【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 LIN價(jià)格低廉，因此它可將MCU嵌入到車(chē)身零部件中，使其成為具備網(wǎng)絡(luò)功能的智能零部件，從而進(jìn)一步減少車(chē)身線(xiàn)束，降低成本。車(chē)載媒體總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息共享如今與現(xiàn)代人們生活密切相關(guān)的IT技術(shù)也不斷地與汽車(chē)融合。世界著名的汽車(chē)制造商BWM的一位高層人士曾說(shuō)過(guò)：將來(lái)汽車(chē)的平臺(tái)，就是IT的平臺(tái)。作為將來(lái)的IT平臺(tái)，汽車(chē)必須實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)IT裝置之間的信息共享。以BWM為首的歐洲汽車(chē)制造商制定了車(chē)內(nèi)媒體之間的互連標(biāo)準(zhǔn)MOST，以實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)CD、GPS(全球定位系統(tǒng))和TV等媒體裝置之間的信息共享。到2003年底，BWM和VW已有21個(gè)車(chē)型采用了MOST。與歐洲汽車(chē)制造商MOST陣營(yíng)相對(duì)應(yīng)的是IDB1394(見(jiàn)表2)。盡管IDB1394標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)節(jié)正在制定之中，但由于它能夠兼容IE EE1394，因而吸引了大量汽車(chē)廠(chǎng)商，尤其是日本汽車(chē)廠(chǎng)商。預(yù)計(jì)日本車(chē)到2005年、歐洲車(chē)到2006年將陸續(xù)采用該標(biāo)準(zhǔn)。在IDB1394標(biāo)準(zhǔn)下，車(chē)內(nèi)預(yù)留了連接汽車(chē)總線(xiàn)與IEEE1394規(guī)格的家電產(chǎn)品的 CCP(Consumer Convenience Port)接口。數(shù)碼攝像機(jī)等通用的媒體裝置就可通過(guò)IEEE1394連接器與CCP相連，實(shí)現(xiàn)通過(guò)車(chē)載顯示器來(lái)觀(guān)看數(shù)碼攝像機(jī)所拍攝的圖像。隨著藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展，其相對(duì)低廉的成本和簡(jiǎn)便的使用方法得到汽車(chē)業(yè)界的認(rèn)同。移動(dòng)電話(huà)與車(chē)內(nèi)媒體之間的信息交互成為藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)入汽車(chē)的突破點(diǎn)。在戴姆勒克萊斯勒推出的Uconnect藍(lán)牙免提電話(huà)系統(tǒng)中，藍(lán)牙成為移動(dòng)電話(huà)與車(chē)內(nèi)媒體之間進(jìn)行信息交互的手段，駕駛員通過(guò)安裝在擋風(fēng)玻璃上的麥克風(fēng)和車(chē)內(nèi)音響系統(tǒng)的揚(yáng)聲器與他人通話(huà)，將駕駛員的雙手從操作移動(dòng)電話(huà)中解脫出來(lái)，從而保證了行車(chē)安全。專(zhuān)家視點(diǎn)發(fā)展車(chē)身電子及車(chē)載媒體網(wǎng)絡(luò)是務(wù)實(shí)之策為汽車(chē)服務(wù)的汽車(chē)電子除了動(dòng)力、制動(dòng)、車(chē)身外，還包括車(chē)載多媒體。究竟哪里才是中國(guó)汽車(chē)電子OEM真正的切入點(diǎn)呢？在汽車(chē)電子中，動(dòng)力和制動(dòng)部分的電子控制是非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是汽車(chē)中的核心技術(shù)。發(fā)展這些技術(shù)需長(zhǎng)期積累，并且目前已被全球頂級(jí)汽車(chē)制造商和汽車(chē)部件供應(yīng)商所壟斷。因此，中國(guó)的汽車(chē)電子OEM應(yīng)該根據(jù)自身的特點(diǎn)，在汽車(chē)市場(chǎng)中尋求突破點(diǎn)。除了動(dòng)力和制動(dòng)部分外，車(chē)身和車(chē)載多媒體仍然在汽車(chē)電子中占有很大的比重。從市場(chǎng)角度來(lái)看，它處于發(fā)展階段；從技術(shù)角度上分析，與安全和環(huán)保等涉及汽車(chē)核心技術(shù)的關(guān)系不大，但它涉及面很廣，不可能被少數(shù)集團(tuán)壟斷。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)電子的現(xiàn)狀，作為企業(yè)發(fā)展車(chē)身電子及車(chē)載多媒體，是一項(xiàng)務(wù)實(shí)的決策。汽車(chē)電子涉及的是一些相對(duì)簡(jiǎn)單的控制，如汽車(chē)電動(dòng)座椅、電動(dòng)門(mén)窗等，但它的核心是汽車(chē)總線(xiàn)技術(shù)。最近一汽與北京一家公司開(kāi)發(fā)的基于LIN的車(chē)身控制系統(tǒng)已開(kāi)始進(jìn)入試驗(yàn)階段。將零部件與總線(xiàn)融為一體，使系統(tǒng)成本最低，這將給中國(guó)汽車(chē)電子和汽車(chē)零部件企業(yè)帶來(lái)機(jī)遇和挑戰(zhàn)。