基于光纖的汽車(chē)CAN總線研究（電子信息技術(shù)本科畢業(yè)論文）

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目：基于光纖的汽車(chē)can總線研究系 別：電子信息科學(xué)系專(zhuān) 業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本

2、學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1、 保密 ，在_年解密后適用本授權(quán)書(shū)。2、 不保密。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”）作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 摘要本文提出了基于sja1000 can控制器的fiber-can接口和can通信的設(shè)計(jì)。采用光纖作為傳輸介質(zhì)提高了can通信網(wǎng)抗干擾能力。詳細(xì)分析了fiber-can通信的接口設(shè)計(jì)的可行性，并設(shè)計(jì)出了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信的fiber-can接口。其主要有單片機(jī)控制部分、單片機(jī)外設(shè)部分和can通信接口部分組成。單片機(jī)和其外設(shè)共同工作產(chǎn)生了can通信所傳輸?shù)男畔?，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)顯示

3、部分顯示通信的結(jié)果。fiber-can通信的光電轉(zhuǎn)換部分采用了sdh收發(fā)一體的光電轉(zhuǎn)換模塊，比較容易的實(shí)現(xiàn)了光纖接口部分，減少了設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，并提高系統(tǒng)的性能。光纖的使用不僅大大提高通信的抗干擾能力，而且增大了節(jié)點(diǎn)間的傳輸距離。本設(shè)計(jì)方案應(yīng)用于汽車(chē)總線，能在汽車(chē)中極其惡劣的現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定的傳輸汽車(chē)各個(gè)部件的參數(shù)，完成各個(gè)部分協(xié)調(diào)合作的任務(wù)。關(guān)鍵詞：汽車(chē)總線；光纖；can控制器；fiber-canabstractthis article proposed based on sja1000 can controller fiber-can interface and the correspondenc

4、e design. the optical fiber used to sharpen the can communications network antigambling ability as the transmission medium. detailed subdivided fiber-can correspondence connection design feasibility, and designed point-to-point network correspondence fiber -can connection. it mainly has outside the

5、monolithic integrated circuit control section, the monolithic integrated circuit supposes partially with the can correspondence connection partial compositions. the monolithic integrated circuit and besides supposed works together has had the can message center transmission information, another pitc

6、h point through demonstration partial demonstrations correspondence result. fiber-can correspondence photoelectricity transformed partially uses sdh to receive and dispatch a body the photoelectricity transformation module, to have been partial compared with the easy realization optical fiber connec

7、tion, reduced the design complex degree, and enhanced the system the performance. the optical fiber use not only enhances the correspondence greatly the antigambling ability, moreover has increased the pitch point transmitting range. this design proposal applies in the automobile bus line, can in th

8、e automobile the extremely bad scene stable transmission automobile each part parameters, complete each part of coordinated cooperation the duty.key words: automobile bus line; fiber; can controller; fiber -can目 錄第一章 概述1第二章 汽車(chē)總線技術(shù)32.1 汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展歷史32.2 汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用32.3汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)42.3.1在汽車(chē)應(yīng)用中迅速普及42.3.2 高速

9、 、實(shí)時(shí)、容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)42.3.3 多媒體、高帶寬的網(wǎng)絡(luò)42.3.4豐富的軟件設(shè)計(jì)52.3.5 統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議52.4 車(chē)用網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)52.4.1 總線拓?fù)?2.4.2 星型拓?fù)?2.4.3 環(huán)形拓?fù)?2.5汽車(chē)can總線72.5.1 can總線的特點(diǎn)72.5.2 can總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)8第三章 方案對(duì)比93.1wire-lin，wire-can93.1.1 wire-lin93.1.2 wire-can103.2 fiber-can103.2.1 fiber-can節(jié)點(diǎn)113.2.2 光纖的選擇113.2.3 fiber-can的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)123.3方案選擇12第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)13

10、4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)134.2系統(tǒng)的硬件外設(shè)原理設(shè)計(jì)134.2.1 can控制器sja1000134.2.2 控制器原理圖154.2.3 can光纖接口原理164.2.4 cpu、ram 擴(kuò)展和rom擴(kuò)展部分174.3系統(tǒng)的硬件外設(shè)pcb設(shè)計(jì)234.3.1 pcb設(shè)計(jì)中的流程和抗干擾措施234.3.2 pcb制作27第五章 系統(tǒng)can通信軟件設(shè)計(jì)295.1 basiccan節(jié)點(diǎn)的主程序設(shè)計(jì)295.2程序設(shè)計(jì)說(shuō)明315.2.1系統(tǒng)宏定義315.2.2 can接口配置子程序345.2.3自動(dòng)發(fā)送37第六章 系統(tǒng)的安裝及測(cè)試設(shè)計(jì)386.1 pcb板的安裝386.2pcb板的測(cè)試386.2.1焊接

11、測(cè)試386.2.2單元測(cè)試396.2.3can接口通信測(cè)試396.3系統(tǒng)的改進(jìn)40結(jié)束語(yǔ)42致謝43參考文獻(xiàn)44附錄a（主要模塊源代碼）45附錄b（pcb板設(shè)計(jì)截圖）69第一章 概述在當(dāng)今的中高檔汽車(chē)中都采用了汽車(chē)總線技術(shù)。汽車(chē)總線為汽車(chē)內(nèi)部各種復(fù)雜的電子設(shè)備、控制器、測(cè)量?jī)x器等提供了統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換渠道。一些汽車(chē)專(zhuān)家認(rèn)為，就像在20世紀(jì)70年代引入集成電路、80年代引入微處理器一樣，近10年來(lái)數(shù)據(jù)總線技術(shù)的引入也將是汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。20世紀(jì)90年代以來(lái)，汽車(chē)上由電子控制單元(ecu)控制的部件數(shù)量越來(lái)越多，例如電子燃油噴射裝置、防抱死制動(dòng)裝置、安全氣囊裝置、電控門(mén)窗裝置、主動(dòng)懸架等

