2022年CAN总线在汽车车身控制中应用技术.docx

精品学习资源08-03-26 14:18资讯来源：吁苗重庆交通高校机电学院CAN 是把握器局域网络（Controller Area Network）的简称，它是由德国Bosch 公司及几个半导体生产商开发出来的，CAN 总线是一种串行多主站把握器局域网总线；它具有很高的网络安全性、通讯牢靠性和实时性，而且简洁有用，网络成本低；特别适用于汽车运算机把握系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境；CAN 总线在汽车车身把握中的应用引言20 世纪 80 岁月以来， 随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上的电子把握单元越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ABS）、安全气囊装置、电控门窗装置和 主动悬架 等等；在这种情形下，假如仍接受常规的布线方式，即电线一端与开关相接，另一端与用电设备相通，将导致车上电线数目的急剧增加，使得电线的质量占整车质量的 4左右；另外，电控系统的增加虽然提高了轿车的动力性、经济性和舒适性，但随之增加的复杂电路也降低了汽车的牢靠性，增加了修理的难度；为此，改革汽车电气技术的呼声日益高涨；因此，一种新的概念车用把握器局域网络 CAN应运而生；CAN 是把握器局域网络（ Controller Area Network ）的简称，它是由德国 Bosch 公司及几个半导体生产商开发出来的， CAN 总线是一种串行多主站把握器局域网总线； 它具有很高的网络安全性、通讯牢靠性和实时性，而且简洁有用，网络成本低；特别适用于汽车运算机把握系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境；CAN 总线的技术特点CAN 总线可有效支持分布式把握或实时把握；该总线的通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，其主要特点如下：欢迎下载精品学习资源 CAN 总线为多主站总线，各节点可在任意时刻向网络上的其他节点发送信息， 且不分主从： CAN 总线接受特别的非破坏性总线仲裁技术，高优先级节点优先传送数据，故实时性好； CAN 总线具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能； CAN 总线接受短帧结构，每帧有效字节数最多为8 个，数据传输时间短，并有CRC 及其它校验措施，数据出错率极低； CAN 总线上某一节点显现严肃错误时，可自动脱离总线，而总线上的其他操作不受影响； CAN 总线系统扩充时，可直接将新节点挂在总线上，因而走线少，系统扩充简洁，改型灵敏； CAN 总线的最大传输速率可达1Mb/s ，直接通信距离最远可达到10km （速率在5kbps 以下）； CAN 总线上的节点数取决于总线驱动电路；在标准帧（11 位报文标识符）时可达到 110 个，而在扩展帧（ 29 位报文标识符）时，个数不受限；车身系统的 CAN 把握设计CAN 总线网络系统架构现代汽车典刑的把握单元有发动机把握模块、变速器把握模块、多媒体把握模块、气囊把握模块、空调把握模块、巡航把握模块、车身把握模块（包括照明指示和车窗、刮雨器等）、防抱死制动系统（ABS）防滑把握系统（ ASR）等；完善的汽车 CAN 总线网络系统架构如图 1 所示；欢迎下载精品学习资源CAN 节点的硬件架构本系统中， CAN 节点接受：ECU（AT 89C51 ） CAN 把握器（ SJA1000） CAN 收发器（ PCA82C250）的电路结构以下是其核心芯片简介：（1） CAN 把握器为了系统进一步扩展的需要，可选取支持CAN 2.0B 通讯协议的芯片 SJA1000；SJA1000 是 PHILIPS 公司生产的既支持 CAN 2.0B ，又支持 CAN 2.0A 的 CAN 把握器， 它与仅支持 CAN 2.0A 的 CAN 把握器 PCA82C200 在硬件和软件上完全兼容；（2） CAN 收发器PCA82C250 是 PHILIPS 推出的 CAN 把握器和物理总线接口芯片， 可供应对总线的差分发送和接收； 它与 ISO 11898 标准完全兼容， 并有高速、 斜率把握和待机 3 种不同的工作方式，可依据实际情形选择；（3） 单片机 AT89C51AT89C51 是 ATMEL 公司的单片机； 它是一种低功耗、 高性能、 内含 4KB 闪速储备器的 8 位 CMOS 微把握器， 与工业标准 MCS 51 指令系统和引脚完全兼容； AT89 系列的优越性在于其片内闪速储备器可进行 1000 次的编程与擦除，且数据不易丢失，数据可储存 10 年；欢迎下载精品学习资源CAN 总线把握器、总线驱动器和单片机连接基本方法如图2 所示；车身把握模块中的 CAN 应用层协议协议原就本协议遵循 CAN2.0B 规范，依据车身把握模块的特点，接受源目的方法，每个节点都有自己固定的标识地址，且节点数小于64，设计时可将中心把握模块设为主节点，而将车门、电动座椅子模块及自检子模块设置为从节点；本协议可完成以下功能：（1） 特定信息的广播；（2） 主从节点之间的连接；（3） 