汽车CAN总线在车载网络设计

2016-09-28 15:13:15 root 78
汽车CAN总线(Controller Area Network)最初由德国BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设计的,现代汽车越来越多采用电子控制装置,如发动机的定时、注油控制,加速、刹车控制(ASC)及复杂的康锁定刹车系统(ABS)等。由于这些控制需要检测及交换大量数据,采用硬接信号线的方式不但繁琐、昂贵,而且难以解决问题,采用CAN总线边得到很好的解决。
1993年CAN成为国际标准ISO11898(高速CAN)和ISO11519(低速CAN)。
车辆是一个特殊的应用环境,汽车CAN总线(Controller Area Network)由于其非破坏性的网络仲裁机制、较高的通讯速率(可达1M bps)和灵活可靠的通讯方式,在车载网络领域广受青睐,越来越多的汽车制造商把CAN总线应用于汽车控制、诊断和通讯。
根据设计要求,本系统主要完成传感信号的处理以及车辆的工况数据采集并将数据通过CAN总线送上位机,要求处理16路模拟信号、4路频率信号和32路扩展 IO信号,采集参数主要有:发动机机油压力、水温、油温、转速、车速、变速箱油压、油箱油量以及电网电压、车门状态、转向灯指示、车体超宽指示以及车内环境示警等,信号的形式有电压、频率、以及开关量信号,信号频率范围为0~ 6KHZ。
CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。
CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标识符可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义2或2个以上不同的数据块,这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节,可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时,8个字节不会占用总线时间过长,从而保证了通信的实时性。
单帧(Single Frame,SF) - 数据域及PCI可在一个CAN数据帧中容纳时,服务报文以单帧CAN报文进行发送。
第一帧(First Frame,FF) -数据域及PCI不能在一个CAN数据帧中容纳时,服务报文以多帧CAN报文进行发送,其中第一帧(FF)除传送数据外,还包含了多包数据的长度信息。
连续帧(Consecutive Frame,CF) - 多包数据中除第一帧外的连续数据帧,除传送数据外,还包含了多包数据的包序号。
流控制帧(Flow Control,FC) -用于多包数据传输过程中的流控制,不包含数据,只包含流控制状态、数据块大小和最小间隔时间等流控制信息。