【文章內(nèi)容簡介】 子化進程中現(xiàn)場總線很重要，需要我們自主研制現(xiàn)場總線協(xié)議應用在汽車產(chǎn)品，進一步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，雖然面臨的挑戰(zhàn)具但積極意義對于迎接我國汽車工業(yè)加入世貿(mào)組織增加信心。以縮國外汽車技術為參考，努力提高自身的競爭力，這是勢在必行的發(fā)展方向。汽車網(wǎng)絡技術綜述與發(fā)展在不增加硬件設備的同時，還能保證各個功能的控制。并且像節(jié)能減排，節(jié)約制造成本的方向發(fā)展。越來越多的向模塊化，智能化，小型化為發(fā)展研究努力，進而引入了現(xiàn)場總線。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)場總線車載網(wǎng)絡技術也越來越成熟。它已成為汽車產(chǎn)業(yè)的一個技術關口?；?CAN 總線的汽車車燈控制網(wǎng)絡的軟件設計22 汽車網(wǎng)絡技術綜述與發(fā)展在汽車網(wǎng)絡應用的前期階段中早期的汽車網(wǎng)絡中，各個廠商都用自己的標準，大家都想在這個領域稱雄稱霸軍閥割據(jù)，導致沒有一個大家都認同的標準出現(xiàn)。這給用戶帶來了很大的麻煩。每個用戶都要自己定義繁瑣的通信協(xié)議用來串行通信的發(fā)送和接收器。沒有統(tǒng)一的標準。汽車網(wǎng)路急需建立相互之間的聯(lián)系。因為整個行業(yè)的發(fā)展需要大家聯(lián)合，協(xié)助建立一個被大家接收的協(xié)議。 汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展歷史汽車網(wǎng)絡技術的研究與應用的初期輝煌在 1990，當時各個有實力重視研發(fā)的汽車生產(chǎn)商就花費很大的投資在研究中。其中應用作為汽車動力系統(tǒng)和車身電子系統(tǒng)最主要的應用網(wǎng)絡，現(xiàn)場總線已經(jīng)被歐洲汽車制造商廣泛接受，同時它也正在為美國和遠東的各汽車制造商所接受，用來構(gòu)建汽車網(wǎng)絡。雖然以往美國汽車制造商廣泛使用 J1850 來構(gòu)建車身網(wǎng)絡，但目前 DaimlerChrVsler、Ford 和 General Motors(GM)等汽車制造商已經(jīng)投入到現(xiàn)場總線總線的開發(fā)之中，而 J1 850 也正被現(xiàn)場總線所逐步取代。在遠東，Toyota 已經(jīng)在其汽車十采用現(xiàn)場總線總線連網(wǎng)，而其他的日本和韓國汽車制造商也正在積極跟進。 現(xiàn)場總線總線的基本特點汽車上使用的高速網(wǎng)絡系統(tǒng)的總線標準，特別是廣泛使用的 iso11898 國際標準。該屏蔽或非屏蔽雙絞線總線接口可以再極其嚴峻的環(huán)境中安全可靠正常的工作。在iso11898 標準建議，即使在雙絞線電路兩根線短路或地面，還要求汽車能夠正常安全的工作?，F(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)傳送方式位串行數(shù)據(jù)通信，通信速率在正常工作情況下1Mb／s 為其最大。由位速率決定系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)場總線其中任意兩節(jié)點間的能正常傳輸?shù)木嚯x。在大部分實時控制現(xiàn)場 1 Mb／s 傳輸速率是遠遠足夠的。因為實際操作中傳輸距離小于四十米?，F(xiàn)場總線總線以，實時監(jiān)視、檢查報文格式、填充循環(huán)冗余校驗位，還有和高效檢測錯誤的功能?？梢赃_到誤碼概率小于 的高精度。實現(xiàn)永久性故障的自動識別和干擾的短暫能力是運用了故障界定技術。關閉模式的現(xiàn)場總線是由于受到連續(xù)干擾。更重要的是接入現(xiàn)場總線網(wǎng)絡時，脫離硬件或軟件的與節(jié)點應用層修改?；?CAN 總線的汽車車燈控制網(wǎng)絡的軟件設計3現(xiàn)場總線有如下基本特點： 總線訪問采用基于優(yōu)先權的多主方式通過標識符（ID）標識的信息內(nèi)容，遍歷網(wǎng)絡全部過程中，沒有重復或相同的被標示的符號。報文傳輸過程中，每當接收一條信息后，就是通過標示符來判斷這些信息是否與自己有關。