12、等。隨著集成電路和單片機(jī)在汽車(chē)上的廣泛應(yīng)用，車(chē)上的ecu數(shù)量越來(lái)越多。因此，一種新的概念-車(chē)上控制器局域網(wǎng)絡(luò)can（controller area network）的概念也就應(yīng)運(yùn)而生了。can最早是由德國(guó)bosch公司為解決現(xiàn)代汽車(chē)中的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種數(shù)據(jù)通信協(xié)議，按照iso有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，can的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線式，因此也稱(chēng)為can總線。can協(xié)議中每一幀的數(shù)據(jù)量都不超過(guò)8個(gè)字節(jié)，以短幀多發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高實(shí)時(shí)性；can總線的糾錯(cuò)能力非常強(qiáng)，從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；同時(shí)can總線的速率可達(dá)到1m bit/s，是一個(gè)真正的高速網(wǎng)絡(luò)。總之，將can總線應(yīng)用在汽車(chē)中使用有很多優(yōu)點(diǎn)：

13、 (1)用低成本的雙絞線電纜代替了車(chē)身內(nèi)昂貴的導(dǎo)線，并大幅度減少了用線數(shù)量；提高可靠性,安全性、降低成本。 (2)具有快速響應(yīng)時(shí)間和高可靠性，并適合對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用如剎車(chē)裝置和氣囊；控制平臺(tái)、信息平臺(tái)、駕駛平臺(tái)的互連基礎(chǔ)。 (3)can芯片可以抗高溫和高噪聲，并且具有較低的價(jià)格，開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)代轎車(chē)的設(shè)計(jì)中，can已經(jīng)成為必須采用的裝置，奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃、雷諾等汽車(chē)都采用了can作為控制器聯(lián)網(wǎng)的手段。據(jù)報(bào)道，中國(guó)首輛can網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)混合動(dòng)力轎車(chē)已在奇瑞公司試裝成功，并進(jìn)行了初步試運(yùn)行。在上海大眾的帕薩特和polo汽車(chē)上也開(kāi)始引入了can總線技術(shù)。但總的來(lái)說(shuō)，目前can總線技術(shù)

14、在我國(guó)汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用尚處于試驗(yàn)和起步階段，絕大部分的汽車(chē)還沒(méi)有采用汽車(chē)總線的設(shè)計(jì)，因而存在著不少弊端。比如，眾所周知汽車(chē)的核心設(shè)備就是發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力、冷卻劑溫度等等是和汽車(chē)駕駛是緊密相關(guān)的。傳統(tǒng)汽車(chē)儀表的設(shè)計(jì)方法是：通過(guò)放置在汽車(chē)部件（如發(fā)動(dòng)機(jī)）內(nèi)部的傳感器，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，如電壓、電流、脈沖信號(hào)，再經(jīng)過(guò)d/a轉(zhuǎn)換或計(jì)數(shù)器等，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可視的指針信號(hào)顯示在模擬儀表盤(pán)上。隨著汽車(chē)總線技術(shù)的發(fā)展，不少進(jìn)口的發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)不再直接向外提供傳感器信號(hào)，而改用can總線通信接口。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，由于缺乏基于can總線的測(cè)試維修設(shè)備，目前我們的維修人員使

15、用的方法只能是在發(fā)動(dòng)機(jī)上鉆孔，將傳感器直接放進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量，操作繁瑣、設(shè)備復(fù)雜，且不利于保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。又比如，現(xiàn)有的部分汽車(chē)儀表使用了專(zhuān)用的總線設(shè)計(jì)，由于硬件標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，通信協(xié)議也不兼容，為甲公司汽車(chē)生產(chǎn)的儀表完全不能在乙公司的汽車(chē)上使用，生產(chǎn)成本難以降低、故障維修很不方便。如果能將各種專(zhuān)用總線統(tǒng)一到can總線標(biāo)準(zhǔn)上來(lái)，就可以解決問(wèn)題。再比如，在手動(dòng)擋汽車(chē)中，駕駛員的換擋是依照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，有可能發(fā)生應(yīng)該加高擋位而沒(méi)能及時(shí)加擋的情況，即低檔高速行駛，既不利于降低油耗，又容易造成汽車(chē)傳動(dòng)部件磨損。如果能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋提示，車(chē)輛就能始終保持在經(jīng)濟(jì)時(shí)速行駛。根據(jù)iso(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)定義

16、的osi模型，can協(xié)議定義了物理層及數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范，這為不同的汽車(chē)廠商制定符合自身需要的應(yīng)用層協(xié)議提供了很大的便利。如果需要建立更加完善的系統(tǒng)，還需要在can的基礎(chǔ)上選擇合適的應(yīng)用層協(xié)議。如canopen、devicenet、sae j1939等?，F(xiàn)代汽車(chē)是一個(gè)智能化網(wǎng)絡(luò)計(jì)算平臺(tái)。汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)貫穿整車(chē)的每個(gè)單元即控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、駕駛系統(tǒng)和傳感執(zhí)行系統(tǒng)均由控制局域網(wǎng)can-bus互連，掌握應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)并開(kāi)發(fā)嵌入式軟件是關(guān)鍵技術(shù)。 將車(chē)內(nèi)的控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)如故障信息檢測(cè)系統(tǒng)，車(chē)況自動(dòng)紀(jì)錄系統(tǒng)，實(shí)時(shí)駕駛信息顯示系統(tǒng)（智能化數(shù)字儀表）與嵌入式因特網(wǎng)互連（支持ipv4及ipv6）,使每個(gè)汽車(chē)有一個(gè)

