CAN總線技術(shù)及其在汽車儀表中的應(yīng)用

1、CAN總線技能及其在汽車儀表中的應(yīng)用摘要本文起首先容了AN總線技能，然后給出了AN總線技能在以摩托羅拉16位單片機9S12為中心操縱器的某汽車儀表體系中的應(yīng)用，并對該體系總體布局及此中AN通訊模塊的軟硬件方案作了詳細(xì)說明。關(guān)鍵詞AN總線，9S12，汽車，儀表0弁言操縱局域網(wǎng)AN(ntrllerareanetrk)是國際上應(yīng)用最普及的現(xiàn)場總線之一，是德國Bsh公司為辦理當(dāng)代汽車中浩繁的操縱與測試儀器之間的數(shù)據(jù)互換而開拓的一種通訊協(xié)議，它作為汽車情況中的微操縱器通訊，在車載各電子操縱裝置EU之間互換信息，形成汽車電子操縱網(wǎng)絡(luò)。好比：發(fā)動機辦理體系、變速箱操縱器、儀表裝備、電子主干體系中，均嵌入AN

2、操縱裝置。AN是一種多主方法的串行通訊總線，根本方案范例要求有高的位速率，高抗電磁滋擾性，并且可以或許檢測消費生的任何錯誤。當(dāng)信號傳輸間隔到達10K時，AN仍可提供高達50kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。它是一種有用支持漫衍式操縱或及時操縱的串行通訊網(wǎng)絡(luò)。AN的應(yīng)用范疇普及從高速網(wǎng)絡(luò)到低本錢的多線路網(wǎng)絡(luò)。在主動化電子范疇的汽車發(fā)動機操縱部件、傳感器、抗滑體系等應(yīng)用中，AN的位速率可高達1bps。AN網(wǎng)絡(luò)具有反響快,可靠度高的特性，應(yīng)用于要求及時處置懲罰的場所，比方汽車剎車防鎖死體系寧靜氣囊等。本日此項通訊協(xié)議已得到普及應(yīng)用，成為當(dāng)代汽車方案中必需接納的裝置，奔跑、寶馬、群眾、沃爾沃及雷諾汽車都將A

3、N作為操縱器聯(lián)網(wǎng)的本領(lǐng)。1AN總線的特點及通訊協(xié)議1.1AN總線的特點AN總線是一種有用支持漫衍式操縱或及時操縱的串行通訊網(wǎng)絡(luò)。其通訊介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖。在汽車發(fā)動機操縱部件、傳感器等應(yīng)用中，總線的位速率最大可達1bit/s。AN總線具有以下重要特性：a無粉碎性的基于優(yōu)先權(quán)競爭的總線仲裁b可借助吸收濾波的多地點幀傳送具有錯誤檢測與墮落幀主動重發(fā)成效d數(shù)據(jù)傳送方法可分為數(shù)據(jù)播送式和長途數(shù)據(jù)哀求式1.2AN總線幀格式11AN2.0A通訊協(xié)議劃定了4種差異的幀格式：數(shù)據(jù)幀用于節(jié)點間通報數(shù)據(jù)，是網(wǎng)絡(luò)信息的主體，其幀格式依次包羅：幀起始、仲裁嘗操縱嘗數(shù)據(jù)嘗R嘗AK場和幀竣事。此中數(shù)據(jù)段長度

