CAN／LIN总线技术在车内网络中的应用研究.docx

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1、CANLIN总线技术在车内网络中的应用研究摘要：随着汽车内电子设备的迅速增加，车内电子网络应运而生。具体介绍了CAN总线和LIN总线技术特点，并着重研究了CANLIN技术在汽车电子网络中的应用。关键词：CAN；LIN；车内网络；现场总线1引言现场总线网络可以大量减少控制线数，进步可靠性，因此，采用现场总线网络成为汽车电控系统技术开展的必然趋势。汽车电子协会SAE将车内通讯网络分为如下4种类型：A类。合适于低速环境2CAN总线技术21CAN标准当代汽车应用环境对汽车中各电子单元之间的互连提出了极为严格的要求，于是RobertBosch公司于1982年开场制定“控制器局域网络CAN标准。汽车中的电

2、子系统日益增多如防抱死刹车、平安气囊、空调、中控锁、引擎治理和遥控无钥门禁等。它们最初以“点到点方式互相连接起来，每个连接都使用独立的铜线，使接线器非常庞大。因此有必要为汽车电子系统开发一种公用“网络标准，以减少连线与连接点的数目，而且可以进步汽车的可靠性、方便错误检测、简化维修经过及减轻总量改善性能和减少油耗等。CAN标准作为一种总线标准具有速度快、本钱低、易于实现及使用方便等特点，可用于任何需将电子设备互连起来的场合中。22CAN原理及其施行根本CAN特点是总线间的相对逻辑状态及驱动器输入与接收机输出。总线接人是事件驱动且随机发生的，假如2个节点试图同时占用总线，那么以非破坏性逐位仲裁施行

3、接人。标识符中消息优先级的分配是CAN的一大特性，使之极其适用于实时控制环境。CAN总线上可传输的消息共有如下4种不同的类型或者帧：数据帧是最常见的消息类型，由仲裁场arbitrationfield、数据字段datafield、CRC字段与确认字段acknoeledgementfield构成；远程帧的目的在于恳求从另一节点进展数据传输。远程帧类似于数据帧，但有2点重大差异，首先这种类型的消息由仲裁场中的隐性RTR位明确标为远程帧，其次其不涉及数据；错误帧是特殊消息，其不遵循CAN消息的格式化规那么。当节点检测到消息中出现错误时，那么传输错误帧，并使网络中所有其他节点也都发送错误帧。原始发送器随

4、后自动重新传输消息。CAN控制器中带有复杂的错误计数器系统，确保节点不会重复传输错误帧导致总线被一直占用；过载帧就格式而言与错误帧类似，它由超常忙的节点传输，主要用于提供更多的消息间延迟。平衡的差动信号发送降低了噪声耦合，并允许在双绞线线缆上实现更高的信号发送速率。平衡的含义是指每条信号线中流过的电流相等，但方向相反，这就形成了场抵消效应，这是降低噪声排放的关键。使用平衡差动接收机与双绞线线缆进步了CAN总线的共模抑制及噪声抗扰度。CAN标准定义了连接总线上所有节点的通讯网络，并使其可以互相对话。可能存在中央控制节点，也可能不存在，而且可随时添加节点，甚至在网络正在工作时也没有问题热插人。3L

5、IN总线技术31LIN协议LINLocalInterconnectNetwork协议是面向车辆低端分布式应用的一类多路复用串行通讯协议。LIN标准包括传输协议标准、传输媒体标准、开发工具接口和用于软件编程的接口。LIN标准包括3个主要局部：LIN协议标准讲明LIN的物理层和数据链路层；LIN配置语言描绘讲明LIN配置文件的格式，LIN配置文件被用于配置整个网络，并作为OEM和不同网络节点供给商之间的公共接口，同时可作为开发和分析工具的一个输人；LINAPI局部讲明网络与应用程序问的接口，此概念可实现开发和设计工具之间的无缝连接，并可进步开发速度和增强网络可靠性。LIN总线特点：采用低本钱单线l

6、2V进展数据传输，线的驱动和接收特性符合改良的IS09141单线标准；传输速率可达20kbits；采用单主多从构造，不需要总线仲裁，由主节点来控制总线的访问；基于通用UARTSCI的硬件接口，可使用低本钱的半导体工艺实现，几乎所有的微控制器都有LIN必须的硬件；从节点不需要晶振或者陶瓷振荡器就可实现自同步，进而减少了从节点的硬件本钱；能保证最差状况下信号传送的等待时间，可防止总线访问冲突。32LIN原理及运行机制LIN协议设计时考虑了新增加从节点无需改变原来的软件和硬件。LIN协议提供节点功能异常和传输故障时内部的错误检测。由系统中的唯一主节点初始化每次的数据传输，从节点仅在主节点访问时进展答

