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1、廣州智維（www.triv.cn）技術導向CAN總線技術在汽車中的應用【摘要】 文章首先概述了CAN總線技術,并詳細闡述了CAN總線技術的特點和優(yōu)點,及其結構和數據，傳輸原理,從而引出CAN總線研究的重點、關鍵技術及其在現代汽車上的應用現狀和發(fā)展趨勢?！局黝}詞】 CAN總線 汽車 應用前言近20年來,隨著現代電子技術、信息技術的發(fā)展,汽車上由電子控制單元(ECU)控制的部件數量越來越多,例如,數字式電控燃油噴射系統(DEFI)、廢氣再循環(huán)控制系統(EGR)、防抱死制動系統(ABS)、防滑控制系統
2、(ASR)、牽引力控制系統(TRC)、車輛穩(wěn)定控制系統(VSC)、巡航系統(CCS)等等。大量傳感器、集成電路和計算機芯片等電子元器件在汽車上的廣泛應用,在提高汽車動力性、經濟性、舒適性和安全性的同時,也帶來其他問題：(1)電子設備的大量應用必然導致車身布線愈來愈復雜、運行可靠性降低、故障維修難度增大,必然造成龐大的布線系統。比如在沃爾沃公司生產的S80型轎車中,所安裝的電纜長達1200m,有54根保險絲。從材料成本和工作效率看,傳統布線方法都將不能適應汽車的發(fā)展。(2)上述DEFI、EGR、A
3、BS、ASR等子系統對控制信息的共享和實時性的要求,需要共享發(fā)動機轉速、車輪轉速、油門踏板位置等公共數據,同時廣州智維電子科技有限公司（www.triv.cn）廣州智維（www.triv.cn）各個子系統對實時性的要求因為數據的更新速率和控制周期的不同而有差別。傳統的線纜已遠遠不能滿足這種需求。(3)為了使不同廠家生產的部件能在同一輛汽車中協調工作,必須按照某種約定的標準來解決其狀態(tài)信號和控制信息的傳遞問題。針對上述問題,在借鑒計算機網絡技術和現場控制技術的基礎上,誕生了各種適用于汽車環(huán)境的汽車
4、網絡技術。經過長時間發(fā)展,已形成Hart、Lonworks、Profibus、Bitbus及CAN等多種現場總線協議。CAN是控制器局域網絡的簡稱,它由德國的Bosch公司及幾個半導體生產商開發(fā)的，CAN總線是一種串行多主站控制器局域網總線。它具有很高的網絡安全性、通訊可靠性和實時性，簡單實用,網絡成本低。特別適用于汽車計算機控制系統和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業(yè)環(huán)境。因此CAN總線在諸多總線中獨占鰲頭,逐漸成為汽車總線的代名詞。1、CAN總線技術的特點和優(yōu)點CAN總線與一般的通信總線
5、相比,它的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。其主要特性如下：(1)具有較高的性價比。它結構簡單,器件容易購置,每個節(jié)點的價格較低,而且開發(fā)過程中能充分利用現在的單片機開發(fā)工具；(2)是目前為止唯一有國際標準的現場總線；廣州智維電子科技有限公司（www.triv.cn）廣州智維（www.triv.cn）(3)為多主方式工作,網絡上任一節(jié)點均可在任意時刻主動向網絡上其他節(jié)點發(fā)送信息而不分主從,通信方式靈活,且無需站地址等節(jié)點信息；(4)網絡上的節(jié)點信息分成不同的優(yōu)先級,可滿足不同的實時要求,
6、高優(yōu)先級的數據最多可在134μs內得到傳輸;(5)采用非破壞性總線仲裁技術,當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時,優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送,而最高優(yōu)先級的節(jié)點不受影響地繼續(xù)傳輸數據,從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間。尤其是在網絡負載很重的情況下也不會出現網絡癱瘓情況；(6)只需通過報文濾波即可實現點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數據,無需專門的“調度”;(7)直接通信距離最遠可達10km(速率5kb/s以下),通信速率最高可達1Mkb/s(此時通信距離最長為40m);(8)節(jié)點數主
7、要取決于總線驅動電路,目前可達成110個;(9)采用短幀結構,傳輸時間短,受干擾概率低,具有極好的檢錯效果;(10)每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施,保證了數據出錯率極低;(11)通信介質可為雙絞線、同軸電纜或光纖,選擇靈活;(12)節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響；廣州智維電子科技有限公司（www.triv.cn）廣州智維（www.triv.cn）2、CAN總線的結構和數據傳輸原理2.1 CAN總線的結構CAN總線由導線、控制器、收發(fā)器和終端電阻
8、組成。若采用兩根普通銅導線絞在一起的雙絞線,其截面積約為0.35mm2,最新的動力總線截面積可達0.7mm2?？刂破鲗κ盏胶桶l(fā)送的信號進行翻譯。收發(fā)器負責接收和發(fā)送網絡上共享的信息。整個系統有兩個終端電阻,分別裝在系統的兩個控制單元內,其作用是阻止CAN總線信號產生變化電壓的反射。當終端電阻出現故障時,因為線路的反射影響,控制單元的信號無效。2.2 CAN總線的數據傳輸原理CAN總線系統中傳輸的數據為二進制的數字信息,每條信息的格式都是相同的,由開始域、狀態(tài)域、空位、檢查域、數據域、安全域、確認
