4、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(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)動機控制部件、ABS、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)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(shè)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

5、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。6/6CAN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(chǔ),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。1.2J1939通信協(xié)議J1939協(xié)議是在CAN總線通信協(xié)議2.0B(29標識符)之上具體實現(xiàn)了應(yīng)用層,是SAE為重載卡車和客車制定的通信協(xié)議;以CAN2.0B為基礎(chǔ),物理層標

6、準與ISO11898規(guī)范兼容并采用符合該規(guī)范的CAN控制器及收發(fā)器。J1939協(xié)議將CAN標識符劃分為如下幾個部分：優(yōu)先級(P)、數(shù)據(jù)頁(PGN)、協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)格式、PDU特定域(PS)和源地址(SA)。J1939/71應(yīng)用層文檔定義了車輛控制的各種參數(shù)及命令的PGN。由此可見,J1939與CAN通信協(xié)議的區(qū)別在于29位標識符(ID),數(shù)據(jù)場相同。J1939將CAN的29位標識符(或稱辨識別)進行了詳細的物理定義。通過PDU將CAN標準格式封裝為J1939協(xié)議格式。PDU信息幀又由優(yōu)先權(quán)P、保留位R、數(shù)據(jù)頁DP、協(xié)議數(shù)據(jù)單元PF、擴展單元PS、源地址SA和數(shù)據(jù)

7、場DATA七個部分組成,即CAN的29位標識符加上數(shù)據(jù)。2總體設(shè)計2.1汽車電控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6/6汽車內(nèi)ECU之間的數(shù)據(jù)傳輸特征主要差別在于數(shù)據(jù)傳輸頻率,例如發(fā)動機高速運行時,進行的是高頻數(shù)據(jù)傳輸,每隔幾ms就傳輸1次;而在低速運行時,進行的是低頻數(shù)據(jù)傳輸,每隔幾十ms乃至幾百ms才傳輸1次。然而為了滿足實時性要求,就要求汽車內(nèi)每個控制單元盡可能實現(xiàn)汽車公共數(shù)據(jù)共享,但又由于每個控制單元對實時性的要求是因為數(shù)據(jù)的更新速率和控制周期不同而不同的。這就要求其數(shù)據(jù)交換網(wǎng)是基于優(yōu)先權(quán)競爭的模式,且本身具有較高的通信速率。CAN總線正是為滿足這些要求而