17、web網(wǎng)頁(yè)，將會(huì)是今后汽車(chē)計(jì)算平臺(tái)的關(guān)鍵核心技術(shù)。第二章 汽車(chē)總線技術(shù)2.1 汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展歷史早期的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)中，通用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)并未得到廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用，用戶通常利用自己制定的電路和通用異步收發(fā)器(uart)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的串行通信。由于沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各汽車(chē)制造商都有一套獨(dú)立定義的接口規(guī)范和專(zhuān)用供應(yīng)商。這樣，供應(yīng)商雖然縱向緊密地與汽車(chē)制造商合作，卻缺乏與其他供應(yīng)商的橫向聯(lián)系，導(dǎo)致生產(chǎn)的同類(lèi)產(chǎn)品不能兼容互換。采用標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以后，各供應(yīng)商按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)部件，提高了同類(lèi)產(chǎn)品的兼容性和互換性。而汽車(chē)制造商可以委托任意一家合格的供應(yīng)商開(kāi)發(fā)符合標(biāo)準(zhǔn)的模塊。國(guó)際著名汽車(chē)制造商和零部件供應(yīng)商于二十世

18、紀(jì)八十年代就致力于汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與應(yīng)用，迄今己推出多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，如j1850, van, can, abus等。在各種汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)中，can以其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，優(yōu)異的性能和極高的可靠性得到了最為廣泛的應(yīng)用。尤其在歐洲，daimlerc、hrysler及volvo公司等都將can作為他們電子系統(tǒng)控制器網(wǎng)絡(luò)化的手段。美國(guó)的制造商也正逐步將他們的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由j1850過(guò)渡到can。2.2 汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用 目前，汽車(chē)電子控制己經(jīng)從初期的“電子機(jī)械替代”階段過(guò)渡到“獨(dú)立系統(tǒng)的精確量化反饋控制”階段，并朝著“多目標(biāo)綜合控制和智能化控制”的方向發(fā)展，即把整體上相關(guān)、功能上相對(duì)獨(dú)立而位置上分布安裝的電子系統(tǒng)

19、或裝置組成一個(gè)協(xié)調(diào)控制的綜合系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的優(yōu)化控制，進(jìn)一步全面提高汽車(chē)的整體性能，根據(jù)智能化的要求和綜合協(xié)調(diào)控制的特點(diǎn)，綜合控制系統(tǒng)將更多地依賴系統(tǒng)內(nèi)、外部信息的獲取，這要求互相獨(dú)立的電子系統(tǒng)和裝置間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息傳遞。因此，現(xiàn)代汽車(chē)采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決分布式控制是一種必然，使用汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)不僅可以減少線束，而且能夠提高各控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，減少冗余的傳感器及相應(yīng)的軟硬件配置，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的資源共享，便于集中實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的在線故障診斷。2.3汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2.3.1在汽車(chē)應(yīng)用中迅速普及短短幾年內(nèi)，汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展速度令人瞳目結(jié)舌，僅以上海大眾的兩款引進(jìn)車(chē)型為例，兩年前，人們

20、還驚嘆作為中檔車(chē)的passatb5采用了can總線控制技術(shù)，如今作為經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)推出的pol。也己全面采用網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。從目前情況看，世界各大汽車(chē)公司的車(chē)身網(wǎng)絡(luò)控制和動(dòng)力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)平臺(tái)均己基本建立，在新推出的車(chē)型中，全面采用網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)己成為可能?？梢詳嘌?，近幾年內(nèi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車(chē)中的應(yīng)用將會(huì)迅速普及。2.3.2 高速 、實(shí)時(shí)、容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)線控概念(x-by-wire)是一種新的汽車(chē)工程概念，目前己有使用線控系統(tǒng)的概念車(chē)出現(xiàn)。2002年1月初在底特律舉行的北美國(guó)際車(chē)展上，展出的跑車(chē)autonomy就首次在汽車(chē)中使用了x-by-wire技術(shù)。x-by-wire技術(shù)在未來(lái)將是十分重要的技術(shù)，

21、該技術(shù)極大改善了汽車(chē)的可操縱性、安全性、設(shè)計(jì)的靈活度及總體結(jié)構(gòu)。駕駛員和方向盤(pán)之間將沒(méi)有任何機(jī)械部分的連接，使用這種技術(shù)使汽車(chē)的操縱系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)能夠通過(guò)電子方式進(jìn)行控制，這就是說(shuō)，像汽車(chē)內(nèi)的剛性傳動(dòng)件將會(huì)被基于網(wǎng)絡(luò)控制的各種傳感器、控制器和電液式電動(dòng)執(zhí)行器所組成的線控系統(tǒng)取而代之。x-by-wire技術(shù)必將促進(jìn)高速、實(shí)時(shí)、容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展。2.3.3 多媒體、高帶寬的網(wǎng)絡(luò)未來(lái)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)將是一個(gè)多媒體、高帶寬的網(wǎng)絡(luò)。它能使車(chē)主生活更輕松，并在某種程度上將辦公室移入車(chē)內(nèi)。若從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，汽車(chē)甚至可以成為一個(gè)網(wǎng)站，人們可以下載軟件以提高汽車(chē)的性能。目前，此類(lèi)技術(shù)尚處研發(fā)階段，與

