can总线在汽车网络系统中的研究与应用

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1、CAN总线在汽车网络系统中的研究与应用叶强生1陈书明2(1．吉林工商学院2．吉林大学)[摘要]详细阐述了CAN总线的通信原理，采用P87C591作为微控制器网关，设计了CAN总线的硬件系统以及高低速CAN网络的软件系统，构造了汽车高、低速CAN通信网络，对汽车各个控制系统进行控制。介绍了CAN总线在汽车控制领域的应用，指出CAN总线作为一种极具潜力的控制器局域网在汽车网络系统中有着广阔的应用前景。主题词：CAN总线汽车微控制器中图分类号：TP393.1文献标识码：AResearchandApplicationofCAN

2、BusinAutomobileNetworkSystemYeQiangsheng,ChenShuming(1JilinIndustryandCommerceInstitute,2JilinUniversity)[Abstract]ThecommunicationprincipleofCAN-Busisdemonstrated,P87C591isusedasmicrocontrollergateway.HardwaresystemofVehicleCAN-Busandsoftwaresystemofthehighandl

3、owspeedCAN-Busaredesigned.HighandlowspeedCAN-Buscommunicationnetworkisconstructed,andeverycontrolsystemoftheautomobileiscontrolled.ApplicationoftheCAN-Businautomobileindustryisintroduced,andasoneofthepotentialcontrollerareanetwork,theCAN-Bushasabroadapplicationp

4、rospectintheautomobilenetworksystem.Keywords:CAN-Bus,Automobile,microcontroller1前言随着汽车电子技术的不断发展，车用电器设备以及车用电子元器件也不断地增加，这使得汽车电气系统逐渐复杂化。20世纪80年代末，德国博世公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发了一种串行通信协议CAN[1-3]，并使其成为国际标准（ISO11898）。到目前为止，世界上已拥有20多家CAN总线控制器芯片生产商，110多种CAN总线协议控制

5、器芯片和集成CAN总线协议控制器的微控制器芯片。由于CAN总线具有通信可靠性，成本低，简单实用，且具有较高的网络安全性等特点，国外已经将CAN总线技术广泛应用于汽车计算机控制系统，近几年来我国也逐渐开始对汽车CAN总线进行应用研究。2CAN总线技术2.1CAN总线的特点CAN总线具有突出的可靠性、实时性和灵活性。CAN为多主工作方式，采用非破坏性总线仲裁技术，将节点信息分成不同的优先级，能满足不同的实时性要求；CAN采用短帧结构，每帧信息均有CRC校验及其验错措施，受干扰概率低，数据出错率极低；CAN的直接通信距离最远

6、可达10km（速率5kbps以下），通信速率可高达1Mbps（此时通信距离最长为40m）；CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活；CAN为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从；在报文标志符上，CAN上的节点分不同的优先级，可满足不同的实时要求，优先级高的数据最多可在134?s内得到传输；CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响；此外CAN总线还具有较高的性价比

7、，开发技术容易掌握，能充分利用现有的单片机开发工具。2.2CAN总线的通信原理CAN结构可以划分为两层[1]：数据链路层（DataLinkLayer）和物理层（PhysicalLayer）。1CAN的ISO/OSI参考模型的层结构如图1所示。图1CAN总线通信原理图当多个节点同时要求占用总线进行数据传输时，为防止总线访问冲突，通过使用标志符的逐位仲裁可以解决这个冲突。当在一条总线上要传送两种不同格式的信息时，如果这两种不同格式的信息具有相同基本标识码(BID)，在进行总线竞争时，标准格式帧的优先级始终高于扩展格式帧的优

8、先级。按CAN总线协议，若某一个节点的CPU要将信息发送给一个或多个节点，首先应将待发信息及其标识码发送给指定的CAN总线控制器。一旦网络中某一节点的CAN总线控制器获得总线控制权，网络中所有其他节点都成为接收节点，所有正确接收到该信息的节点都要进行信息检验，以确定所收信息是否与本节点有关，然后放弃无关信息，对有关信息进行处理。该