汽車(chē)逐漸進(jìn)入百姓之家，車(chē)載多媒體的不斷發(fā)展，也將為中國(guó)的汽車(chē)電子、IT和家電制造商帶來(lái)機(jī)遇。在汽車(chē)中，將己成功應(yīng)用的家電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)移植到汽車(chē)媒體，并且實(shí)現(xiàn)家庭、汽車(chē)和辦公媒體三位一體，這在技術(shù)上可行，而且與車(chē)載媒體的發(fā)展目標(biāo)一致。 備注：作者為中科院電工研究所汽車(chē)電子應(yīng)用研究組副研究員 窗體底端CAN總線(xiàn)技術(shù)及其在汽車(chē)儀表中的應(yīng)用來(lái)源：中國(guó)論文下載中心[ 080506 11:48:00 ]作者：李偉　洪運(yùn)富　盛翊智編輯：studa0714 摘 要 本文首先介紹了CAN總線(xiàn)技術(shù)，然后給出了CAN總線(xiàn)技術(shù)在以摩托羅拉16位單片機(jī)MC9S12為中央控制器的某汽車(chē)儀表系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對(duì)該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及其中CAN通信模塊的軟硬件設(shè)計(jì)作了詳細(xì)說(shuō)明。關(guān)鍵詞 CAN總線(xiàn)，MC9S12，汽車(chē)，儀表0 引言控制局域網(wǎng)CAN (controllerareanetwork)是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)之一，是德國(guó)Bosch公司為解決現(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)的一種通訊協(xié)議，它作為汽車(chē)環(huán)境中的微控制器通訊，在車(chē)載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò)。比如：發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中，均嵌入CAN控制裝置。CAN是一種多主方式的串行通訊總線(xiàn)，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá)到10Km時(shí)，CAN仍可提供高達(dá)50 kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通訊網(wǎng)絡(luò)。CAN的應(yīng)用范圍遍及從高速網(wǎng)絡(luò)到低成本的多線(xiàn)路網(wǎng)絡(luò)。在自動(dòng)化電子領(lǐng)域的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)用中，CAN的位速率可高達(dá)1 Mbps。CAN網(wǎng)絡(luò)具有反映快,可靠度高的特性，應(yīng)用于要求實(shí)時(shí)處理的場(chǎng)合，例如汽車(chē)剎車(chē)防鎖死系統(tǒng)安全氣囊等。今天此項(xiàng)通信協(xié)議已得到廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)中必須采用的裝置，奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃及雷諾汽車(chē)都將CAN作為控制器聯(lián)網(wǎng)的手段。1 CAN總線(xiàn)的特點(diǎn)及通訊協(xié)議 CAN總線(xiàn)的特點(diǎn)CAN總線(xiàn)是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。其通訊介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖。在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制部件、傳感器等應(yīng)用中，總線(xiàn)的位速率最大可達(dá)1Mbit/s。CAN總線(xiàn)具有以下主要特性：a． 無(wú)破壞性的基于優(yōu)先權(quán)競(jìng)爭(zhēng)的總線(xiàn)仲裁b． 可借助接收濾波的多地址幀傳送c． 具有錯(cuò)誤檢測(cè)與出錯(cuò)幀自動(dòng)重發(fā)功能d． 數(shù)據(jù)傳送方式可分為數(shù)據(jù)廣播式和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求式 CAN總線(xiàn)幀格式[1]，它們的幀格式如下：（1）：數(shù)據(jù)幀 用于節(jié)點(diǎn)間傳遞數(shù)據(jù)，是網(wǎng)絡(luò)信息的主體，其幀格式依次包括： 幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、CRC場(chǎng)、ACK場(chǎng)和幀結(jié)束。其中數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度可編程0～8個(gè)字節(jié)。遠(yuǎn)程幀 由在線(xiàn)單元發(fā)送，用于請(qǐng)求發(fā)送具有相同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀，其幀格式與數(shù)據(jù)幀基本相同，但沒(méi)有數(shù)據(jù)場(chǎng)。]