22、蜂窩移動(dòng)電話技術(shù)相結(jié)合，如全球定位系統(tǒng)(gps)和導(dǎo)航系統(tǒng)等少數(shù)技術(shù)己在高檔汽車(chē)中得到應(yīng)用。作為最早的汽車(chē)電子產(chǎn)品的汽車(chē)收音機(jī)，現(xiàn)在不止是一種娛樂(lè)工具，還可以適配導(dǎo)航系統(tǒng)、rds, dab, ari和rke等的接口。2.3.4豐富的軟件設(shè)計(jì)未來(lái)汽車(chē)將成為軟件產(chǎn)品，此斷言可能是一種幻想，因?yàn)楝F(xiàn)在無(wú)法想象除了機(jī)械之外，還有什么能使汽車(chē)運(yùn)動(dòng)、關(guān)閉車(chē)窗和天窗、打開(kāi)氣門(mén)或電動(dòng)機(jī)。然而，這說(shuō)明在未來(lái)的汽車(chē)中軟件主導(dǎo)硬件的趨勢(shì)是不可避免的，軟件在汽車(chē)設(shè)計(jì)中已無(wú)處不見(jiàn)，可以說(shuō)未來(lái)汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)之一就是軟件的競(jìng)爭(zhēng)。這也正是osek產(chǎn)生的原因，使用osek將大大縮短開(kāi)發(fā)新型模塊的周期。將來(lái) ，汽車(chē)制造商必須與

23、配件制造商、芯片供應(yīng)商緊密協(xié)作，三方各盡所能以確保汽車(chē)工程項(xiàng)目的成功。在汽車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件開(kāi)發(fā)正變得與發(fā)動(dòng)機(jī)或者車(chē)身設(shè)計(jì)一樣重要。據(jù)估計(jì)，在不久的將來(lái)，會(huì)出現(xiàn)汽車(chē)專(zhuān)用軟件供應(yīng)商，現(xiàn)有零部件供應(yīng)商可能轉(zhuǎn)移研發(fā)的重點(diǎn)和方向。一方面，汽車(chē)軟件設(shè)計(jì)的分工會(huì)更明細(xì)和模塊化，另一方面，專(zhuān)用軟件的開(kāi)發(fā)也是一個(gè)趨勢(shì)。2.3.5 統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議目前汽車(chē)行業(yè)中存在許多網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，由于缺乏全世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上提高了汽車(chē)的制造成本。雖然建立一個(gè)統(tǒng)一的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系是一件十分復(fù)雜和困難的工作，但在汽車(chē)制造商和供應(yīng)商之間己逐漸對(duì)這一問(wèn)題達(dá)成一致:a類(lèi)網(wǎng)絡(luò)使用lin; b類(lèi) 網(wǎng) 絡(luò) 使 用 低 速can,c類(lèi)網(wǎng)絡(luò)使

24、用高速can己作為事實(shí)上的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);在采用x-by-wire技術(shù)的下一代汽車(chē)中，ttp或者fiexray協(xié)議將是一種必然的選擇。此 外 ， 大多數(shù)汽車(chē)公司和零配件廠商對(duì)統(tǒng)一開(kāi)發(fā)環(huán)境常感興趣。可以預(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)將被合并成為一個(gè)。若真的形成這種天下一統(tǒng)的局面，那么汽車(chē)及其相關(guān)工業(yè)將受益匪淺，從而大大加快汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展。2.4 車(chē)用網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)有總線型網(wǎng)絡(luò)、星型網(wǎng)絡(luò)以及環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。2.4.1 總線拓?fù)湓诳偩€拓?fù)渲校瑐鬏斀橘|(zhì)為一條總線，節(jié)點(diǎn)通過(guò)相應(yīng)的硬件接口接至總線上。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)均可接收該消息。由于所有的節(jié)點(diǎn)共享同一個(gè)信道。因此任一

25、時(shí)刻只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息。該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔仨毷褂每偩€訪問(wèn)機(jī)制，這樣當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)準(zhǔn)備發(fā)送消息時(shí)，能確定哪個(gè)節(jié)點(diǎn)優(yōu)先獲得總線的訪問(wèn)權(quán)。目前在汽車(chē)控制網(wǎng)絡(luò)中使用最多的是總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如圖2.1所示。節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)圖2.1 總線拓?fù)?.4.2 星型拓?fù)湓谛切屯負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式連接到中央節(jié)點(diǎn)，因此任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信都必須通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)。如圖2.2所示。節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)圖2.2 星型拓?fù)?.4.3 環(huán)形拓?fù)湓诃h(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，有許多中繼器進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路連接，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)封閉式的環(huán)路。如圖2.3所示。節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)圖2.3 環(huán)形拓?fù)?.5汽車(chē)can總線

26、can總線是德國(guó)bosch公司在20世紀(jì)80年代初，為了解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。它的短幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、非破壞性總線性仲裁技術(shù)以及靈活的通訊方式適應(yīng)了汽車(chē)的實(shí)時(shí)性和可靠性要求。汽車(chē)can總線的技術(shù)背景來(lái)源于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線和計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)這樣非常成熟的技術(shù)，因此具有很高的可靠性，抗干擾性。2.5.1 can總線的特點(diǎn)can作為一種多主總線，支持分布式實(shí)時(shí)控制的通訊網(wǎng)絡(luò)。其通訊介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖。在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)用中，總線的位速率最大可達(dá)1mbit/s。can總線屬于總線式串行通訊網(wǎng)絡(luò)，由于其采用了許多新技術(shù)及獨(dú)特

