汽车数据总线的发展应用

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20世纪90年代以来，汽车上由电子控制单元指挥的部件数量越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ABS）、安全气囊装置、电控门窗装置、主动悬架等等。随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，车上的ECU数量越来越多。因此，一种新的概念——车上控制器局域网络CAN（Controller Area Netwrk）的概念也就应运而生了。为使不同厂家生产的零部件能在同一辆汽车中协调工作，必须制定标准。按照ISO有关标准，CAN的拓朴结构为总线式，因此也称为CAN总线。

        那么，什么是数据总线呢？打个比方，一个农场要把自己的蔬菜产品运送到县城批发市场，又要把牛奶送到县城乳品加工厂，还要把甘蔗送到县城制糖厂。农场主可以为每一种产品专门修一条公路，一共需要修三条路。不过他肯定不会这样做，他只需要修一条通往县城的路，到达县城后才转向不同的目的地。这样，一条路就搭载了各种不同的产品。同样的道理，数据总线搭载了不同的信息，这些信息由不同的部件发出，到达另一些不同的部件。

        正如公路运输需要交通规则来维持正常的运作，数据总线也需要规范信息的流动。一种基本的规则是分时。在这种规则下，数据总线在每一时刻只能被两个部件占用，在两个部件之间传送信息。由于电信息传播的速度极快，数据总线完全可以满足许多部件进行分时信息传递的需要。

        在现代轿车的设计中，CAN已经成为必须采用的装置，奔驰、宝马、大众、沃尔沃及雷诺汽车都将CAN作为控制器联网的手段。由于我国中高级轿车主要以欧洲车型为主，因此欧洲车应用最广泛的CAN技术，也将是国产轿车引进的技术项目。目前汽车上的网络连接方式主要采用2条CAN，一条用于驱动系统的高速 CAN，速率达到500kb/s，另一条用于车身系统的低速CAN，速率是100kb/s。

        驱动系统CAN主要连接对象是发动机控制器（ECU）、ASR及ABS控制器、安全气囊控制器、组合仪表等等，它们的基本特征相同，都是控制与汽车行驶直接相关的系统。车身系统CAN主要连接对象是四门以上的集控锁、电动车窗、后视镜和厢内照明灯等。在信息社会中，有些先进的轿车除了上述两条总线，还会有第三条CAN总线，它主要负责卫星导航及智能通讯系统。

        目前，驱动系统CAN和车身系统CAN这两条独立的总线之间没有关系。工程师将逐步克服技术障碍，设置“网关”，在各个CAN之间搭桥实现资源共享，将各个数据总线的信息反馈到仪表板总成上的显示屏上。驾车者只要看看仪表板，就可以知道各个电控装置是否正常工作了。

        一些汽车专家认为，就像汽车电子技术在20世纪70年代引入集成电路、80年代引入微处理器一样，近10年数据总线技术的引入也将是汽车电子技术发展的一个里程碑。

CAN
　　CAN 全称为Controller Area Network，即控制器局域网，由德国Bosch 公司最先提出，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初CAN 被设计作为汽车环境中的通讯，在车载电子控制装置之间交换信息形成汽车电子控制网络。由于其卓越的性能、极高的可靠性和低廉的价格现已广泛应用于工业现场控制、医疗仪器等众多领域。
　　CAN 协议是建立在OSI 7层开放互连参考模型基础之上的。但CAN协议只定义了模型的最下面两层——数据链路层和物理层，仅保证了节点间无差错的数据传输。CAN的应用层协议必须由CAN 用户自行定义，或采用一些国际组织制订的标准协议。应用最为广泛的是DeviceNet和CANopen，分别广泛应用于过程控制和机电控制领域。但此类协议一般结构比较复杂，更适合复杂大型系统的应用。我们在研制一种基于CAN总线的分布式高频开关电源充电机系统的过程中设计了一种适合于小型控制系统的 CAN总线高层通信协议。

2.CAN的特点

　　CAN 是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率、高抗电磁干扰性，而且要能够检测出总线的任何错误。当信号传输距离达10Km 时CAN 仍可提供高达50Kbit/s 的数据传输速率。CAN 具有十分优越的特点：
　 ◇较低的成本与极高的总线利用率；
　 ◇数据传输距离可长达10Km，传输速率可高达1Mbit/s[7]；
　 ◇可靠的错误处理和检错机制，发送的信息遭到破坏后可自动重发；
　 ◇节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；
　 ◇报文不包含源地址或目标地址仅用标志符来指示功能信息和优先级信息；

3.CAN的技术规范

　　　帧类型　 在CAN 总线中，有四种不同的帧类型[4][5]：
　　◇数据帧（Data Frame）　数据帧带有应用数据。我们将在下面对其进行详细的介绍。
　　◇远程帧（Remote Frame）　通过发送远程帧可以向网络请求数据，启动其他资源节点传送他们各自的数据。远程帧包含6个不同的位域：帧起始、仲裁域、控制域、CRC域、应答域、帧结尾。仲裁域中的RTR位的隐极性表示为远程帧。
　　◇错误帧（Error Frame）　错误帧能够报告每个节点的出错，由两个不同的域组成，第一个域是不同站提供的错误标志的叠加，第二个域是错误界定符。
　　◇过载帧（Overload Frame）　如果节点的接收尚未准备好就会传送过载帧，由两个不同的域组成，第一个域是过载标志，第二个域是过载界定符。
　　数据帧结构　 数据帧由以下七个不同的位域（Bit Field）组成：帧起始、仲裁域、控制域、数据域、CRC域、应答域、帧结尾。

　　(1)帧起始：标志帧的开始，它由单个显性位构成，在总线空闲时发送，在总线上产生同步作用；
　　(2)仲裁域：由11位标识符(ID10～ID0)和远程发送请求位(RTR)组成，RTR位为显性表示该帧为数据帧，隐性表示该帧为远程帧；标识符由高至低按次序发送，且前7位 (ID10～ID4)不能全为显性位。标识符ID用来描述数据的含义而不用于通信寻址，CAN总线的帧是没有寻址功能的。标识符还用于决定报文的优先权， ID值越低优先权越高，在竞争总线时，优先权高的报文优先发送，优先权低报文退出总线竞争。CAN总线竞争的算法效率很高，是一种非破坏性竞争。
　　(3)控制域：为数据长度码;(DLC3~ DLC0)，表示数据域中数据的字节数，不得超过8；
　　(4)数据域：由被发送数据组成，数目与控制域中设定的字节数相等，第一个字节的最高位首先被发送。其长度在标准帧中不超过8个字节；
　　(5)CRC域：包括CRC(循环冗余码校验)序列(15位)和CRC界定符(1个隐性位)，用于帧校验；
　　(6)应答域：由应答间隙和应答界定符组成，共两位；发送站发送两个隐性位，接收站在应答间隙中发送显性位。应答界定符必须是隐性位。

fenghuo321

谢谢分享
正想学习ＣＡＮ呢
真是及时雨啊！～～～～～～

威尼

宋江吗。。。。。。。。。