出錯(cuò)幀 出錯(cuò)幀是檢測(cè)總線(xiàn)出錯(cuò)的一個(gè)信號(hào)標(biāo)志，由兩個(gè)不同的場(chǎng)構(gòu)成。第一個(gè)場(chǎng)由來(lái)自不同節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加，第二個(gè)場(chǎng)為錯(cuò)誤界定符。CAN協(xié)議采用CRC檢驗(yàn)并可提供相應(yīng)的錯(cuò)誤處理功能，保證數(shù)據(jù)通訊的可靠性。超載幀 由超載標(biāo)識(shí)和超載界定符組成，表明邏輯鏈路控制層要求的內(nèi)部超載狀態(tài)，并將由媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層的一些出錯(cuò)條件而被啟動(dòng)發(fā)送。用于擴(kuò)展幀序列的延遲時(shí)間。（2）：① 標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)準(zhǔn)幀信息為11個(gè)字節(jié)，包括兩部分：信息和數(shù)據(jù)部分。前3個(gè)字節(jié)為信息部分。1字節(jié)1為幀信息。第7位（FF）表示幀格式，在標(biāo)準(zhǔn)幀中，F(xiàn)F＝0；第6位（RTR） 表示幀的類(lèi)型，RTR=0表示為數(shù)據(jù)幀，RTR=1表示為遠(yuǎn)程幀；DLC表示在數(shù)據(jù)幀時(shí)實(shí)際的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。2字節(jié)3為報(bào)文識(shí)別碼，11位有效。 3字節(jié)4～11為數(shù)據(jù)幀的實(shí)際數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程幀時(shí)無(wú)效。 ② 擴(kuò)展幀1擴(kuò)展幀信息為13個(gè)字節(jié)，包括兩部分，信息和數(shù)據(jù)部分。前5個(gè)字節(jié)為信息部分。字節(jié)1為幀信息。第7位（FF）表示幀格式，在擴(kuò)展幀中，F(xiàn)F ＝ 1；第6位（RTR）表示幀的類(lèi)型，RTR=0表示為數(shù)據(jù)幀，RTR=1表示為遠(yuǎn)程幀；DLC表示在數(shù)據(jù)幀時(shí)實(shí)際的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。2字節(jié)2～5為報(bào)文識(shí)別碼，其高29位有效。3字節(jié)6～13為數(shù)據(jù)幀的實(shí)際數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程幀時(shí)無(wú)效。2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)該系統(tǒng)以摩托羅拉16位單片機(jī)MC9S12DP256為中央控制器，并含有CAN通信模塊、LIN通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊等。發(fā)動(dòng)機(jī)及底盤(pán)部分通過(guò)CAN總線(xiàn)與中央控制器相連，儀表板部分及車(chē)身模塊通過(guò)LIN總線(xiàn)與中央控制器相連，本文重點(diǎn)介紹的是CAN通信模塊的設(shè)計(jì)。 CAN通信模塊硬件設(shè)計(jì)中央控制器MC9S12DP256內(nèi)部帶有5路CAN控制器，msCAN是Motorola Scaleable CAN的縮寫(xiě)，而msCAN12模塊則是在MC9S12系列MCU上的具體實(shí)現(xiàn)。協(xié)議，集成了除收發(fā)器外CAN總線(xiàn)控制器的所有功能。msCAN12基本特點(diǎn)如下[2]：(1) 模塊化結(jié)構(gòu)(2) ，支持標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展幀格式(3) 支持遠(yuǎn)程請(qǐng)求幀(4) 雙緩沖接收存儲(chǔ)方案(5) 帶有本地優(yōu)先級(jí)排隊(duì)機(jī)制的三緩沖區(qū)發(fā)送存儲(chǔ)方案(6) 可屏蔽、可重組標(biāo)識(shí)符驗(yàn)收過(guò)濾器(7) 內(nèi)置低通濾波器的可編程喚醒功能(8) 可編程環(huán)路檢測(cè)模式支持模塊自檢(9) 時(shí)鐘源可程控選擇CPU總線(xiàn)時(shí)鐘或晶體振蕩器時(shí)鐘采用msCAN12的CAN總線(xiàn)系統(tǒng)如圖1所示：圖1 含有MC9S12及其他節(jié)點(diǎn)的典型CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CAN收發(fā)器采用摩托羅拉的CAN通信物理接口芯片MC33388，它的主要特點(diǎn)是：● 靜態(tài)電流低至15uA；● 波特率范圍為10～125 kbps；● 發(fā)生總線(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)可自動(dòng)調(diào)整至單線(xiàn)模式,錯(cuò)誤消失后可自動(dòng)恢復(fù)正常狀態(tài)；● 支持單總線(xiàn)傳輸模式；● 總線(xiàn)對(duì)地、電源具有短路保護(hù)功能；● 具有總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器過(guò)熱保護(hù)功能；●