4、可編程08個字節(jié)。長途幀由在線單位發(fā)送，用于哀求發(fā)送具有雷同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀，其幀格式與數(shù)據(jù)幀根本雷同，但沒有數(shù)據(jù)常墮落幀墮落幀是檢測總線墮落的一個信號標(biāo)記，由兩個差異的場構(gòu)成。第一個場由來自差異節(jié)點的錯誤標(biāo)記疊加，第二個場為錯誤界定符。AN協(xié)議接納R查驗并可提供相應(yīng)的錯誤處置懲罰成效，包管數(shù)據(jù)通訊的可靠性。超載幀由超載標(biāo)識和超載界定符構(gòu)成，表白邏輯鏈路操縱層要求的內(nèi)部超載狀態(tài)，并將由媒體拜候操縱層的一些墮落條件而被啟動發(fā)送。用于擴展幀序列的耽誤時間。2AN2.0B通訊協(xié)議分為兩種幀格式：尺度幀尺度幀信息為11個字節(jié)，包羅兩部門：信息和數(shù)據(jù)部門。前3個字節(jié)為信息部門。1字節(jié)1為幀信息。第7位FF

5、表現(xiàn)幀格式，在尺度幀中，F(xiàn)F0；第6位RTR表現(xiàn)幀的范例，RTR=0表現(xiàn)為數(shù)據(jù)幀，RTR=1表現(xiàn)為長途幀；DL表如今數(shù)據(jù)幀時現(xiàn)實的數(shù)據(jù)長度。2字節(jié)2、3為報文識別碼，11位有用。3字節(jié)411為數(shù)據(jù)幀的現(xiàn)實數(shù)據(jù)，長途幀時無效。擴展幀1擴展幀信息為13個字節(jié)，包羅兩部門，信息和數(shù)據(jù)部門。前5個字節(jié)為信息部門。字節(jié)1為幀信息。第7位FF表現(xiàn)幀格式，在擴展幀中，F(xiàn)F1；第6位RTR表現(xiàn)幀的范例，RTR=0表現(xiàn)為數(shù)據(jù)幀，RTR=1表現(xiàn)為長途幀；DL表如今數(shù)據(jù)幀時現(xiàn)實的數(shù)據(jù)長度。2字節(jié)25為報文識別碼，其高29位有用。3字節(jié)613為數(shù)據(jù)幀的現(xiàn)實數(shù)據(jù)，長途幀時無效。2體系總體方案方案該體系以摩托羅拉16位單

6、片機9S12DP256為中心操縱器，并含有AN通訊模塊、LIN通訊模塊、數(shù)據(jù)網(wǎng)羅模塊及數(shù)據(jù)存儲模塊等。發(fā)動機及底盤部門通過AN總線與中心操縱器相連，儀表板部門及車身模塊通過LIN總線與中心操縱器相連，本文重點先容的是AN通訊模塊的方案。2.1AN通訊模塊硬件方案中心操縱器9S12DP256內(nèi)部帶有5路AN操縱器，sAN是trlaSaleableAN的縮寫，而sAN12模塊那么是在9S12系列U上的詳細(xì)實現(xiàn)。它聽從AN2.0A/B協(xié)議，集成了除收發(fā)器外AN總線操縱器的全部成效。sAN12根本特點如下2：(1)模塊化布局(2)實現(xiàn)了AN2.0A/B協(xié)議，支持尺度和擴展幀格式(3)支持長途哀求幀(4

7、)雙緩沖吸收存儲方案(5)帶有當(dāng)?shù)貎?yōu)先級列隊機制的三緩沖區(qū)發(fā)送存儲方案(6)可屏蔽、可重組標(biāo)識符驗收過濾器(7)內(nèi)置低通濾波器的可編程叫醒成效(8)可編程環(huán)路檢測形式支持模塊自檢(9)時鐘源可程控選擇PU總線時鐘或晶體振蕩器時鐘接納sAN12的AN總線體系如圖1所示：圖1含有9S12及其他節(jié)點的典范AN總線網(wǎng)絡(luò)體系A(chǔ)N收發(fā)器接納摩托羅拉的AN通訊物理接口芯片33388，它的重要特點是：靜態(tài)電流低至15uA；波特率范疇為10125kbps；產(chǎn)生總線錯誤時可主動調(diào)解至單線形式,錯誤消散后可主動規(guī)復(fù)正常狀態(tài)；支持單總線傳輸形式；總線對地、電源具有短路庇護成效；具有總線驅(qū)動器過熱庇護成效；支持無掩藏雙

