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基于CAN總線的多ECU通信平臺設計
摘要：介紹CAN總線及其通信協議J1939，并設計基于CAN總線的多ECN通信平臺的硬件結構；闡述節點ECN通信的軟件設計方法，在仿真試驗的條件下實現數據通信的功能。試驗表明平臺運行穩定可靠。關鍵詞：CAN總線 ECN J1939協議 通信平臺
引言
隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應用，現代汽車上的電子控制器的數量越來越多，常見的有發動機的電子燃油噴射裝置、防抱死制動裝置（ABS）、安全氣囊裝置、電動門窗裝置、主動懸架等。電控系統的增加雖然提高了轎車的動力性、經濟性和舒適性，但隨之增加的復雜電路也降低了汽車的可靠性，增加了維修的難度。從布線角度分析，傳統的電子氣系統大多采用點對點的單一通信方式，相互之間少有聯系，這樣必然造成寵大的布線系統。因此，一種新的概念——汽車上電子控制器局域網絡CAN，也就應運而生。為使不同廠家生產的零部件能在同一輛汽車上協調工作，必須制定標準。按照ISO有關標準，CAN的拓撲結構為總線式，因此稱為CAN總線。CAN總線被設計作為汽車環境中的微控制器通信，在車載各電子控制裝置ECN之間交換信息，在車載各電子控制裝置ECN之間交換信息，形成汽車電子控制網絡。
控制器局域網CAN（Controller Area Network）是一種多主方式的串行通信總線，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產生的任何錯誤。CAN在汽車上的應用，具有很多行業標準或者是國際標準，比如國際標準化組織（ISO）的ISO11992、ISO11783以及汽車工程協會（Society of Automotive Engigeers）的SAE J1939。CAN總線已經作為汽車的一種標準設備列入汽車的整車設計中。
圖1
1 CAN總線特點及其通信協議
1.1 CAN總線簡介
CAN通信協議規定了4種不同的幀格式，即數據幀、遠程幀、錯誤幀和超載幀。基于以下幾條基本規則進行通信協調：總線訪問、仲裁、編碼/解碼、出錯標注和超裁標注。CAN遵從OSI模型。按照OSI基準模型只有三層：物理層、數據鏈路層和哀告層，但應用層尚需用戶自己定義。CAN總線作為一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡，應用范圍遍及從高速網絡到低成本的多線路網絡。如：CAN在汽車中的發動機控制部件、ABS、抗滑系統等應用中的位速率可高達1Mbps。同時，它可以廉價地用于交通運載工具電器系統中，例如電氣窗口、燈光聚束、座椅調節等，以替代所需要的硬件連接。其傳輸介制裁為雙絞線，通信速率最高可達1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠可達10km/5kbps，掛接設備數最多可達110個。CAN為多主工作方式，通信方式靈活，無需站地址等節點信息，采用非破壞性總線仲裁技術，滿足實時要求。另外，CAN采用短幀結構傳輸信號，傳輸時間短，具有較強的抗干擾能力。
CAN總線與其它通信協議的不同之處主要有兩方面：一是報文傳送不包含目標地址，它是以全網廣播為基礎，各接收站根據報文中反映數據性質的標識符過濾報文，其特點是可在線上網下網、即插即用和多站接收；另外一個方面就是特別強化了數據安全
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