27、的設(shè)計(jì)，與一般的通訊總線相比，can總線的數(shù)據(jù)通訊具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。其特點(diǎn)可以概括如下：can為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無(wú)需站地址等節(jié)點(diǎn)信息。利用這一點(diǎn)可方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。can網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)最多可在134us內(nèi)得到傳輸。can采用非破壞性總線性仲裁技術(shù)，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)較低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間。尤其是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓

28、情況（以太網(wǎng)則可能）。can只需通過(guò)幀濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接受數(shù)據(jù)，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的“調(diào)度”。can采用nrz編碼，直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率5kbps）；通信速率最高可達(dá)1mbps(此時(shí)通信距離最長(zhǎng)為40m)。can上的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前可達(dá)110個(gè)；標(biāo)示符可達(dá)2032種（can2.0a）,而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)(can2.0b)的標(biāo)示符幾乎不受限制。采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯(cuò)效果。can的每幀信息都有crc效驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。can的通信介質(zhì)可為雙鉸線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。can節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情

29、況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。2.5.2 can總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)國(guó)內(nèi)汽車(chē)品牌中已經(jīng)有幾款車(chē)型應(yīng)用了總線技術(shù)，這些技術(shù)完全來(lái)自國(guó)外。目前應(yīng)用總線的國(guó)產(chǎn)車(chē)中大多采用兩套獨(dú)立的can總線：一套是動(dòng)力can數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，另一套是舒適can數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。使用can總線后，對(duì)其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，得出以下結(jié)論：1) 如果數(shù)據(jù)擴(kuò)展以增加新的信息，只需升級(jí)軟件即可。2) 控制單元對(duì)所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)到故障后存儲(chǔ)故障碼。3) 使用小型控制單元及小型控制單元插孔可節(jié)省空間。4) 使傳感器信號(hào)線減至最少，控制單元可做到高速數(shù)據(jù)傳輸。5) can總線符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因此可應(yīng)用不同型號(hào)

30、控制單元間的數(shù)據(jù)傳輸。第三章 方案對(duì)比這次設(shè)計(jì)的主要目的是在選定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠A(chǔ)上，通過(guò)一種選定的通信介質(zhì)完成汽車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)的組建，有以下幾種方案：3.1wire-lin，wire-can3.1.1 wire-lin本地互連網(wǎng)絡(luò)(lin)是一個(gè)低成本、單線串行總線，能執(zhí)行全雙工串行通信。lin用在汽車(chē)的分布式電子系統(tǒng)中，例如與智能傳感器和傳動(dòng)器的通信。lin協(xié)議能采用低成本的uart/sci接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，幾乎所有的微控制器都提供這些接口。lin網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主控和多個(gè)從器件組成，主控器件發(fā)起所有的通信。 所有節(jié)點(diǎn)執(zhí)行包括發(fā)送和接收任務(wù)在內(nèi)的從屬通信任務(wù)。此外，主節(jié)點(diǎn)執(zhí)行主控發(fā)送任務(wù)，主控任務(wù)能決定什么時(shí)

31、候、哪一個(gè)幀將在總線上傳輸。在該方式中，沒(méi)有總線仲裁，并且在最壞情況下每個(gè)消息的時(shí)間很容易計(jì)算。當(dāng)一個(gè)消息幀發(fā)送時(shí)，在接收和過(guò)濾標(biāo)識(shí)符后，僅有一個(gè)從器件得到激活。 如圖3.1所示。總線上的所有消息以幀的形式發(fā)送，幀由一個(gè)幀頭和響應(yīng)字段(response field)組成。主控器件始終在總線上發(fā)送幀頭，幀頭至少由一個(gè)13位字段、一個(gè)同步字節(jié)和一個(gè)6位標(biāo)識(shí)符組成，該標(biāo)識(shí)符的范圍為0到63。響應(yīng)字段由兩個(gè)、四個(gè)和八個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和具有倒置8位和的校驗(yàn)和字段，以及所有的數(shù)據(jù)字節(jié)和標(biāo)識(shí)符組成。 圖3.1 顯示了在一個(gè)消息幀上所有字段的排列順序只有很少微控制器集成有專(zhuān)用的lin硬件，大多數(shù)供應(yīng)商用sci或ua

32、rt來(lái)提供支持。因?yàn)閘in物理層是一個(gè)從汽車(chē)自診斷用iso9141標(biāo)準(zhǔn)引出的單線12v總線，所以需要一個(gè)外部lin收發(fā)器來(lái)轉(zhuǎn)換電平。例如當(dāng)前市場(chǎng)上已有供貨的摩托羅拉imc33689 lin和英飛凌公司的tle6259-2g收發(fā)器。 3.1.2 wire-can在傳統(tǒng)的can總線系統(tǒng)中主要采用微處理器、can控制器和can總線驅(qū)動(dòng)器模式，如圖3.2所示。圖3.2 基本電路sja1000的ad0ad7連接到微處理器8051的p0口，cs連接到8051的p2.0。p2.0為0時(shí)cpu片外存儲(chǔ)器地址可選中sja1000，cpu通過(guò)這些地址可對(duì)sja1000執(zhí)行相應(yīng)的讀/寫(xiě)操作。sja1000的rd、w

