基于CAN总线的汽车电器网络设计_学习can总线宝典.doc

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1、基于CAN总线的汽车电器网络设计摘要随着社会的发展，汽车逐渐成为人们生活中不可缺少的交通工具。电子装置在汽车上的使用使汽车的驾驶更加舒适安全。为了满足人们对于汽车性能越来越高的要求，汽车上装备的电子装置、控制单元也在不断增加，传统的线束已远远不能满足复杂的控制系统要求。汽车CAN总线技术的引入给汽车电子控制技术带来了新的飞跃。CAN总线技术不仅满足了车身控制的功能要求，而且可以降低成本、简化车身冗余线束。本文提出了一种基于CAN总线的汽车电器网络的设计方案。设计中采用了ATmega128作为主控制器，CAN模块电路主要采用了CAN总线控制器SJA1000、总线驱动器PCA82C2

2、50以及高速光耦6N137，通过ATmega128控制工作在PeliCAN模式下的SJA1000实现各ECU单元之间的通信。文中完成了系统软件开发，并在CAN2.0B通信协议以及车用CAN协议（SAEJ1939）的基础上制定了基于车身控制模块的应用层协议；同时，为保证系统能够稳定、可靠地工作，文中针对系统工作中可能出现的干扰因素进行了分析，并进行了软硬件的抗干扰设计。通过联机调试，验证了整个系统通信的可靠性，该网络能够较好地达到车内总线对于信号传输的实时性与稳定性的要求。关键词：CAN总线；控制网络；电子控制单元；数据采集；数据传输天津工业大学2011届本科生毕业设计（论文）第一

3、章绪论1.1课题背景现代汽车中所使用的电子控制系统和通讯系统越来越多，如发动机电控系统、防抱死系统（ABS）、自动巡航系统（ACC）和车载多媒体系统，这些系统之间，系统和汽车显示仪表之间，系统和汽车故障诊断系统之间均需要进行数据交换，如此巨大的数据交换量，如仍然采用传统数据交换的方法，用导线进行点对点连接的传输方式将是复杂的工程，据统计，如果一个中级轿车需要线束插头300个以上，插针总数1800～2200个，线束总长超过1.5～2.0km，装配复杂而且故障率很高。传统的线束已远远不能满足复杂的控制系统要求。CAN总线应运而生，CAN总线能够以较低的成本、高级的时实处理能力在强电磁

4、干扰环境下高安全工作[1]。1.2当前国内外汽车CAN总线的研究情况早在20世纪80年代初，Bosch（博世）公司开发出面向汽车的CAN(ControlAreaNetwork)通信协议。与一般的通信总线相比,CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计,CAN总线越来越受到人们的重视。它在汽车领域上的应用是最广泛的,世界上一些著名的汽车制造厂商,如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、PORSCHE(保时捷)、ROLLS-ROYCE(劳斯莱斯)和JAGUAR(美洲豹)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信[2]-

5、[3]。目前，国外的汽车总线技术已经成熟，并且已经成为现代汽车的标准技术，汽车制造业发达的国家基本都在汽车制造工程中应用CAN总线技术[4]-[7]。CAN总线作为汽车制造装配的高级核心技术，国外汽车制造商与研发机构对我国是采取的是封锁政策，即使在中国合资的国外引进品牌，也是列入国产化部件外，国外CAN总线进口到中国价格相当昂贵，在高新技术上制约着我国汽车制造业的发展[8]。我国总线技术处于试验和起步阶段，绝大部分的汽车还没有采用自主研发的汽车总线设计。但CAN总线技术已经开始引起国内一些汽车研发部门的关注，如中国汽车技术研究中心、清华大学、同济大学等单位在CAN控制局域网络方面

6、开展了研究，并取得很多富有成效的结果[9]-[13]。1.3研究汽车CAN总线网络的目的和意义由于传统线束通信已经不能满足汽车控制网络的数据传输量，而CAN总线网络以低成本、高可靠性和极大的灵活性将逐渐取代传统的并行的数据传输网络。67天津工业大学2011届本科生毕业设计（论文）本研究的意义在于简化现代汽车车身中日益复杂的电子控制设备之间的连线，废除汽车上传统的主电缆线束系统，有效的增强系统的可靠性及降低系统的综合成本，提高汽车的系统化、智能化程度，并且为汽车性能的高档次提供技术平台，形成新产品和技术储备。1.4课题主要内容本课题研究了基于CAN总线的汽车通信系统的设计问题，实现

7、了汽车电器控制单元（ECU）的直接数据传输。本课题的主要研究内容为：(1)参考通用CAN2.0B协议和车用CAN协议（SAEJ1939），制定自己的应用层协议；(2)汽车电器控制网络的模块设计；(3)CAN总线控制系统的硬件电路设计；(4)CAN总线控制系统的软件电路设计；(5)软硬件联机调试；(6)对当前工作的总结及对以后工作的展望。67天津工业大学2011届本科生毕业设计（论文）第二章CAN总线通信原理本章主要研究了CAN通信原理，分别对CAN总线协议的性能特点、CAN节点的