CAN总线技术及其在汽车仪表中的应用

1、CAN总线技能及其在汽车仪表中的应用摘要本文起首先容了AN总线技能，然后给出了AN总线技能在以摩托罗拉16位单片机9S12为中心操纵器的某汽车仪表体系中的应用，并对该体系总体布局及此中AN通讯模块的软硬件方案作了详细说明。关键词AN总线，9S12，汽车，仪表0弁言操纵局域网AN(ntrllerareanetrk)是国际上应用最普及的现场总线之一，是德国Bsh公司为办理当代汽车中浩繁的操纵与测试仪器之间的数据互换而开拓的一种通讯协议，它作为汽车情况中的微操纵器通讯，在车载各电子操纵装置EU之间互换信息，形成汽车电子操纵网络。好比：发动机办理体系、变速箱操纵器、仪表装备、电子主干体系中，均嵌入AN

2、操纵装置。AN是一种多主方法的串行通讯总线，根本方案范例要求有高的位速率，高抗电磁滋扰性，并且可以或许检测消费生的任何错误。当信号传输间隔到达10K时，AN仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。它是一种有用支持漫衍式操纵或及时操纵的串行通讯网络。AN的应用范畴普及从高速网络到低本钱的多线路网络。在主动化电子范畴的汽车发动机操纵部件、传感器、抗滑体系等应用中，AN的位速率可高达1bps。AN网络具有反响快,可靠度高的特性，应用于要求及时处置惩罚的场所，比方汽车刹车防锁死体系宁静气囊等。本日此项通讯协议已得到普及应用，成为当代汽车方案中必需接纳的装置，奔跑、宝马、群众、沃尔沃及雷诺汽车都将A

3、N作为操纵器联网的本领。1AN总线的特点及通讯协议1.1AN总线的特点AN总线是一种有用支持漫衍式操纵或及时操纵的串行通讯网络。其通讯介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。在汽车发动机操纵部件、传感器等应用中，总线的位速率最大可达1bit/s。AN总线具有以下重要特性：a无粉碎性的基于优先权竞争的总线仲裁b可借助吸收滤波的多地点帧传送具有错误检测与堕落帧主动重发成效d数据传送方法可分为数据播送式和长途数据哀求式1.2AN总线帧格式11AN2.0A通讯协议划定了4种差异的帧格式：数据帧用于节点间通报数据，是网络信息的主体，其帧格式依次包罗：帧起始、仲裁尝操纵尝数据尝R尝AK场和帧竣事。此中数据段长度

4、可编程08个字节。长途帧由在线单位发送，用于哀求发送具有雷同标识符的数据帧，其帧格式与数据帧根本雷同，但没有数据常堕落帧堕落帧是检测总线堕落的一个信号标记，由两个差异的场构成。第一个场由来自差异节点的错误标记叠加，第二个场为错误界定符。AN协议接纳R查验并可提供相应的错误处置惩罚成效，包管数据通讯的可靠性。超载帧由超载标识和超载界定符构成，表白逻辑链路操纵层要求的内部超载状态，并将由媒体拜候操纵层的一些堕落条件而被启动发送。用于扩展帧序列的耽误时间。2AN2.0B通讯协议分为两种帧格式：尺度帧尺度帧信息为11个字节，包罗两部门：信息和数据部门。前3个字节为信息部门。1字节1为帧信息。第7位FF

5、表现帧格式，在尺度帧中，FF0；第6位RTR表现帧的范例，RTR=0表现为数据帧，RTR=1表现为长途帧；DL表如今数据帧时现实的数据长度。2字节2、3为报文识别码，11位有用。3字节411为数据帧的现实数据，长途帧时无效。扩展帧1扩展帧信息为13个字节，包罗两部门，信息和数据部门。前5个字节为信息部门。字节1为帧信息。第7位FF表现帧格式，在扩展帧中，FF1；第6位RTR表现帧的范例，RTR=0表现为数据帧，RTR=1表现为长途帧；DL表如今数据帧时现实的数据长度。2字节25为报文识别码，其高29位有用。3字节613为数据帧的现实数据，长途帧时无效。2体系总体方案方案该体系以摩托罗拉16位单

