CAN通信網在汽車中的應用研究

電控單元(ECU)連接至總線的電路是通過CAN物理層實現的，在實際應用中ECU的總數將受限于總線上的電氣負載。物理層按照網絡標準規范模型劃分有三種功能：物理信號完成與位表示、定時和同步相關的功能；物理媒體附屬裝置完成總線發送/接收功能并提供總線故障檢測方法；媒體相關接口完成物理層的機械和電氣接口。

4CAN總線的應用及其接口設計

4.1汽車網絡設計

除了命令和清求信息外，汽車的一些基本狀態信息(如發動機轉速、車輪轉速、冷卻水溫度等)是大部分控制單元必須獲取的數據，控制單元采用廣播發式向總線發送。如果在同一時刻所有控制單元都向總線發送數據，將發生總線數據沖突，此時，CAN總線協議提出用標識符識別數據優先權的總線仲裁。表2列出了汽車各電控單元產生及發送的數據類型，及其他各單元對這些信息共享地程序。

油量位置和轉速信號具有較高的優先級，是因為它們的實時性要求強，并直接影響發動機的動力性、經濟性和排放性能。

4.2CAN接口設計

本研究中，CAN總線被成功地用于電控柴油機標定系統，采用單片機系統與CAN控制器組成CAN標準接口。

目前，CAN總線芯片有很多種，如PHILIPSSJA1000、INTEL82526、MOTOROLA68HC05、SIEMENSC167C等。

本文電路設計中選用SJA1000作為CAN控制器芯片，ECU的應用層由微處理器提供。連接各種類型微處理器的CAN控制器SJA1000可完成物理層和數據鏈路層的所用功能，適用于汽車及一般工業環境，不但可以減少導線連接，并能增強診斷和監控能力。
CAN節點通信接口的硬件設計如圖3所示。設計中，分別將微處理器的地址線、數據線和控制線引出，通過地址分配與片選對CAN控制器SJA1000進行操作。總線數據信號采用高速線性光耦6N137隔離，電源信號為＋5V的DC－DC隔離模塊，增強系統硬件利用抗干擾措施。82C250是CAN控制器和物理層總線之間的接口，具有抗汽車環境下的瞬間干擾、保護總線的能力。該器件可以提供對總線的差分發送能力和差分接收能力，與ISO/DIS11898標準完全兼容。

3CAN接口硬件電路設計

當通過濾波驗收的數據報文被接收后，將有兩種操作方式。一種是查詢方式，查詢接收狀態位被置高表示接收緩存器有數據；另一種是中斷方式，若接收中斷開放位允許，則產生觸發中斷。由于SJA1000內部具有64bit接收緩沖器，對總線數據具有一定的緩存能力。通常系統采用主程序查詢方式對接收數據進行處理，并用廣播方式發送，對特殊數據采用遠程幀申請方式，這樣更有利于程序對多個任務的結構化管理。

通訊程序流程

CAN總線具有通信速率高、可靠性高、連接方便和性能價格比高等諸多優勢。并且CAN應用系統的設計是依據國際標準(ISO11898)，各生產廠商的控制器有標準的輸入/輸出接口，所以該網絡是一個具有開放性和靈活性的系統，可以在不要求所有節點及其應用層改變任何軟件和硬件的情況下，自由地增加或減少控制器節點。

5結束語

為了充分發揮電控單元在汽車控制中的作用，CAN通信網絡為全局優化控制提供了條件。通過實際運用表明，CAN總線與其他通信方式相比具有顯著的優點：

a.組網自由，擴展性強，對復雜的汽車網絡具有強大的優勢；

b.可根據數據內容確定通信優先權，解決了轉速實時性和共享性的問題；

c.自動的錯誤界定功能，簡化了電控單元對通信的操作。

d.由于數據通信協議的標準性和開放性，故本文中的接口電路具有一定的推廣意?系統，并且被眾多工業控制系統采用，尤其是傳輸速率較高而對實時性及可靠性要求高的場合，它是一種十分有效的通信方式。