【检修知识】CAN总线在汽车车身把持中的利用

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20世纪80年代以来，随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上的电子控制单元越来越多，如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置(abs)、安全气囊装置、电子门窗装置和主动悬架等。在这种情况下，如果仍然采用常规的接线方式，即导线的一端与开关相连，另一端与电气设备相连，就会导致车辆上的导线数量急剧增加，并使导线质量占车辆质量的4%左右。另外，电控系统的增加虽然提高了汽车的动力性、经济性和舒适性，但随之而来的复杂电路的增加也降低了汽车的可靠性，增加了维修的难度。因此，改革汽车电气技术的呼声越来越高。于是，一个新的概念，can，就应运而生了。
can是控制器局域网的缩写。它是由德国博世公司和几家半导体制造商开发的。can总线是一种串行多主控制器局域网总线。它具有较高的网络安全性、通信可靠性和实时性，简单实用，网络成本低。特别适用于汽车电脑控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强、振动大的工业环境。
二。can总线的技术特点
can总线能有效支持分布式控制或实时控制。总线的通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，其主要特点如下:

三。可以控制车身系统的设计

1.can总线网络系统架构

现代汽车href = " mie 168/叶琪/现代" target = _ blank >现代汽车处罚的控制单元包括发动机控制模块、变速器控制模块、多媒体控制模块、安全气囊控制模块、空调控制模块、巡航控制模块、车身控制模块(包括灯光指令、车窗、雨刷等完美的汽车can总线网络系统架构如图1所示。

图1汽车can总线网络系统架构

2.CAN节点的硬件架构

在该系统中，can节点采用:

ECU (AT89C51)+CAN控制器(sja1000)+can收发器(pca82c250)的电路结构下面简单介绍一下它的核心芯片:

(1)can控制器

为了进一步扩展系统，可以选用支持can 2.0b通信协议的芯片sja1000。Sja1000是飞利浦生产的can控制器，同时支持can 2.0b和can 2.0a，在硬件和软件上完全兼容只支持can 2.0A的CAN控制器pca82c200。

(2)can收发器

Pca82c250是飞利浦推出的can控制器和物理总线接口芯片，可以向总线提供差分发送和接收。完全兼容iso 11898标准，具有高速、斜坡控制、待机三种不同工作模式，可根据实际情况选择。

(3)单片机at89c51

At89c51是atmel公司的单片机。它是一款8位cmos微控制器，具有低功耗、高性能和4kb闪存，完全兼容MCS-51指令系统和工业标准的引脚。at89系列的优势在于其片上闪存可编程擦除1000次，数据不易丢失，数据可保存10年。

连接can总线控制器、总线驱动器和MCU的基本方法如图2所示。

图2 CAN总线控制器、总线驱动器和MCU的连接图

三。车身控制模块中的can应用层协议

1.一致原则

该协议遵循can2.0b规范。根据车身控制模块的特点，采用了源-目的方法。每个节点都有自己固定的标识地址，节点数小于64。在设计上，中央控制模块可以设置为主节点，车门、电动座椅子模块和自检子模块可以设置为从节点。该协议可以实现以下功能:

(1)特定信息的广播；
(2)主从节点的连接；
(3)主从节点间的信息交换(包括故障信息)。

该协议使用帧优先级的原则来分配标识符。每个帧标识符的高四位表示帧类型。不同的帧类型有不同的优先级，决定了相同情况下各种信息帧的发送顺序。协议中29位标识符的分配如下:

