基于CAN總線的智能車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN（Controller Area Network）是德國(guó)BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它具有高可靠性和良好的錯(cuò)誤檢測(cè)能力。汽車上主要有高速（500 kb/s）和低速（125 kb/s）兩種CAN總線，這兩種總線通過網(wǎng)關(guān)連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)局域網(wǎng)間的數(shù)據(jù)共享。

目前，隨著對(duì)系統(tǒng)復(fù)雜化、精細(xì)化的要求越來越高，傳統(tǒng)的集中控制從實(shí)時(shí)性和可靠性上越來越不能滿足要求，分布控制逐漸得到了廣泛應(yīng)用。分布控制就是系統(tǒng)由一個(gè)主控制器和若干個(gè)分控制器組成，分控制器分別處理一部分系統(tǒng)功能，以并行或串行的方式與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的交互。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要完成了智能車在預(yù)先鋪貼的道路上行駛。整個(gè)系統(tǒng)硬件組成框圖如圖1所示，包括采集節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)，它們之間通過CAN總線完成數(shù)據(jù)的交互。采集節(jié)點(diǎn)通過傳感器采集道路信息，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路傳送到微控制器，微控制器對(duì)信息進(jìn)行處理后把數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上。控制節(jié)點(diǎn)讀取總線上的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成控制命令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以確保智能車不偏離道路并且保持較高的速度。


2 節(jié)點(diǎn)的硬件接口設(shè)計(jì)

2.1 采集節(jié)點(diǎn)SST89E564RD與CAN總線接口

SST89E564RD自身不具有CAN模塊，因此擴(kuò)展了CAN總線控制器，通過CAN總線收發(fā)器接入總線。本設(shè)計(jì)采用的CAN控制器是SJA1000，其兼容CAN2.0B協(xié)議，通過單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行初始化，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。收發(fā)器選用PCA82C250，它是一種應(yīng)用廣泛的CAN控制器與物理總線間的接口芯片，能夠?qū)偩€的信息進(jìn)行差動(dòng)發(fā)送和接收。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在PCA82C250和SJA1000之間用高速光耦6N137進(jìn)行隔離，以降低由于不同節(jié)點(diǎn)的高共模電壓引起的串?dāng)_甚至對(duì)器件的損壞，提高系統(tǒng)的可靠性，其通信速率高達(dá)10 Mb/s，完全能滿足CAN總線需要。SST89E564RD與CAN總線的硬件接口如圖2所示。


2.2 控制節(jié)點(diǎn)DSP 與CAN 總線接口

TMS320F2812 DSP 芯片內(nèi)部集成了一個(gè)完整的增強(qiáng)型CAN 控制器， 稱之為eCAN， 在硬件設(shè)計(jì)中，不需要再加入獨(dú)立的CAN 控制器來實(shí)現(xiàn)CAN 總線的底層協(xié)議， 直接通過收發(fā)器PCA82C250 連接總線。DSP 與CAN總線接口設(shè)計(jì)如圖3 所示。