汽車電子控制基礎(chǔ)17串行通信與CAN基礎(chǔ)

1、曹家喆曹家喆q兩種信息傳輸方式并行傳輸方式并行傳輸方式串行傳輸方式串行傳輸方式q串行通信需要“協(xié)議”q協(xié)議內(nèi)容v信號電平的電壓v傳送字符的格式v信息傳輸?shù)乃俾蕍起始和結(jié)束約定等 q異步通信v起始位v數(shù)據(jù)位v奇偶校驗位v停止位v空閑位q同步通信v同步字符（SYN）v數(shù)據(jù)塊部分v校驗字符（CRC）q波特率v數(shù)據(jù)傳送的速率，它表示每秒鐘傳送的二進制代碼的位數(shù)，單位是bit/s，一般寫成bps。1波特=1bit/sv波特率范圍：一般在5019200bps之間 v舉例：波特率為1200bps，異步通信字符格式為8個數(shù)據(jù)位、1個起始位和1個停止位，即10位/幀，那么每秒鐘能夠傳送的字符數(shù)就是：1200（b

2、it/s）10（bit/字符）=120（字符/s）q串行通信總線標準種類vRS-232，RS-422，RS-485等q關(guān)于RS-232總線v引腳標準v電平標準 “0” ：+5+15V “1” ：-5-15Vv最大傳輸距離：15mv最高傳輸速率：約為20kbps（a）DB-25型連接器 （b）DB-9型連接器q雙機通信簡單的接線方法常用RS-232C接口電路：MC1488、MC1489等。前者將單片機用的TTL電平（0-5V）轉(zhuǎn)換為RS-232C電平，后者則相反，將RS-232C電平轉(zhuǎn)換為TTL電平0-5V0-5V-15V +15Vq串行口電路基本結(jié)構(gòu)加上頭尾成為一幀去掉頭尾只留數(shù)據(jù)8位數(shù)據(jù)8位

3、數(shù)據(jù)q方式0v數(shù)據(jù)位：8位v僅配合移位寄存器，用于擴展并行口v移位寄存器：l串入/并出l并入/串出發(fā)送時接收時q方式0應(yīng)用舉例多位數(shù)字顯示控制線控制線發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)q方式1v幀格式：10位v1個起始位v8個數(shù)據(jù)位v1個停止位起始位起始位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位停止位停止位q初始設(shè)定v波特率設(shè)置及相關(guān)計算v相關(guān)寄存器設(shè)定q發(fā)送程序q接收程序q任務(wù)：由發(fā)送端控制接收端亮燈q硬件線路q方案設(shè)計vfosc：11.0592MHzv波特率：2400bpsv通信方式：方式1主程序主程序: ORG0000HAJMPMAINORG0023H;串行中斷入口地址！串行中斷入口地址！ AJMPSENDORG0100HMAIN：

4、MOVTMOD,#20H;設(shè)定時器設(shè)定時器1方式方式2MOVTL1,#0F4H;設(shè)置設(shè)置波特率波特率計數(shù)初值計數(shù)初值MOVTH1,#0F4H;設(shè)置設(shè)置波特率波特率計數(shù)重裝值計數(shù)重裝值SETBTR1;啟動計時啟動計時MOVSCON,#50H;設(shè)串行口方式設(shè)串行口方式1、允許接收、允許接收SETBEA;允許中斷允許中斷 SETBES;允許串行中斷允許串行中斷MOV A,#0FEH;第一個字符第一個字符MOVSBUF,A;先發(fā)送一個字符數(shù)據(jù)先發(fā)送一個字符數(shù)據(jù)SJMP$;等待中斷等待中斷 中斷服務(wù)程序：中斷服務(wù)程序：SEND:CLR TI;發(fā)送中斷標志清發(fā)送中斷標志清0ACALL DEL;延時延時RL

5、 A;左移左移MOV SBUF,A;繼續(xù)發(fā)送繼續(xù)發(fā)送RETI;中斷返回中斷返回DEL:（略）（略）主程序主程序: ORG0000HAJMPMAINORG0023H;串行中斷入口地址！串行中斷入口地址！ AJMPRECORG0100HMAIN：MOVTMOD,#20H;設(shè)定時器設(shè)定時器1方式方式2MOVTL1,#0F4H;設(shè)置計數(shù)初值設(shè)置計數(shù)初值MOVTH1,#0F4H;設(shè)置計數(shù)重裝值設(shè)置計數(shù)重裝值SETBTR1;啟動計時啟動計時MOVSCON,#50H;設(shè)串行口方式設(shè)串行口方式1、允許接收、允許接收SETBEA;允許中斷允許中斷 SETBES;允許串行中斷允許串行中斷SJMP$;等待接收中斷等

