汽車輪速傳感器設(shè)計(jì)中CAN總線的應(yīng)用

　　總線通信電路

　　總線接口電路包括傳感器與CAN總線接口和儀表板節(jié)點(diǎn)與CAN總線接口。通過總線接口電路實(shí)現(xiàn)傳感器和節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)、控制指令和狀態(tài)信息的傳送。使用總線接口容易形成總線式網(wǎng)絡(luò)的車輛局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性較高等特點(diǎn)。

　　傳感器與CAN總線的接口以CAN控制器SJA1000為核心，通過82C250實(shí)現(xiàn)傳感器與物理總線的接口。CAN總線物理層和數(shù)據(jù)連路層的所有功能由通信控制器SJA1000來完成。它具有BasicCAN（82C200兼容模式）和PeliCAN（擴(kuò)展特性）2種工作模式，采用多主結(jié)構(gòu)，具有與各種類型的微處理器相連地接口。

　　SJA1000的引腳功能和電器特性與82C200完全兼容，較82C200具有更強(qiáng)的錯(cuò)誤診斷和處理功能。它具有編程時(shí)鐘輸出，可編程的傳輸速率（最高達(dá)1Mbps），可編程的輸出驅(qū)動(dòng)器組態(tài)，可組態(tài)的總線接口，用識(shí)別碼信息定義總線訪問優(yōu)先權(quán)?？刂破魇褂梅奖?、價(jià)格便宜、工作環(huán)境溫度范圍（- 40～125℃），特別適合于汽車及工業(yè)環(huán)境使用。

　　82C250作為CAN總線控制器和物理總線間的接口，是為汽車高速傳輸信息（最高為1Mbps）設(shè)計(jì)的。它提供對(duì)CAN控制器的差動(dòng)接收功能和對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送能力，完全與ISO11898標(biāo)準(zhǔn)兼容。在運(yùn)動(dòng)環(huán)境中，具有抗瞬變、抗射頻和抗電磁干擾性能，內(nèi)部的限流電路具有電路短路時(shí)對(duì)傳送輸出級(jí)進(jìn)行保護(hù)的功能。芯片的特色是通過對(duì)Rs（8號(hào)）引腳輸入電平的設(shè)計(jì)，可工作于3種工作方式：（1）高速方式（Vrs《0.3Vcc）;（2）斜率方式 （0.4Vccrs《0.6Vcc）;（3）待機(jī)方式（Vrs》0.75Vcc）。芯片以高速方式工作時(shí)，發(fā)送輸出晶體管盡可能快的簡(jiǎn)單地開和關(guān)，不測(cè)量限制上升和下降的斜率，要用屏蔽電纜來避免射頻干擾。當(dāng)芯片以斜率方式工作時(shí)，總線可用非屏蔽的雙絞線或并行線。對(duì)上升和下降的斜率的限制，取決于Rs引腳到地的連接電阻值，并與Rs引腳的電流成正比。

　　SJA1000，82C250的信號(hào)電平與TTL兼容，可直接接口。但為提高可靠性和抗干擾性能，在智能傳感器的設(shè)計(jì)中，它們之間用光電隔離。 SJA1000的RD，WR，ALE，INT分別與80C31的RD，WR，ALE，INT0引腳相連。80C31的P0.0～P0.7與SJA1000 的AD0～AD7接口，80C31和SJA1000用統(tǒng)一的5V電源供電。給SJA1000的RX1腳提供約0.5Vcc的維持電位。82C250的 CANH，CANL間并接120Ω匹配電阻后接至物理總線，Rs引腳接地，選擇高速方式。傳輸介質(zhì)采用屏蔽線，以提高總線接口的抗干擾能力。

試驗(yàn)結(jié)果

　　先作信號(hào)處理電路試驗(yàn)。用XD5-1信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波模擬傳感器信號(hào)輸入電路，用雙蹤示波器觀察輸入輸出波形。輸入信號(hào)在峰值0.6V以上時(shí)，電路輸出方波、無信號(hào)丟失。頻率從20～2075Hz，同樣，試驗(yàn)也無信號(hào)丟失。信號(hào)小于0.6V時(shí)，無方波輸出，即低于0.6V的噪聲進(jìn)不了微機(jī)系統(tǒng)?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)電路中R2，R3的阻值改變最小信號(hào)的門檻值。在轉(zhuǎn)鼓傳感器試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)傳感器信號(hào)作試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

　　BJ212車型前輪的半徑是0.375m，磁感應(yīng)式傳感器的齒圈為88齒。表中測(cè)速系統(tǒng)顯示值與車速表讀數(shù)值之差是因?yàn)檐囁俦碚`差之故。車速?gòu)?3～200km/h，對(duì)應(yīng)的頻率從31～2075Hz，設(shè)計(jì)的測(cè)速系統(tǒng)完全覆蓋了此車速范圍。用非接觸式紅外測(cè)速表檢驗(yàn)時(shí)，誤差在0.3%之內(nèi)，證明了傳感器及信號(hào)處理電路的合理性。與儀表盤節(jié)點(diǎn)的信息傳輸試驗(yàn)：傳感器測(cè)速系統(tǒng)與儀表盤節(jié)點(diǎn)的接收和發(fā)送信號(hào)一致;發(fā)送和接收到的信號(hào)的數(shù)據(jù)格式與設(shè)定的11 位數(shù)據(jù)格式一致。

　　結(jié) 論

　　基于CAN總線的輪速傳感器充分發(fā)揮了磁感應(yīng)式傳感器的潛能，具有車速識(shí)別的門檻值低（3km/h）、測(cè)量準(zhǔn)確度高、實(shí)用性和抗干擾性強(qiáng)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合在汽車運(yùn)動(dòng)環(huán)境中使用，且易于與其它測(cè)控節(jié)點(diǎn)組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸。