CAN總線在汽車電子的應用與實現

1汽車電子與CAN總線

隨著汽車電子技術的不斷發展，汽車上各種電子控制單元的數目不斷增加，連接導線顯著增加，因而提高控制單元間通訊可靠性和降低導線成本已成為迫切需要解決的問題。為此以研發和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發了CAN總線協議，并使其成為國際標準（ISO11898）。1989年，Intel公司率先開發出CAN總線協議控制器芯片，到目前為止，世界上已經擁有20多家CAN總線控制器芯片生產商，110多種CAN總線協議控制器芯片和集成CAN總線協議控制器的微處理器芯片。在北美和西歐，CAN總線協議已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網的標準總線，并且擁有以CAN為底層協議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協議。我國的汽車CAN總線技術起步較晚，但隨著現代汽車電子的不斷進步發展，其研究和應用正如火如荼的進行中。CAN總線是一種串行多主站控制器局域網總線，是一種有效支持分布式控制或實時控制的串性通訊網絡。CAN總線的通信介質可以是雙絞線，同軸電纜或光導纖維，通信速率可達1Mbps/40m，通信距離可達10km/40Kbps。由于其通信速率高，可靠性好以及價格低廉等特點，使其特別適合中小規模的工業過程監控設備的互連和交通運載工具電氣系統中。

CAN總線有如下基本特點：

廢除傳統的站地址編碼，代之以對通信數據塊進行編碼，可以多主方式工作；
采用非破壞性仲裁技術，當兩個節點同時向網絡上傳送數據時，優先級低的節點主動停止數據發送，而優先級高的節點可不受影響繼續傳輸數據，有效避免了總線沖突；
采用短幀結構，每一幀的有效字節數為8個，數據傳輸時間短，受干擾的概率低，重新發送的時間短；
每幀數據都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數據傳輸的高可靠性，適于在高干擾環境下使用；
節點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功能，切斷它與總線的聯系，以使總線上其他操作不受影響；
可以點對點，一對多及廣播集中方式傳送和接受數據。

現代汽車典型的控制單元有電控燃油噴射系統，電控傳動系統，防抱死制動系統（ABS），防滑控制系統（ASR），廢氣再循環系統，巡航系統和空調系統，車身電子控制系統（包括照明指示和車窗，刮雨器等）。完善的汽車CAN總線網絡系統架構如圖1所示。

2CAN節點硬件構架

核心芯片：

選用PHILIPS公司的高性能8位微處理器P89C668。其突出特點如下：

80C51中央處理單元；
內置可ISP（在系統編程）和IAP（在應用編程）的Flash存儲器，BootROM可通過串口訪問從而升級下載用戶程序；
每個機器周期6個時鐘周期操作標準，每個機器周期12個時鐘周期操作可選，周期12個時鐘周期下速度高達33MHz；
8K字節RAM和64K字節FLASH；
4個中斷優先級，8個中斷源；
自帶串行接口序列；
5路可編程的計數器陣列PCA（PWM輸出，捕捉/比較，高速輸出三種工作方式）。
無論從處理能力，存儲容量，還是外圍資源以及網絡可擴展性方面來評價，P89C668都是一款出色的微處理器，適用工控電子等各個領域。尤其是其8K字節RAM的"海量"內存，更是許多高速存儲應用場合的首選。

CAN接口電路：

采用技術成熟應用廣泛的SJA1000（CAN控制器），6N137（光電隔離），P82C250（CAN收發器）組成接口電路。需要指出的是，CAN總線（CANH,CANL）兩端務必跨接120歐的終端電阻。SJA1000中斷引腳接CPU的外中斷0引腳