CAN總線在汽車行駛記錄儀中的應用

摘要：傳統汽車行駛記錄儀由于采集信號多，信號傳輸復雜，往往不能保證終端獲取數據的準確性。將CAN總線應用到汽車行駛記錄儀設計中，采 用了CAN總線控制器SJA1000，CAN總線收發器TJAl050，實現了汽車行駛記錄儀間的遠程多點數據通信。給出了汽車行駛記錄儀CAN總線接口 電路硬件設計原理和軟件設計流程。CAN總線的使用，提高了汽車行駛記錄儀的穩定性，使得汽車行駛記錄儀數據傳輸更為可靠，使用更為方便。
關鍵詞：CAN總線；汽車行駛記錄儀；SJAl000；CAN控制器；CAN總線收發器

汽車行駛記錄儀(vehicle traveling data recorder)是安裝在車輛上，能夠記錄、存儲、顯示、打印車輛運行速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其他狀態信息，并可通過接口實現數據輸出的數 字式電子記錄裝置，俗稱汽車黑匣子。汽車行駛記錄儀的使用對遏制疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛人員的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交 通事故的分析鑒定具有重要的作用。
汽車行駛記錄儀(以下簡稱記錄儀)由汽車行駛記錄儀的主機部分和計算機終端的數據分析軟件部分構成。主機部分是記錄儀的核心，主要完成車輛行駛數據的采 集、記錄和存儲。傳統的汽車行駛記錄儀由于采樣信號很多，信號采集很復雜，需要很多連接線，為了保證采集信號的準確性，采集到的信號還要經過放大電路和濾 波電路進行處理，如果各級電路之間電氣特性匹配不好就會影響記錄儀信號采集的準確性，甚至有時還會影響到汽車其他系統的正常工作。
計算機終端的數據分析軟件主要實現對汽車行駛中諸如速度、壓力等數據的分析和處理，因此記錄儀采集的信號必須與計算機終端、外圍報警模塊、人機接口模塊等 進行數據傳輸。標準的RS232串行通信是一種成熟穩定的通信方式，也是汽車行駛記錄儀國家標準規定的必須具有的通信方式。但RS232串行通訊信距離 短，只能進行點到點通訊，不能直接組建多點通信網絡。為了延長RS232的通信距離，并將RS232節
點組成通訊網絡，就需要將RS232串行通信接口轉換成CAN總線接口，以CAN總線形式構成遠程多點通信網絡。
CAN總線的應用使汽車行駛記錄儀通過接口直接從CAN總線上讀取相應信號，因而不會影響其他系統的正常工作；同時CAN總線具有數據傳遞可靠性很高的優點，也使得其數據準確性得以保障。

1 CAN總線特點
控制器區域網(Controller Area Metwork，CAN)總線是一種多主機局部網。CAN總線規范已被國際標準化組織(ISO)制定為國際標準。C-AN總線屬于總線式串行通信網絡，由 于采用了許多新技術和獨特設計，因而具有以下特點：1)總線以多主方式工作，通信方式靈活，且不用占地址等節點信息；2)CAN總線網絡上的節點信息分不 同的優先級，可滿足不同的實時要求；3)采用非破壞性總線仲裁技術，在網絡負載很重的情況下也不會出現網絡癱瘓的情況；4)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”；5)直接通信距離最遠可達10 km(速率5 Kb／s以下)；6)通信速率最高可達1 Mb／s(此時通信距離最長為40 m)；7)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；8)CAN總線節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出的功能，以使總線上的其 他節點的操作不受影響。

2 CAN總線接口硬件電路設計原理
CAN總線是一種多主總線，可將汽車行駛記錄儀作為汽車CAN網絡的一個節點，在系統中與計算機終端相連的節點是主節點，其他節點是從節點。理論上，主節 點可以有多個。在簡單的系統中，一般只設置1個主節點，完成主節點向從節點發送配置數據、主節點向從節點請求當前工作狀態、當前數據以及數據管理等工作。 從節點根據應用的需要完成不同的功能，如現場數據的采集、設備控制和驅動等，并能實現上傳數據和接收數據等通信功能。
主節點由PC機、CAN接口電路、上位機接口軟件等組成。CAN接口電路實現了以CAN總線上從節點和上位機之間的通信，CAN接口電路原理框圖如圖1所示。

CAN接口電路以PHILIPS公司的P89C52微控制器作為核心處理器，負責對CAN總線控制器初始化，并通過數據總線對CAN控制器進行讀／寫控 制，實現CAN網絡節點中信息的收發，從而實現對現場的控制；通過MAX232與PC機實現串行通信，由PC機發送的數據寫到微控制器中，再由微控制器 的。I／O口和控制信號線將數據寫入CAN控制器，通過CAN收發器向CAN總線發送；CAN總線上，需要上傳給主節點的數據，經CAN收發器寫入CAN 控制器，通過中斷信號提醒微控制器讀取，再由RS-232接口上傳給PC機。在CAN總線的兩端，需要接一個120 Ω的匹配電阻，以提高數據通信的抗干擾能力及整體可靠性。