如果有關的信息，它會被處理，否則忽略。這就是所謂的主模式。它的主要特點是下在理論上不受限制的網(wǎng)絡號（其實是在限制電力負荷）中的一個節(jié)點，在傳輸相同的數(shù)據(jù)信息是可以被不同的節(jié)點采納。ID 數(shù)值越小，其優(yōu)先權反而越高。優(yōu)先權是由標識符決定的。節(jié)點每當總線空閑時，信息將被重新自動傳輸。那個節(jié)點獲得最高優(yōu)先權，總線使用權將被這個節(jié)點獲得。為保障這個節(jié)點傳輸，除了這個節(jié)點其他節(jié)點將被迫停止傳輸。 非破壞性的基于線路競爭的仲裁機制 總線上任一個潛在的沖突根據(jù)無破壞性機制進行總線仲裁。固定格式的幀是現(xiàn)場總線上主要的的信息傳送方式，此幀在長度都為固定值。如果大于一個節(jié)點同時開始傳輸幀，并且總線的狀態(tài)是空閑，由此引起的總線訪問沖突是利用基于線路競爭的仲裁對標識符進行判別來解決的。仲裁機制可以保證既不會丟失信息，也不會浪費時間。優(yōu)先權最高的幀的傳輸器將獲得訪問總線的權利。 利用接收濾波對幀實現(xiàn)了多點傳送所有節(jié)點都不用設置地址信息。幀接收濾波處理方法是接收器對信息的拒收或接受的處理方。信息被接收是否和接收器有聯(lián)系用這個處理方法可以識別出來，所以接收器沒何必要辨別出準是信息的傳輸器，反過來也是如此。 支持遠程數(shù)據(jù)請求通過傳輸一個遠程幀，請求另一節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀可以滿足數(shù)據(jù)需要，數(shù)據(jù)幀標識符指定相應的遠程幀標識符為。 數(shù)據(jù)一致性存在在全部過程里數(shù)據(jù)在全部過程里具相同特性。同時可以通過任意節(jié)點接收，也可以任何節(jié)點接收，可以實現(xiàn)在現(xiàn)場總線網(wǎng)絡。因此，系統(tǒng)與數(shù)據(jù)相同特性功能，這個功能是使用處理故障方法與組播理論獲得。．仲裁失敗、或傳輸期間被故障損壞了的幀能自動重發(fā)任何正在傳輸節(jié)點數(shù)據(jù)和任何正在正常(或錯誤激活狀態(tài)下)接收數(shù)據(jù)的節(jié)點都能對出現(xiàn)了錯誤的幀作出標記，并進行出錯通報。這些幀會立即被放棄，此后，遵基于 CAN 總線的汽車車燈控制網(wǎng)絡的軟件設計4循系統(tǒng)所采取的恢復計時機制，它們將被適時重發(fā)。從檢測出錯誤開始、到可以著手傳輸下一個幀為止的這段時間稱為恢復時間，此后如果再未出錯的話，恢復時間占 17~23 個位時間（在總線遭受嚴重干擾的場合，最多占 29 個位時間） 。所有接收器都會校驗所接收幀的一致性，然后對具有一致性的幀做出應答、對不具有一致性的幀做出標記。仲裁失敗或在傳輸過程中被錯誤干擾了的幀將會在下次總線空閑期間被自動重發(fā)。要被重發(fā)的幀處理起來與別的幀完全一樣。這意味著，為了獲得對總線進行訪問的權利，它還是要參與仲裁過程。 汽車網(wǎng)拓撲絡結(jié)構(gòu) 總線拓撲 總線型結(jié)構(gòu)，是由一根總線連通個個節(jié)點。以廣播方式發(fā)送信息，當節(jié)點 A 發(fā)送信息，其余 BCD 節(jié)點均能接受信息。缺點如果總線發(fā)生故障，其他節(jié)點均癱瘓。如圖 31。 圖 21 總線型拓撲 星型拓撲 每個節(jié)點都有其自己的溝通渠道，更容易添加新的節(jié)點，作為網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)，總線型訪問方式不被需要，所以使用的拓撲型結(jié)構(gòu)通信規(guī)定可以被簡明；傳輸介質(zhì)運用光纖材質(zhì)，網(wǎng)絡實施更簡潔。但它的缺點是：較長的連接線，整個網(wǎng)絡都依靠中樞。如圖 32?；?CAN 總線的汽車車燈控制網(wǎng)絡的軟件設計5圖 22 星型線型拓撲 環(huán)型拓撲 所有的節(jié)點相互連接使整個網(wǎng)絡形成一個閉環(huán)。數(shù)據(jù)從一個節(jié)點發(fā)出沿著網(wǎng)絡單向傳輸。因為它的特殊結(jié)構(gòu)，造就了它需要一個適應自身的協(xié)議。來進行信息的接收環(huán)形令牌解決了這個問題。那個節(jié)點拿到了令牌，它就具有了發(fā)送信息的優(yōu)先權如圖 33。