33、r、ale分別與8051的對(duì)應(yīng)的引腳相連，int接8051的int0，8051頁(yè)可以通過(guò)中斷方式訪問(wèn)sja1000。為了增強(qiáng)can總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，sja1000的tx0和rx0并不直接與82c250相連，而是通過(guò)高速光耦6n137后與82c250相連，這樣就很好的實(shí)現(xiàn)了總線上的各can節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。不過(guò)，應(yīng)該特別說(shuō)明的一點(diǎn)是，光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源vcc和vdd必須完全隔離，否則采用光耦也就失去了意義。電源的完全隔離可采用小功率的電源隔離模塊或帶多5v隔離輸出的開(kāi)關(guān)電源模塊實(shí)現(xiàn)。這些部分雖然增加了接口電路的復(fù)雜性，但是卻踢過(guò)了節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性和安全性。82c250與can總線的接口

34、部分野采用了一定的安全和抗干擾措施。82c250的canh和canl引腳各自通過(guò)一個(gè)5歐的電阻與can總線相連，電阻起到了一定的限流的作用，保護(hù)82c250免受過(guò)流的沖擊。canh和canl與地之間并聯(lián)了兩個(gè)30pf的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。為了減少反射，在總線的兩端加了120歐的電阻已達(dá)到阻抗匹配的目的。82c250的rs腳上接有一個(gè)斜率電阻，電阻的大小可根據(jù)總線的通信速率適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，一般在16140k歐之間。3.2 fiber-can在現(xiàn)代通訊網(wǎng)中為了解決大容量高速率、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，產(chǎn)生了光纖通訊網(wǎng)。與雙絞線和同軸電纜相比，光纜還具有不輻射、不導(dǎo)

35、電、不存在光信號(hào)相互干擾的影響，也不會(huì)有在線路“接頭處”感應(yīng)耦合導(dǎo)致的安全問(wèn)題。目前光纖的另一優(yōu)越性能強(qiáng)大的抗emi能力， 引起人們的關(guān)注 所以為進(jìn)一步提高can網(wǎng)絡(luò)的性能， 采用光纖作傳輸介質(zhì)十分必要。3.2.1 fiber-can節(jié)點(diǎn)fiber-can的節(jié)點(diǎn)連接方式和wire-can大致相同，只是物理數(shù)據(jù)發(fā)送的介質(zhì)是光纖，發(fā)送器為光電轉(zhuǎn)換器。其原理圖如圖3.3所示。單片機(jī)can控制器光纖收發(fā)器光纖總線圖3.3 can接口原理圖3.2.2 光纖的選擇塑料光纖(pof)具備了有利于大量生產(chǎn)的若干優(yōu)點(diǎn)。首先，它是柔韌的并能在行車(chē)車(chē)輛中承受振動(dòng)。其次， 因?yàn)閜of是大直徑光纖，它能傳輸?shù)墓馔看蟆?/p>

36、另外，這種光纖可允許中心軸線錯(cuò)位，不需要高度精密的接頭，能容易與光源連接。第-，pof易于切斷和加工。汽車(chē)工程師們發(fā)現(xiàn)，選擇最適用于汽車(chē)內(nèi)部環(huán)境的光纖類(lèi)型是更可取的， 而不是在汽車(chē)中信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)中僅采用單一種類(lèi)的光纖。目前有兩種類(lèi)型的塑料光纖：pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)和pc(聚碳酸酯)。pmma pof耐熱85到105，具有低的傳輸損耗，可在座艙中使用。pc pof耐熱1 20或更高， 可在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙中應(yīng)用，但傳輸損耗高。因此，工程師們推薦，耐熱pof必須僅限于在高溫環(huán)境內(nèi)使用。在網(wǎng)絡(luò)中使用耐熱的pc pof最長(zhǎng)為5米，對(duì)于超過(guò)1 0米長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)，主要使用低傳輸損耗的pmma pof。這種網(wǎng)

37、絡(luò)當(dāng)通過(guò)高溫環(huán)境時(shí)， 可選用pc pof。當(dāng)不處于極端高溫下時(shí)，pmma pof芯顯示有許多突出的性能。其透明度和機(jī)械強(qiáng)度極高， 同時(shí)能承受潮濕、熱及惡劣天氣。它具有良好的綜合質(zhì)量穩(wěn)定性， 并已證明具有高可靠性。pof 纖芯和包層組成。通常纖芯直徑05mm到1.5mm， 包層厚度5m到50m。纖芯和包層的界面結(jié)構(gòu)是影響pof可靠性的一個(gè)重大因素。由電子顯微鏡觀察到的芯包界面的圖象， 可看到界面有兩種基本類(lèi)型。一種類(lèi)型是界面上纖芯和包層產(chǎn)生明顯粘結(jié) 另一種類(lèi)型是在纖芯和包層間形成了一種中間層。中間層是纖芯和包層=者表層的融臺(tái)， 生成了一種均勻的透明層。3.2.3 fiber-can的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

