can總線技術(shù)在智能汽車系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、CAN總線技術(shù)在智能汽車系統(tǒng)中的應(yīng)用【打印】--------------------------------------------------------------------------------發(fā)表時間：2006-2-19發(fā)布人：administrator閱讀次數(shù)：320摘要：智能汽車是一種具有自動駕駛功能的汽車，它綜合應(yīng)用了計算機(jī)、控制、信息處理、通訊以及傳感器等多種技術(shù)。使用CAN總線保證了系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換的高速性和可靠性。引入了一種帶有CAN總線接口的單片機(jī)--PIC18F258

2、,介紹了它CAN模塊的結(jié)構(gòu)及其在完成通信任務(wù)時的工作原理。該方法在人工智能和工業(yè)測控領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：智能控制CAN總線PIC18F258中斷接收1引言CAN總線是控制局域網(wǎng)絡(luò)（ControlAreaNetwork）的簡稱，它最早由德國BOSCH公司提出。由于它具有傳輸速率高，抗干擾能力強(qiáng)，硬件連接方便等突出特點，非常適合用于汽車系統(tǒng)中，解決眾多測試與控制儀器之間的數(shù)據(jù)交換問題。2智能汽車系統(tǒng)簡介智能汽車主要被用于野外環(huán)境中，它可以按照人預(yù)先設(shè)定的指令，根據(jù)地圖信息做出全局路徑規(guī)劃

3、，并在行進(jìn)過程中不斷感知周圍的環(huán)境信息，自主地制定出各種決策，引導(dǎo)自身安全地行使并完成相應(yīng)的規(guī)劃和操作任務(wù)。它除具備普通汽車的各類功能外，還增加了測算車身位置，測算車頭方向，控制汽車自帶有向天線的方向使其與基地之間進(jìn)行無線通信等功能。如此眾多的信息，如果完全采用RS-232總線進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)交換顯然有些力不從心。因而采用CAN總線作為其內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，是理所?dāng)然的。3系統(tǒng)設(shè)計3.1概述智能汽車的控制系統(tǒng)由擔(dān)負(fù)著檢測計算功能的下位機(jī)系統(tǒng)和擔(dān)負(fù)著控制顯示功能的上位機(jī)系統(tǒng)組成。圖1為該系統(tǒng)的功能框圖

4、。下位機(jī)系統(tǒng)各模塊及其功能：〇GPS數(shù)據(jù)采集模塊，用來測量汽車當(dāng)前位置。〇磁羅盤數(shù)據(jù)采集模塊，用來測量車頭的方向。〇步進(jìn)電機(jī)控制模塊，用來驅(qū)動有向天線的旋轉(zhuǎn)。〇步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動角度限制模塊，用來測量有向天線相對于車頭的角度，并防止由于步進(jìn)電機(jī)單方向轉(zhuǎn)動角度過大而造成的線路纏繞。〇CAN模塊。注:圖1中的電位器用來測量步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度,將它的輸出電平轉(zhuǎn)換成頻率信號再發(fā)往下位機(jī)。CAN總線使用共地的雙絞線作為其傳輸介質(zhì)。上位機(jī)系統(tǒng)各模塊及其功能：〇LCD模塊，用來顯示下位機(jī)傳送來的各種數(shù)據(jù)。〇簡易鍵盤

5、輸入模塊，通過8鍵鍵盤完成對下位機(jī)的一些簡單控制。〇CAN模塊。上位機(jī)和下位機(jī)通信由CAN模塊和CAN總線來完成。其中，下位機(jī)要傳送給上位機(jī)的數(shù)據(jù)有，汽車當(dāng)前的GPS坐標(biāo)，車頭當(dāng)前的方向，有向天線相對于車頭的角度；上位機(jī)要傳送給下位機(jī)的數(shù)據(jù)有，基地的GPS坐標(biāo)，手動模式下電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向和角度。3.2硬件實現(xiàn)系統(tǒng)上下位機(jī)均采用PIC18F258單片機(jī)，該單片機(jī)自帶CAN收發(fā)接口，它的引腳見圖2。CAN模塊相對獨立，其的主要特征如下：〇通過ISOCAN標(biāo)準(zhǔn)測試。〇執(zhí)行CAN協(xié)議：CAN1.2CAN2

6、.0ACAN2.0B。〇標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)模式。〇0-8位數(shù)據(jù)長度。〇可編程速率高達(dá)1Mbps。〇2個數(shù)據(jù)接收緩沖器〇6個完全接收濾波器，2個對應(yīng)高優(yōu)先權(quán)緩沖器，4個對應(yīng)低優(yōu)先權(quán)緩沖器。〇2個完全接收掩碼器。〇3個具有優(yōu)先權(quán)的發(fā)送緩沖器該系統(tǒng)中，上位機(jī)與其外圍設(shè)備鍵盤和LCD顯示器通過標(biāo)準(zhǔn)并行I/O總線相連，下位機(jī)與其外圍設(shè)備GPS接收器、磁羅盤以及電機(jī)驅(qū)動器通過RS-232串行總線相連，在此不做詳細(xì)介紹。圖3是CAN通信模塊硬件簡圖。由于單片機(jī)的輸出電流比較弱，難以驅(qū)動光電隔離器，為保險起見，信號

7、輸入光偶前要經(jīng)過74HC573鎖存；同樣為了增加信號驅(qū)動能力，經(jīng)過隔離的信號要再次經(jīng)過74HC573鎖存。使用該單片機(jī),無須擴(kuò)展CAN總線模塊，簡化了硬件設(shè)計，提高了運行效率。3.3軟件實現(xiàn)PIC18F258的CAN模塊帶有眾多控制和數(shù)據(jù)寄存器，為方便起見，可以將它們做以下分類：〇控制和狀態(tài)寄存器〇發(fā)送緩沖寄存器〇接收緩沖寄存器〇波特率控制寄存器〇I/O控制寄存器〇中斷標(biāo)志和控制寄存器CAN模塊可工作于6種模式下，配置模式，禁止模式，正常工作模式，監(jiān)聽模式，自循環(huán)模式，錯誤識別模式。本系統(tǒng)涉及到

8、了2種模式，配置模式和正常工作模式。首先在配置模式下將控制和狀態(tài)寄存器，波特率控制寄存器，I/O控制寄存器，中斷標(biāo)志和控制寄存器，接收掩碼器和接受濾波器按照系統(tǒng)要求設(shè)定好，以保證CAN總線暢通。這些寄存器只能在配置模式下進(jìn)行設(shè)定。設(shè)定完畢后，進(jìn)入正常工作模式。上位機(jī)和下位機(jī)都將各自的CAN接收中斷打開，等待CAN總線傳送來的數(shù)據(jù)。所不同的是，上位機(jī)只在需要進(jìn)行人工干預(yù)的情況下，向總線發(fā)送控制信號；而下位機(jī)是循環(huán)向總線發(fā)送采集到的信息的。圖4是CAN模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的程序流程圖：圖4發(fā)送程序流程圖CA