6、片机9S12DP256为中心操纵器，并含有AN通讯模块、LIN通讯模块、数据网罗模块及数据存储模块等。发动机及底盘部门通过AN总线与中心操纵器相连，仪表板部门及车身模块通过LIN总线与中心操纵器相连，本文重点先容的是AN通讯模块的方案。2.1AN通讯模块硬件方案中心操纵器9S12DP256内部带有5路AN操纵器，sAN是trlaSaleableAN的缩写，而sAN12模块那么是在9S12系列U上的详细实现。它听从AN2.0A/B协议，集成了除收发器外AN总线操纵器的全部成效。sAN12根本特点如下2：(1)模块化布局(2)实现了AN2.0A/B协议，支持尺度和扩展帧格式(3)支持长途哀求帧(4

7、)双缓冲吸收存储方案(5)带有当地优先级列队机制的三缓冲区发送存储方案(6)可屏蔽、可重组标识符验收过滤器(7)内置低通滤波器的可编程叫醒成效(8)可编程环路检测形式支持模块自检(9)时钟源可程控选择PU总线时钟或晶体振荡器时钟接纳sAN12的AN总线体系如图1所示：图1含有9S12及其他节点的典范AN总线网络体系AN收发器接纳摩托罗拉的AN通讯物理接口芯片33388，它的重要特点是：静态电流低至15uA；波特率范畴为10125kbps；产生总线错误时可主动调解至单线形式,错误消散后可主动规复正常状态；支持单总线传输形式；总线对地、电源具有短路庇护成效；具有总线驱动器过热庇护成效；支持无掩藏双

8、绞线传输；无功节点不影响总线状态；事情温度范畴为40125。33388与U应用电路如图2所示：图233388与U应用电路2.2AN数据通讯接口模块软件方案通讯接口模块步伐重要包罗三部门：初始化子步伐、发送子步伐和吸收子步伐。初始化步伐重要是通过AN操纵器操纵段中的存放器写入操纵字，从而确定AN操纵器的事情方法等。有三种方法进入初始化步伐：一是上电复位，二是硬件复位；三是软件复位，即在运行期间通过给AN操纵器发一个复位哀求，置复位哀求位为1。在复位期间必需初始化的存放器有操纵存放器TL、发送操纵存放器TR、吸收停顿容许存放器RIER、总线按时存放器BTR、验收操纵存放器IDA、验收存放器IDAR

9、、验收屏蔽存放器DR等。主节点AN数据吸收接纳停顿方法，U内部的AN操纵用具有双缓冲吸收布局，对总线数据具有必然的缓存本领，通常体系接纳主步伐查询方法对吸收数据举行处置惩罚，并用播送方法发送，对特别数据接纳长途帧申请方法，如许更有利于步伐对多个使命的布局化办理，其步伐流程图如图3所示。AN总线以报文为单位举行数据传输，节点对总线的拜候接纳位仲裁方法。报文起始发送节点标识符可分为成效标识符和地点标识符。AN协议的最大特点是冲破了传统的节点地点编码方法，而扩展了对通讯数据举行编码的方法。接纳这种方法可使差异的节点同时吸收到雷同的数据。总线接纳AN2.0B协议，数据标识符用29位二进制表现，即可界说

10、229个差异的数据范例，纵然对将来更庞大的汽车操纵网络其容量也充足了。标识符的值越小，帧数据的优先级越高。通过数据链路操纵，每个吸收器完成帧吸收滤波确定此帧数据是否有用。AN操纵器监听总线电平决定发送吸收是否有用，现实汽车应用中一样平常接纳不冗余的通讯线路，而AN协议提供强盛的堕落诊断机制，在包管数据通讯的可靠性方面起了紧张作用。图3AN通讯步伐流程图3竣事语AN总线技能，是产业操纵与盘算机网络两者边沿的产物。无论是从网络的布局、协议、及时性、照旧顺应性、机动性、可靠性以致本钱等，产业操纵的底层都有它的特别性，特别是汽车产业中，要传输的信息帧都短小，要求及时性很强、可靠性高，AN总线协议作为一种简朴而可靠的通讯协议，在车用电控单位和仪表上有很好的应用远景。本文先容的AN接口电路与通讯软件布局对其他微处置惩罚器体系来说，加以得当的修改也是实用的。由于在现实的车用电气情况中，必要思量温度、电磁滋