帧类型(4位)+目的地址(6位)+源地址(6位)+命令(或状态、报告)属性(13位)[或数据属性+段标志+段号(共13位)]。

原则上所有命令或状态、数据、报表属性都要应答(发送确认帧，保证正常通信)，定期采集发送的数据除外。

2.帧格式仲裁字段和控制字段的定义

仲裁字段由29位标识符id28-id0、srr、ide和rtr组成。sja1000中的寄存器17-21用于存储扩展帧格式的帧信息标识符。发送时，SRR = 1，IDE = 1，RTR = 1/0(远程帧/数据帧)。标识符中的Id28-id25是BCM交换的报文的帧类型(共4位)。Id24-id19是车身控制模块中框架信息的用户地址(或目的地址，共6位)。Id18-id13是车身控制模块中帧信息发送方的地址或源地址(共6位)。Id12-id5是车身控制模块中交换的命令、状态、数据或报告属性(共8位)，id4位是需要附加命令、状态、数据和报告属性时的分段标记。Id3-id0是附加命令或状态、数据和报告属性的段号(共4位)。当ID4 = 0时，id3-id0控制域和数据寄存器0-7有效。对于远程帧，id4-id0和控制字段的值可以忽略。sja1000的寄存器16的低四位dlc3-dlc0可以构成一个控制字段，以确定数据帧的数据长度。

3.车身控制模块can2.0b通信消息协议

根据车身控制模块的节点要求，通信信息帧分为表1所列的六种类型，表1中的优先级从高到低排列。目的地址和源地址的分配如表2所示。

表1 BCM框架模型

表2车身控制模块节点的地址分配

它的工作原理如下:

(1)启动或唤醒后，从节点向主节点发送状态信息，主节点发送一帧远程广播信息(两次)。广播信息是常见信息，包括车速信号、档位信号、点火开关位置信号等。

(2)正常情况下，从节点在内部检查各个端口的状态，如果有故障，就向主节点发送三次故障码。主节点收到三个故障告警后开始响应，从节点停止发送。一旦故障消失，它就向主节点发送正常信息。主节点中应有一个故障表，用于被诊断模块的通信。

(3)主节点分别发送自检信息后，如果各从节点正常，则发送正常信息、状态和数据帧。如果存在故障，则通过分段数据帧发送故障报警帧。

(4)从节点监测到正常输入信号的变化(包括开关量和模拟采样级数的变化)后，通过报告帧向主节点发送信息，主节点发送命令帧作为响应。

4.通信消息定义

表3列出了中央控制模块和诊断模块之间的通信消息定义。表中aaaa为段号，故障码多于8个时可设置，最多可传输16×8字节码；Bbbbbb是各传感器的代号，其响应帧采用非分段数据帧。cccccccc是执行相应动作的代码，比如窗口上升到00000001，下降到0000010，响应最多可以执行256个动作。响应帧是远程帧，请求帧是远程帧。

表3中央控制模块和诊断模块之间的通信

表4正常运行时各节点的通信协议

系统正常工作时，各节点的通信协议如表4所示。表中Dddd是分段开始命令中包含的分段总数；Eeee是广播信息的某个段号，控制字段中的数据长度是该段中的数据长度，数据字段中广播的某段数据的实际数据按如下顺序定义:

四。软件流程

每个控制器都应该按照指定的格式和周期向总线发送数据，并且还接受来自其他控制器的信息。总线上的其他控制器根据需要接收所需的消息。本系统采用中断方式接收数据。一旦中断发生，接收到的数据将自动载入相应的消息寄存器。此时，屏蔽过滤器模式也可用于选择性地逐位比较接收到的消息的标识符和在接收缓冲器的初始化中设置的标识符。只有标识符匹配的消息才能进入接收缓冲区，不符合要求的消息将被屏蔽出接收缓冲区，从而减轻cpu处理消息的负担。另外，不同的数据要放在不同的报文寄存器中，所以在接收中断服务程序中，很容易确定是哪个接收到的报文引起了中断，程序流程图如图3所示。

图3程序流程图

五.结论

can总线作为一种可靠的汽车计算机网络总线，已经在先进汽车上得到应用，使所有汽车计算机控制单元通过can总线共享所有信息和资源，从而简化布线，减少传感器数量，避免控制功能重复，提高系统可靠性和可维护性，降低成本，更好地匹配和协调各种控制系统。此外，汽车的动力性、操作稳定性和完整性都上升到了一个新的高度。随着汽车电子技术的发展，灵活性高、扩展性简单、抗干扰和纠错能力强的can总线通信协议将在汽车电容系统中得到更广泛的应用。