8、絞線傳輸；無功節(jié)點不影響總線狀態(tài)；事情溫度范疇為40125。33388與U應(yīng)用電路如圖2所示：圖233388與U應(yīng)用電路2.2AN數(shù)據(jù)通訊接口模塊軟件方案通訊接口模塊步伐重要包羅三部門：初始化子步伐、發(fā)送子步伐和吸收子步伐。初始化步伐重要是通過AN操縱器操縱段中的存放器寫入操縱字，從而確定AN操縱器的事情方法等。有三種方法進入初始化步伐：一是上電復(fù)位，二是硬件復(fù)位；三是軟件復(fù)位，即在運行期間通過給AN操縱器發(fā)一個復(fù)位哀求，置復(fù)位哀求位為1。在復(fù)位期間必需初始化的存放器有操縱存放器TL、發(fā)送操縱存放器TR、吸收停頓容許存放器RIER、總線按時存放器BTR、驗收操縱存放器IDA、驗收存放器IDAR

9、、驗收屏蔽存放器DR等。主節(jié)點AN數(shù)據(jù)吸收接納停頓方法，U內(nèi)部的AN操縱用具有雙緩沖吸收布局，對總線數(shù)據(jù)具有必然的緩存本領(lǐng)，通常體系接納主步伐查詢方法對吸收數(shù)據(jù)舉行處置懲罰，并用播送方法發(fā)送，對特別數(shù)據(jù)接納長途幀申請方法，如許更有利于步伐對多個使命的布局化辦理，其步伐流程圖如圖3所示。AN總線以報文為單位舉行數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)點對總線的拜候接納位仲裁方法。報文起始發(fā)送節(jié)點標(biāo)識符可分為成效標(biāo)識符和地點標(biāo)識符。AN協(xié)議的最大特點是沖破了傳統(tǒng)的節(jié)點地點編碼方法，而擴展了對通訊數(shù)據(jù)舉行編碼的方法。接納這種方法可使差異的節(jié)點同時吸收到雷同的數(shù)據(jù)?？偩€接納AN2.0B協(xié)議，數(shù)據(jù)標(biāo)識符用29位二進制表現(xiàn)，即可界說

10、229個差異的數(shù)據(jù)范例，縱然對將來更龐大的汽車操縱網(wǎng)絡(luò)其容量也充足了。標(biāo)識符的值越小，幀數(shù)據(jù)的優(yōu)先級越高。通過數(shù)據(jù)鏈路操縱，每個吸收器完成幀吸收濾波確定此幀數(shù)據(jù)是否有用。AN操縱器監(jiān)聽總線電平?jīng)Q定發(fā)送吸收是否有用，現(xiàn)實汽車應(yīng)用中一樣平常接納不冗余的通訊線路，而AN協(xié)議提供強盛的墮落診斷機制，在包管數(shù)據(jù)通訊的可靠性方面起了緊張作用。圖3AN通訊步伐流程圖3竣事語AN總線技能，是產(chǎn)業(yè)操縱與盤算機網(wǎng)絡(luò)兩者邊沿的產(chǎn)物。無論是從網(wǎng)絡(luò)的布局、協(xié)議、及時性、照舊順應(yīng)性、機動性、可靠性以致本錢等，產(chǎn)業(yè)操縱的底層都有它的特別性，特別是汽車產(chǎn)業(yè)中，要傳輸?shù)男畔级绦。蠹皶r性很強、可靠性高，AN總線協(xié)議作為一種簡樸而可靠的通訊協(xié)議，在車用電控單位和儀表上有很好的應(yīng)用遠景。本文先容的AN接口電路與通訊軟件布局對其他微處置懲罰器體系來說，加以得當(dāng)?shù)男薷囊彩菍嵱玫?。由于在現(xiàn)實的車用電氣情況中，必要思量溫度、電磁滋