圖 23 環(huán)型線型拓撲 我國汽車網(wǎng)絡及車燈控制系統(tǒng)的發(fā)展狀況 汽車行業(yè)將來的發(fā)展的必然走向是網(wǎng)絡技術，重點是在網(wǎng)絡通信協(xié)議的規(guī)則，可是關鍵的汽車總線應用產(chǎn)品的核心技術都被國外企業(yè)掌握，我國短期缺少成熟的汽車總線協(xié)議和相關產(chǎn)品?；?CAN 總線的汽車車燈控制網(wǎng)絡的軟件設計6中國的本土汽車品牌也加強與大中專院校合作,努力培養(yǎng)相關的汽車網(wǎng)絡人才,建立了許多實驗室,同時舉辦各類比賽。爭取在相關領域取得突破。目前處于前期發(fā)展的汽車網(wǎng)絡水平，相比應用早期的布線技術控制車燈功能，直接導致汽車線路復雜成本過高，安全性極大程度的影響汽車質(zhì)量。汽車行業(yè)也面臨著各式各樣的貿(mào)易壁壘,要想在未來國際化的市場份額中分的一份蛋糕，掌握汽車電子技術未來發(fā)展的方向。加大研究和開發(fā)投資，早期擁有中國特色的自主知識產(chǎn)權的汽車網(wǎng)絡技術及應用系統(tǒng)刻不容緩。 位數(shù)值表示 在總線上若既有顯性又有隱形時，最后顯示顯性。如圖 24。 圖 243 車燈控制系統(tǒng)的硬件設計在研究了現(xiàn)場總線總線協(xié)議的通信協(xié)議的基礎上，首先進行電路圖設計，再用仿真軟件模擬電路圖，待仿真合格后，進行硬件焊接。 車燈總成控制系統(tǒng)的功能描述兩個節(jié)點通過總線現(xiàn)場總線總線收發(fā)器連接到現(xiàn)場總線總線上。車燈控制中斷開關設，當操作控制開關時，中央節(jié)點將相應的控制指令和數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場總線，汽車燈控制網(wǎng)絡總體框圖如圖 31。 VCANH VCANL 隱 性 位 隱 性 位 顯 性 位 基于 CAN 總線的汽車車燈控制網(wǎng)絡的軟件設計7 圖 31 車燈控制網(wǎng)絡總體框圖 MCU 的選擇車燈控制系統(tǒng)微控制器(MCU)采用 ATMEL 公司的 89C51 單片機，一般每片單片機可重復燒錄 100 多次。采用超強密度的生產(chǎn)的器件。由于單個芯片中采用很多方式8 位 CPU 和快速存儲方式，ATMEL 生產(chǎn)的 89C51 是一種高性價比控制器， 89C51 單片機擁有較多應用控制系統(tǒng)是一種方便控制且物美價廉的辦法。89C51 的主要特性如下： 與 MCS51 兼容 可編程容量為 4K 字節(jié)壽命：一千次寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10 年 全靜態(tài)工作：0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 1288 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器/計數(shù)器 有 5 個的中斷源 可編序程的串行的通道 低能耗的空閑置與掉了電的模式 芯片內(nèi)部振蕩器件與帶時鐘的電路89C51 的各個引腳的功能如下表 32 所示。車燈控制按鍵MCU Can 總線發(fā)送器Can 總線接收器車燈 1車燈 2基于 CAN 總線的汽車車燈控制網(wǎng)絡的軟件設計8表 32 89C51 單片機各引腳及功能說明序 號 引 腳 名 稱 引 腳 序 號 功 能 說 明1 P0 口 3239 8 位 并 行 雙 向 I/O 口 ， 訪 問 外 部 存 儲 器 時 ， 可 作 為低 8 位 地 址 線 /數(shù) 據(jù) 總 線 復 用2 P1 口 18 通 用 I/O 口 ， 8 位 準 雙 向 ， 編 程 和 校 驗 時 作 為 低8 位 地 址 線 ， 和 另 有 第 二 功 能3 P2 口 2128 通 用 8 位 準 雙 向 I/O 口 ， 訪 問 外 部 存 儲 器 時 ， 可 作為 高 8 位 地 址 線4 P3 口 1017 8 位 準 雙 向 I/O 口 ， 提 供 部 分 第 二 功 能5 RST 9 復 位 信 號 輸 入 端 ， 高 電 平 有 效6 EA/Vpp 31 訪 問 芯 片 內(nèi) 部 和 外 部 程 序 存 儲 器 的 選 擇 信 號 /編 程電 壓7 PSEN 29 外