主从节点之间的信息交换（包括故障信息）；本协议接受帧优先原就支配标识符，每一帧标识符中的高四位表示帧类型，不同帧类型有不同的优先权，优先权准备了各种信息帧在同等情形下的发送次序，协议中的29 位标识符的支配如下：帧类型（ 4 位）目的地址（ 6 位）源地址（ 6 位）命令（或状态、报告）属性（ 13 位） 或数据属性分段标志分段号（共13 位） ；欢迎下载精品学习资源对全部的命令或状态、数据、报告属性、除定时采集发送的数据外，原就上均需应答（发送确认帧以保证通讯正常）；帧格式仲裁场和把握场定义仲裁场由 29 位标识符 ID28 ID0 以及 SRR、IDE 和 RTR 组成， SJA1000 中的寄存器 1721 用来存放扩展帧格式帧信息的标识符；发送时，SRR 1，IDE 1，RTR 1/0（远程帧 / 数据帧） ；标识符中的 ID28 ID25 为车身把握模块交换报文的帧类型（共4 位）； ID24 ID19 为车身把握模块中帧信息使用者的地址（或称为目的地址，共6位）； ID18 ID13 为车身把握模块中帧信息发送者的地址或称为源地址（共6 位）；ID12 ID5 为车身把握模块中交换的命令、状态、数据或报告属性（共8 位）， ID4 位需附加命令或状态、数据、报告属性时的分段标志；ID3 ID0 为附加命令或状态、数据、报告属性的分段号（共4 位）；当 ID4 0 时， ID3 ID0 把握场、数据寄存器 0 7 有效； 对于远程帧， 就可忽视 ID4 ID0 以及把握场的值； SJA1000 的寄存器 16 低四位 DLC3DLC0 可构成把握场，以准备数据帧的数据长度；车身把握模块 CAN2.0B通讯报文商定按车身把握模块的节点要求，通讯的信息帧分为表1 所列的 6 种，表 1 中的优先级按序号从高到低排列；其目的地址和源地址的支配见表2 所列；欢迎下载精品学习资源其工作方式如下：（1） 开机后或唤醒时，从节点向主节点发送状态信息，主节点发送广播信息远程帧（两次），广播信息为共用信息，包括车速信号，档位信号，点火开关位置信号等；（2） 正常情形下，从节点内部巡查各端口状态，如有故障就向主节点发送故障代码 3 次，主节点收到三次故障报警后开头响应，从节点停止发送，一旦故障消逝，再向主节点发送正常信息；在主节点中应有一故障表，以用于已诊断模块的通讯；（3） 主结点分别发送自检信息后，如各从节点正常，就发送正常信息，状态和数据帧；如有故障，就通过分段数据帧发送故障报警帧；（4） 从节点监测到正常输入信号的变化（包括开关量和模拟量采样级数的变化） 后，便通过报告帧发送信息给主节点，主节点就发送命令帧以示响应；通讯报文定义表 3 所列是中心把握模块与诊断模块的通讯报文定义；表中，aaaa 为分段号，可在故障代码多于8 个时设置，最多可达传送16×8 个字节代码； bbbbbb 为各传感器代号，其响应帧接受不分段的数据帧，cccccccc 为执行相应动作的代码，如车窗上升为00000001 ，下降为 00000010 ，该响应最多可以执行256 个动作；响应帧接受远程帧，欢迎下载精品学习资源请求帧为远程帧；在系统正常工作时，各节点的通讯协议商定如表4 所列；表中的 dddd 为分段起始命令中包含的总段数； eeee 为广播信息的某一段号，把握场中的数据长度为该段内的数据长度，数据场中的数据广播的某段实际数据，按次序定义数据有：数据寄存器1车速信息高8 位；数据寄存器2车速信号低8 位；数据寄存器 3发动机转速信号高 8 位；数据寄存器 4发动机转速信号低 8 位；数据寄存器 5点火开关位置，其中， 0 表示钥匙拔出； 1 表示钥匙位于 OFF；2表示钥匙位于 ACC；3 表示钥匙位于 RUN； 4 表示钥匙位于 START；数据寄存器 6档位信号， 0 表示空档； 1 表示驱动档； 2 表示驱动档； 3 表示倒档； 4 表示驻车档；欢迎下载精品学习资源数据寄存器 7遥控信号， 0 表示遥控解锁主驾车门； 1 表示遥控锁定主驾车门；2 表示遥控解锁全部车门； 3 表示遥控锁定全部车门； 4 表示遥控解锁行礼箱；数据寄存器 8 用于防盗模式； 0 表示进入防盗模式， 1 表示解除防盗模式；数据寄存器 916 ：保留；软件流程各把握器应按规定格式和周期发送数据到总线上，同时也要接受其他把握器的信 息；总线上的其他把握器就依据需要各取所需的报文；对于接收数据，本系统接受中断方式实现；一旦中断发生，即将接收的数据自动装载到相应的报文寄存器中，此时仍可接受屏蔽滤波方式， 利用屏蔽滤波寄存器对接收报文的标识符和预先在接收缓冲器初始化时设定的标识符进行有选择地逐位比较，只有标识符匹配的报文才能进入接收缓冲器，那些不符合要求的报文就将被屏蔽于接收缓冲器之外，从而减轻CPU 处理报文的负担；此外，不同数据应放入不同的报文寄存器中，因此在接收中断服务程序中，就可以简洁地判定出中断是由哪个接收报文引起的，其程序流程图如图3 所示；欢迎下载精品学习资源终止语CAN 总线作为一种牢靠的汽车运算器网络总线，现已开头在先进的汽车上得到应用，从而使得各汽车运算机把握单元能够通过CAN 总线共享全部的信息和资源，以达到简化布线、削减传感器数量、防止把握功能重复、提高系统牢靠性和可爱护性、降低 成本、更好地匹配和和谐各个把握系统之目的，进而使得汽车的动力性、操作稳固性、完全性都上升到新的高度、 随着汽车电子技术的进展， 具有高度灵敏性、 简洁的扩展性、优良的抗干扰性和纠错才能的CAN 总线通信协议必将在汽车电容系统中得到更广泛的应用；欢迎下载精品学习资源欢迎下载