CAN總線在汽車控制系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

（二）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

目前，汽車計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)涉及到動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性、凈化性和舒適性等諸多方面，具體包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制，變速器控制、巡行控制，制動(dòng)控制，照明控制，空調(diào)控制，雨刷控制，儀表管理系統(tǒng)等，而且各種控制系統(tǒng)的電控單元（ECU）相互聯(lián)系緊密，需要隨時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，CAN總線作為一種極具應(yīng)用潛力的控制器局域網(wǎng)總線，近年來在汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，并已成為歐洲汽車制造業(yè)主體行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，代表著汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)的主流發(fā)展趨勢。

汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的所有這些子控制系統(tǒng)通過CAN,0.線構(gòu)成一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，各控制單元的指令發(fā)出去之后，必須保證在一定時(shí)間內(nèi)得到響應(yīng)，要不然就有可能發(fā)生重大事故，這就要求汽車上的CAN通信網(wǎng)絡(luò)有較高的波特率設(shè)置和可靠性。而且，汽車在實(shí)際運(yùn)行過程中，眾多節(jié)點(diǎn)之間需要進(jìn)行大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。若整輛汽車的所有節(jié)點(diǎn)都掛在一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)上，這么多節(jié)點(diǎn)通過一條CAN總線進(jìn)行通信，信息管理配置稍有不當(dāng)，就很容易出現(xiàn)總線負(fù)荷過大，將導(dǎo)致系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)速度下降，這在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中是不允許的。因此我們在對汽車上各節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)性進(jìn)行了分析之后，根據(jù)各節(jié)點(diǎn)對實(shí)時(shí)性的要求，設(shè)計(jì)了高、低速兩個(gè)速率不同的CAN通信網(wǎng)絡(luò)。將實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格、可靠性要求高的節(jié)點(diǎn)組成高速CAN通信網(wǎng)絡(luò)，將其它實(shí)時(shí)性要求相對較低的節(jié)點(diǎn)組成低速CAN通信網(wǎng)絡(luò)，并架設(shè)網(wǎng)關(guān)將這兩個(gè)速率不同的CAN通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)全部節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)共享。整輛汽車的通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制、變速器控制、安全控制、防抱死制動(dòng)控制（ABS）等控制單元節(jié)點(diǎn)是現(xiàn)代汽車動(dòng)作的核心部件，對時(shí)間響應(yīng)要求嚴(yán)格，因而在本設(shè)計(jì)中采用傳輸速率為500Kbps的高速CAN通信網(wǎng)絡(luò)?？照{(diào)控制、雨刷控制、照明控制和儀表管理控制等相對來說對實(shí)時(shí)性的要求較低，采用傳輸速率小于125 Kbps的CAN通信網(wǎng)絡(luò)，主控制器跨接高、低速兩條總線，與各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，兼起網(wǎng)關(guān)的作用，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連。

電控單元的微控制器（P8xC591 ）通過數(shù)據(jù)總線經(jīng)過光電隔離器（6N137）與CAN總線控制器（SJA 1000）直接相連，由于CAN總線控制器帶有一個(gè)接收緩沖器和一個(gè)發(fā)送緩沖器，因此，CAN總線控制器的發(fā)送端口Tx0，接收端口Rx0、Rx1分別與CAN,總線發(fā)送接收器的TxD和RxD, Vref端口直接相連，CAN_L和CAN -H是CAN總線的兩條差分接收發(fā)送線。它們的端點(diǎn)間各接一個(gè)120Ω的總線匹配電阻，當(dāng)有節(jié)點(diǎn)占用CAN總線時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的發(fā)送端（電平為3.5 V）接CAN_H,接收端（電平為1.5V）接CAN_L;當(dāng)無節(jié)點(diǎn)占用CAN總線時(shí)，CAN_L和CAN_H上的電平均為2.5V.