38、光纖can網(wǎng)作為一種工業(yè)底層控制局域網(wǎng)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與常用局域網(wǎng)一樣，基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線形、環(huán)形和星形。3.3方案選擇wire-can的特點(diǎn)是： 技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)， 造價(jià)低廉， 理論上節(jié)點(diǎn)數(shù)無(wú)限制， 對(duì)環(huán)境電磁輻射有一定抑制能力。但隨著頻率的增高， 雙絞線的衰減迅速增高； 雙絞線在發(fā)送線對(duì)和接收線對(duì)之間存在電磁耦合干擾。由于電動(dòng)汽車(chē)現(xiàn)場(chǎng)情況較為復(fù)雜， 一旦雙絞線can網(wǎng)絡(luò)裝車(chē)， 由于車(chē)輛電氣系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾， 有時(shí)導(dǎo)致can網(wǎng)絡(luò)不能正常工作。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)xcan數(shù)據(jù)傳輸和傳輸介質(zhì)提出了更高的要求。因此我們選用fiber-can方案，由于是初步研究我們選用最簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。第四?系統(tǒng)

39、硬件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)1、完成通信所需要的硬件電路的設(shè)計(jì)2、完成通信所需要的軟件設(shè)計(jì)3、應(yīng)用硬件電路實(shí)現(xiàn)基本的can通信4.2系統(tǒng)的硬件外設(shè)原理設(shè)計(jì)為了增強(qiáng)硬件電路的實(shí)用性，在設(shè)計(jì)中加入了a/d，rom擴(kuò)展，ram擴(kuò)展，鍵盤(pán)和顯示。4.2.1 can控制器sja1000根據(jù)選擇的方案，采用can控制器sja1000和光電轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行can接口的組建。1、特性 和pca82c200 獨(dú)立can 控制器引腳兼容和pca82c200 獨(dú)立can 控制器電氣兼容 pca82c200 模式即默認(rèn)的basiccan 模式 擴(kuò)展的接收緩沖器64 字節(jié)先進(jìn)先出fifo 和can2.0b 協(xié)議兼容pc

40、a82c200 兼容模式中的無(wú)源擴(kuò)展幀 同時(shí)支持11 位和29 位識(shí)別碼 位速率可達(dá)1mbits/spelican 模式擴(kuò)展功能-可讀/寫(xiě)訪問(wèn)的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器-可編程的錯(cuò)誤報(bào)警限制-最近一次錯(cuò)誤代碼寄存器-對(duì)每一個(gè)can 總線錯(cuò)誤的中斷-具體控制位控制的仲裁丟失中斷-單次發(fā)送無(wú)重發(fā)-只聽(tīng)模式無(wú)確認(rèn)無(wú)活動(dòng)的出錯(cuò)標(biāo)志-支持熱插拔軟件位速率檢測(cè)-驗(yàn)收濾波器擴(kuò)展4 字節(jié)代碼4 字節(jié)屏蔽-自身信息接收自接收請(qǐng)求24mhz 時(shí)鐘頻率 對(duì)不同微處理器的接口 可編程的can 輸出驅(qū)動(dòng)器配置 增強(qiáng)的溫度適應(yīng)-40-+1252. 總體說(shuō)明sja1000 是一種獨(dú)立控制器用于移動(dòng)目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制can

41、 它是philips半導(dǎo)體pca82c200 can 控制器basiccan 的替代產(chǎn)品而且它增加了一種新的工作模式pelican ,這種模式支持具有很多新特性的can 2.0b 協(xié)議3sja1000原理結(jié)構(gòu)圖sja1000原理結(jié)構(gòu)圖如圖4.1所示。圖4.1 sja1000原理結(jié)構(gòu)圖4basiccan模式地址分配表在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要使用basiccan模式。sja1000是一種i/o設(shè)備基于內(nèi)存編址的微控制器。雙設(shè)備的獨(dú)立操作是通過(guò)象ram 一樣的片內(nèi)寄存器修正來(lái)實(shí)現(xiàn)的。sja1000的地址區(qū)包括控制段和信息緩沖區(qū)。控制段在初始化載入是可被編程來(lái)配置通訊參數(shù)的（例如位時(shí)序）微控制器也是通過(guò)這

42、個(gè)段來(lái)控制can總線上的通訊的。在初始化時(shí)，clkout信號(hào)可以被微控制器編程指定一個(gè)值。應(yīng)發(fā)送的信息會(huì)被寫(xiě)入發(fā)送緩沖器。成功接收信息后，微控制器從接收緩沖器中讀取接收的信息，然后釋放空間以做下一步應(yīng)用。微控制器和sja1000之間狀態(tài)、控制和命令信號(hào)的交換都是在控制段中完成的。初始載入后寄存器的驗(yàn)收代碼驗(yàn)收屏蔽總線定時(shí)寄存器0和1以及輸出控制就不能改變了只有控制寄存器的復(fù)位位被置高時(shí)才可以訪問(wèn)這些寄存器。在以下兩種不同的模式中訪問(wèn)寄存器是不同的 復(fù)位模式 工作模式當(dāng)硬件復(fù)位或控制器掉線時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入復(fù)位模式。工作模式是通過(guò)置位控制寄存器的復(fù)位請(qǐng)求位激活的。4.2.2 控制器原理圖圖4.2 控制

43、器原理圖控制器原理如圖4.2所示。can接口控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)都是直接連接單片機(jī)的端口。sja1000采用獨(dú)立晶振，復(fù)位端連接單片機(jī)的復(fù)位鍵，和單片機(jī)同步復(fù)位。在rx1處連接一個(gè)分壓網(wǎng)絡(luò)，使rx1的電平處在1/2vcc左右，有利于接受信號(hào)的判斷。4.2.3 can光纖接口原理1、首先我們從wire-can接口來(lái)分析fiber-can的可行性。圖4.3 wire-can 總線接口82c250是can 收發(fā)器，它是can 控制器(sjal000)與物理總線之間的接口，它提供向總線的差動(dòng)發(fā)送能力和對(duì)can 控制器的差動(dòng)接受能力，can 收發(fā)器的真值表見(jiàn)表4.1和圖4.3中82c250中各管腳的功能分

