汽車局域網(wǎng)CAN總線詳解

隨著汽車工業(yè)以及自動(dòng)化程度的發(fā)展，現(xiàn)代汽車中所使用的電子控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)越來越多，如發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)、 自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、自動(dòng)巡航系統(tǒng)（ACC）和車載多媒體系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)之間。系統(tǒng)和汽車的顯示儀表之間，系統(tǒng)和汽車故障診斷系統(tǒng)之間均需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如此巨大的數(shù)據(jù)交換量，如仍然采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的方法，即用導(dǎo)線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接的傳輸方式將是難以想象的，因此，用串行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)取而代之就成為必然的選擇。目前汽車上的電子部件越來越多，它們分別擔(dān)負(fù)著不同的作用并掛在不同的總線 － CAN總線上。CAN 是控制局域網(wǎng)絡(luò)（Control Area Network）的簡稱[/B]，最早由德國BOSCH 公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范已被ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國際標(biāo)準(zhǔn)。CAN 的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的效字節(jié)數(shù)為8 個(gè)，因而傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。當(dāng)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能，以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系，使總線上的其他節(jié)點(diǎn)及其通信不受影響，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。CAN 總線開始被用于汽車的電子系統(tǒng)通訊上起源于歐洲，它具有極強(qiáng)的抗干擾能力及糾錯(cuò)能力。汽車在運(yùn)行過程中，所屬電子部件之間需要進(jìn)行通訊以交換實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但是由于這些電子部件可能分別掛在不同的CAN總線上，而不同的CAN總線具有不同的數(shù)據(jù)傳輸速率，所以不同的CAN總線之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，這就需要一個(gè)CAN總線網(wǎng)關(guān)控制器來進(jìn)行協(xié)調(diào)高速CAN總線和低速CAN總線之間的通信。示意圖如下圖所示。

二、硬件設(shè)計(jì)
1、總體框圖
作為一個(gè)工業(yè)上應(yīng)用的可靠CAN節(jié)點(diǎn)，看門狗、電源隔離和信號(hào)隔離是必要的，總體原理框圖如下：

2、 硬件原理圖
從以上可以看出，該硬件電路主要由三部分組成。
I、處理器最小系統(tǒng)
處理器采用帶有兩路CAN接口的ARM7系列單片機(jī) － LPC2119，該單片機(jī)內(nèi)部有兩路CAN接口、32位處理器、內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)為哈佛總線結(jié)構(gòu)。如下圖所示：

復(fù)位電路主要采用采用專用復(fù)位芯片SP706以及數(shù)據(jù)緩沖芯片74HC125來構(gòu)成，如下圖所示：

該電路具有按鍵復(fù)位、上電復(fù)位和低電壓復(fù)位功能。按鍵復(fù)位主要用于系統(tǒng)調(diào)試功能，經(jīng)74HC125可以輸出兩路復(fù)位信號(hào) － 系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)和JTAG復(fù)位信號(hào)。
時(shí)鐘電路采用常用的無源晶振與微調(diào)電容組成。如圖所示。

程序燒寫口采用JTAG方式，比較方便在線調(diào)試。如圖所示。

II、電源控制部分
本系統(tǒng)共需要四組電源：5V、3.3V、1.8V，另外還有CAN隔離電源（5V）。電源主芯片采用開關(guān)電源AP1509，其中5V電源是主電源，為其他各組電源提供輸入電源，由于汽車上只有DC12V電源，所以需要進(jìn)行DC/DC轉(zhuǎn)換，電路如下：

AP1509是一款寬輸入電壓范圍的DC/DC轉(zhuǎn)換器，輸入電壓可高達(dá)22V，輸出負(fù)載電流可高達(dá)2A。并且有可控輸入信號(hào)端SD，可以切斷或開啟該芯片的正常工作，以達(dá)到節(jié)電的目的。