6、待接收中斷 中斷服務(wù)程序：中斷服務(wù)程序：REC:CLRRI;發(fā)送中斷標志清發(fā)送中斷標志清0MOVA，SBUF;接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)MOVP1，A;送到送到P1口口RETI;中斷返回中斷返回ENDq方式2v幀格式l11位（位（1個起始位、個起始位、8個數(shù)據(jù)位、個數(shù)據(jù)位、1個第個第9位、位、1個停止位）個停止位）v波特率l固定為固定為 fosc/64v應(yīng)用：多機通信q方式3v幀格式：與方式2相同v波特率：可設(shè)置l波特率計算（同方式1）l定時器初值計算（同方式1）v應(yīng)用：多機通信波特率384f256Xoscq任務(wù)：以串行通信方式控制車燈q什么是通信網(wǎng)絡(luò)v多臺計算機連成的通信系統(tǒng)v實現(xiàn)資源信息共享q網(wǎng)絡(luò)的

7、分類v按照網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，可分為局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等一個計算機網(wǎng)絡(luò)q關(guān)于CAN（Controller Area Network）的概念v一種通信網(wǎng)絡(luò)q關(guān)于局域網(wǎng)v節(jié)點v連接方式vCAN就屬于總線型局域網(wǎng)（a）星型）星型 （b）總線型）總線型 （c）環(huán)型）環(huán)型 （d）樹型）樹型 q傳統(tǒng)控制方式v每個設(shè)備都有單獨的連接線，連接線是專用的專用的q使用CAN的控制方式v用較少的通信線傳輸多種控制信息，也叫多路傳輸多路傳輸多條線多條線兩條線兩條線（a）傳統(tǒng)控制方式）傳統(tǒng)控制方式（b）CAN總線控制方式總線控制方式q汽車使用CAN的意義v節(jié)約導線v簡化維修v提高可靠性v共享信息資源q信息傳遞速率可高達1Mbit/s

8、 q車門控制單元為例若無若無CAN總線，完成總線，完成其全部控制功能需要其全部控制功能需要45根線和根線和9個插頭個插頭q車門控制單元為例 采用采用CAN總線后，完成其全部控制功能只需總線后，完成其全部控制功能只需17 根線、根線、2個插頭即可個插頭即可q80年代末由德國Bosch公司最先提出q最初動機：解決現(xiàn)代汽車中越來越多的ECU之間的通信問題，并簡化線路q1993年已形成國際標準ISO11898q網(wǎng)絡(luò)協(xié)議v即各通信計算機之間約定的信息交換規(guī)則v協(xié)議主要內(nèi)容l電氣標準：傳輸導線、接頭引腳、信號電壓、數(shù)字電氣標準：傳輸導線、接頭引腳、信號電壓、數(shù)字邏輯等邏輯等l通信方式：通信速率、主從、優(yōu)先

9、規(guī)則等通信方式：通信速率、主從、優(yōu)先規(guī)則等l通信內(nèi)容：數(shù)據(jù)格式、校驗方式等通信內(nèi)容：數(shù)據(jù)格式、校驗方式等q低速總線標準(A類)v如LIN(Local Interconnect Network)q中速總線標準(B類）v如CANq高速總線標準（C類）v如CAN、 X-by-Wire、MOST等q診斷系統(tǒng)總線標準vOBD-II、OBD-IIIq多媒體系統(tǒng)總線標準v分為低速、高速和無線通信三種v低速：用于遠程通信v高速：用于視頻音頻通信，如MOSTOBD-II 端子相關(guān)引腳q是用于聯(lián)系不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的接口控制器件q具有從一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議到另一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換信息的能力q工作原理v接收A網(wǎng)絡(luò)信息-處理轉(zhuǎn)換-發(fā)送

10、到B網(wǎng)絡(luò)接收接收轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換發(fā)送發(fā)送q標準幀格式v幀起始（SOF）v仲裁場v控制場v數(shù)據(jù)場vCRC場v應(yīng)答場v幀結(jié)束 0 01 11 13.5V1.5Vq標準信號電平：差分形式v隱性位：表示“0”VCANH=VCANL2.5Vv顯性位：表示“1”VCANH=3.5VVCANL=1.5VCAN_HCAN_LqCAN總線控制器v形成幀格式、發(fā)送、形成幀格式、發(fā)送、接收、校驗等接收、校驗等qCAN總線收發(fā)器v驅(qū)動、放大、形成驅(qū)動、放大、形成差分信號差分信號qCAN總線v數(shù)據(jù)信息傳輸數(shù)據(jù)信息傳輸q硬件示意圖1-發(fā)動機的ECU2-ABS的ECU3-CAN總線4-終端電阻qCAN總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶哟伟l(fā)動機控制ECU懸架控制ECUABS控制ECUASR控制ECU網(wǎng)關(guān)1儀表顯示ECU安全氣囊ECU故障診斷ECU駕駛信息ECU網(wǎng)關(guān)2中央門鎖ECU電動門窗ECU電動座椅ECU車燈控制ECU高速總線中速總線低速總線FlexRay：車內(nèi)高速網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)：車內(nèi)高速網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)LIN（Local Interconnect Network）低速局域網(wǎng)低速局域網(wǎng)Most（Media Oriented Sy