44、別是：txd 為發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端，v為電源電壓，rxd 為接收數(shù)據(jù)輸出端， 髓為基準(zhǔn)電壓輸出端，canh 為高電平can 電壓輸入輸出端，canl為低電平can 電壓輸入輸出端。圖中sja1000個(gè)管腳的功能分別是：txo為can 輸出驅(qū)動(dòng)器0輸出。tx1為can 輸出驅(qū)動(dòng)器1輸出，rx1為輸入比較器輸入端1，rx0為輸入比較器輸入端。表4.1 can收發(fā)器82c250的真值表txdcanhcanl總線狀態(tài)rxd0高電平低電平顯性01(或懸浮)懸浮狀態(tài)懸浮狀態(tài)隱性1由圖4.3和表4.1可見(jiàn)，當(dāng)sja1000的tx0端輸出0電平時(shí)，82c250的txd端也為0電平，此信號(hào)經(jīng)82c250差動(dòng)發(fā)送后，

45、使canh 為高電平，canl為低電平，總線狀態(tài)呈顯性。在這種情況下，接在總線上其它節(jié)點(diǎn)的82c250進(jìn)行差動(dòng)接收，其rxd端輸出0電平。由于sja1000與82c250的連接關(guān)系是：rx0接rxd，rx1接vref(當(dāng)v =5 v 時(shí)，vref一25 v )。此時(shí)對(duì)sja1000而言，rx1 rx0，則sja1000讀入顯性電平 ，或者說(shuō)總線上的任一節(jié)點(diǎn)接收到的都是顯性位。反之，當(dāng)sja1000的tx0為1電平時(shí)，82c250的rxd=1，有rx1 rx0，即所有 a1000收到顯性位。反之，當(dāng)某一sja1000的tx0端輸出1電平(隱性)時(shí)，所有sja1000的rx0端收到1電平，必有rx

46、14; while (!ti);ti = 0;sbuf=dispcode (value&0xf00)8; while (!ti);ti = 0;圖4.9 鍵盤(pán)原理圖如圖4.9所示。對(duì)鍵盤(pán)的控制主要采用動(dòng)態(tài)掃描的方式。首先串行口發(fā)全零信號(hào)，使qaqh全為0，而此時(shí)p10為高電平，若由按鍵按下，則p10必為0。判斷p10若為零，則確定有建按下，然后通過(guò)串行口發(fā)送掃描碼，8位掃描碼的中只有一位為零，其他為高電平，開(kāi)始行掃描，讀取p10檢測(cè)到p10為零，則確定有鍵按下，根據(jù)掃描碼可以判斷是哪一個(gè)鍵。具體鍵盤(pán)掃描程序如下：uchar keyscan(void) uchar code_h; /行掃描值 u

47、char code_l; /列掃描值 p2_5=0; /關(guān)閉顯示器 p2_6=0; sbuf=0x00; /8行發(fā)全“0”，準(zhǔn)備讀列狀態(tài) while(!ti); ti=0; if(p10=0) /如果p2_40，可能有鍵按下 delay(); /延時(shí)去抖動(dòng) if(p10=0) /重讀p2_4，若還為0，定有鍵按下 code_h=0xfe; /置最后一行為0，開(kāi)始行掃描 while(code_h!=0xff) /判斷是否為最后一行，若不是，繼續(xù)掃描 sbuf=code_h; /串口發(fā)行掃描值 while(!ti); ti=0; if(p10=0) /如果p2_4=0，該code_h行有鍵按下 r

48、eturn(code_h)； else /若該code_h行無(wú)鍵按下，行掃描值左移，掃描下一行 code_h=(code_h1)|0x01; 4.3系統(tǒng)的硬件外設(shè)pcb設(shè)計(jì)4.3.1 pcb設(shè)計(jì)中的流程和抗干擾措施在pcb設(shè)計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，可以說(shuō)前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的， 在整個(gè)pcb中，以布線的設(shè)計(jì)過(guò)程限定最高，技巧最細(xì)、工作量最大。pcb布線有單面布線、 雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種：自動(dòng)布線及交互式布線，在自動(dòng)布線之前， 可以用交互式預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行， 以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線

49、要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。自動(dòng)布線的布通率，依賴于良好的布局，布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定， 包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線，快速地把短線連通， 然后進(jìn)行迷宮式布線，先把要布的連線進(jìn)行全局的布線路徑優(yōu)化，它可以根據(jù)需要斷開(kāi)已布的線。 并試著重新再布線，以改進(jìn)總體效果。 1、電源、地線的處理 既使在整個(gè)pcb板中的布線完成得都很好，但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾，會(huì)使產(chǎn)品的性能下降，有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電、 地線的布線要認(rèn)真對(duì)待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。 對(duì)每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來(lái)說(shuō)都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因， 現(xiàn)只對(duì)降低式抑制噪音作以表述： （1）、眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。（2）、盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線電源線信號(hào)線，通常信號(hào)線寬為：0.20.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.050.07mm,電源線為1.22.5 mm。 對(duì)數(shù)字電路的pcb可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路, 即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地不能這樣使用) （3）、用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板，電源，地線各占用一層。 2、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理 現(xiàn)在有許多pcb不再是單一功能電路