7、复，进而防止了网上传输的仲裁。从节点使用内部的再同步形式在收发数据时锁定于主节点。从节点仅需特别廉价的振荡器提供时序，进而简化电路和降低造价。LIN网络中，每个节点都有一个slavetask模块，主节点还包含一个mastertask模块。LIN网络中的所有通讯都是由mastertask提议的。mastertask发出帧头启动网络中的通讯，帧头包含如下3局部：同步间隙、同步场和信息标志符。从任务通过信息识别符来判定是否响应主任务，假设需要响应主任务，那么开场发送响应信息。响应信息由2个、4个或者8个数据字节和1个校验和字节组成。LIN的数据帧由帧头和响应信息组。LIN总线的另一个帧是睡眠帧，它由

8、主任务发出，其作用是让总线和节点进入低功耗状态。LIN协议的最大优点在于其不需要专用的硬件控制器，只是在SCI接口的根底上添加了一套C语言API函数。用户在开发LIN应用程序时，并不直接读写微控制器内部的存放器，只要调用相应的API即可完成同样功能的操纵。目前存在两类API函数，即LINAPI和MotorolaAPI。LINAPI共2O个函数，可以完成包括系统初始化、数据读写、节点上线离线、中断屏蔽等功能。MotorolaAPI完全基于信息帧形式，通过LINGetMsg和LINPutMsg对一帧信息进展操纵，每一个节点的信息标志符在编译时通过头文件进展配置，不需要其他辅助工具。4CANLIN技

9、术在车内中的应用由于汽车内的环境很复杂，如极高的电器噪声、机械应力、温度和易燃性等特点，并且假如在网络连接上出现任何的过失都可能会造成严重的后果，甚至危及生命。因此，CAN标准对数据通讯提供了如下保证：数据通讯的可靠性，采用CRC校验以及独特的数据信号表示方式，并具有错误识别及自动重发功能；数据通讯的实时陛，数据传输速率高，优先级高的数据享有占用总线的优先权；数据通讯的灵敏性，多主战总线构造，各总线节点问可直接通讯，面向数据块的通讯方式，通讯介质可为双绞线、同轴电缆或者光纤，通过标准插接件可方便的连接。LIN是面向低端通讯的一类协议，主要应用在通讯速率不高的场合。LIN最初是作为汽车应用提出的

10、，主要应用于车身电控单元的集成，将智能执行器和传感器连接到车身主体网络等。通过单线的方式实现节点问的通讯可大大降低汽车车身布线的复杂性，这也是LIN应用的潜力所在。LIN最初的设计目的是作为CAN的下层网络，与CAN相结合构成车辆的分层网络构造，整个车身的主体网络由CAN来架构，而用LIN担任部分通讯。车内CANLIN总线应用的构造图如图1所示。align=center图1车内总线应用构造图/align在汽车电子控制单元的设计中应该首先考虑的是平安问题，所以对于那些关键控制局部，如汽车发动机、自动变速箱、刹车装置和平安气囊等单元应该采用分散式控制；而对于那些与平安无关的单元比，如汽车的门窗、方

11、向盘、座椅、空调、照明、湿度传感器和沟通发电机控制单元等，出于本钱的考虑，可以采用CAN与LIN混合的集中控制方式。对于这些本钱比拟敏感的单元，LIN可以使那些机械元件，如智能传感器、制动器或者光敏器件得到较广泛的应用。这些器件可以很轻易地连接到汽车网络中，并得到特别方便的维护和效劳。在LIN实现的系统中，通常将模拟信号量用数字信号量所交换，这将使总线性能得到优化。5完毕语CAN总线是为汽车而开发的串行数据通讯总线，目前在世界上一些汽车制造商都在积极地将CAN总线用在新型汽车上。而且由于其本身的优点，它的应用范围不局限于汽车行业内，而在机械制造和机器人等领域开展。在车身控制系统中应用LIN总线降低了低端通讯网络的本钱，同时增加了设计的灵敏性，进步了系统的可靠性，有利于分布式车身控制系统的开发。因此LIN总线在汽车领域有着良好的应用前景，此外，LIN作为一种开放协议，还可在工业和家电领域完成速度要求不高、连接间隔较短的设备问的通讯任务。0