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编号：11

《汽车总线与嵌入式系统》课程论文

CAN总线在汽车车身控制中的作用

班级：车辆工程1132
姓名（及手机）：
学号：1131504328
任课教师：

2016-11-2
CAN总线在汽车车身控制中的应用

摘要:阐述了CAN（ControllerAreaNetwork）总线协议及其技术特点。结合应用实例分析了CAN总线技术在汽车中的应用优势，并对系统的总体结构、数据传输方式以及控制过程进行了详细的描述，给出了节点电路的设计、协议的定义及软件实现方法，并用试验验证了其可行性。
一、引言
随着计算机技术、网络通信技术、集成电路技术的飞速发展，以全数字式现场总线为代表的现场控制仪表、设备大量应用，使得繁琐的现场连线被单一简洁的现场总线网络所代替，为工业现场控制用户带来了巨大好处。特别是上个世纪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，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ABS）、安全气囊装置、电控门窗装置和主动悬架等等。在这种情况下，如果仍采用常规的布线方式，即电线一端与开关相接，另一端与用电设备相通，将导致车上电线数目的急剧增加，使得电线的质量占整车质量的4％左右，已远远不能满足汽车愈加复杂的控制系统要求。另外，电控系统的增加虽然提高了轿车的动力性、经济性和舒适性，但随之增加的复杂电路也降低了汽车的可靠性，增加了维修的难度。为此，改革汽车电气技术的呼声日益高涨。因此，一种新的概念——车用控制器局域网络CAN应运而生。
二、CAN总线技术介绍及发展现状
CAN是控制器局域网络（ControllerAreaNetwork）的简称，它是由德国Bosch公司及几个半导体生产商开发出来的，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1Mb/s.CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。它具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性，而且简单实用，网络成本低。特别适用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。CAN总线技术在汽车总线邻域已经占有了一定的市场地位，国内外众多汽车制造商大多选择can总线技术作为它们汽车网络技术。
我国在CAN总线研究应用方面起步较晚，工程应用几乎是空白。特别是在汽车上的应用，可以说是从2002年国家863电动汽车重大专项立项以后，才有几个大的汽车研究和生产单位正式启动的，目前都处于研究的初级阶段，还没有拿出产品化的成果。由于这些研究刚刚还处于起步阶段，故目前的研究重点都集中在动力系统的CAN通讯上，还没有精力针对汽车车身的电子控制部件进行CAN总线的应用研究
一些专家认为，就像汽车电子技术在20世纪70年代引入集成电路、80年代引入微处理器一样，近10年现场总线CAN技术的引入也将是汽车电子技术发展的一个里程碑。
三、CAN总线的技术特点
CAN总线可有效支持分布式控制或实时控制。该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：
CAN总线为多主站总线，各节点可在任意时刻向网络上的其他节点发送信息，且不分主从；
CAN总线采用独特的非破坏性总线仲裁技术，高优先级节点优先传送数据，故实时性好；
CAN总线具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能；
CAN总线采用短帧结构，每帧有效字节数最多为8个，数据传输时间短，并有CRC及其它校验措施，数据出错率极低；
CAN总线上某一节点出现严重错误时，可自动脱离总线，而总线上的其他操作不受影响；
CAN总线系统扩充时，可直接将新节点挂在总线上，因而走线少，系统扩充容易，改型灵活；
CAN总线的最大传输速率可达1Mb/s，直接通信距离最远可达到10km（速率在5kbps以下）；
CAN总线上的节点数取决于总线驱动电路。在标准帧（11位报文标识符）时可达到110个，而在扩展帧（29位报文标识符）时，个数不受限。
三、车身系统的CAN控制设计
1.CAN总线网络系统架构
现代汽车典刑的控制单元有发动机控制模块、变速器控制模块、多媒体控制模块、气囊控制模块、空调控制模块、巡航控制模块、车身控制模块（包括照明指示和车窗、刮雨器等）、防抱死制动系统（ABS）防滑控制系统（ASR）等。完善的汽车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
本系统中，CAN节点采用：
ECU（AT89C51）＋CAN控制器（SJA1000）＋CAN收发器（PCA82C250）的电路结构以下是其核心芯片简介：
CAN控制器
为了系统进一步扩展的需要，可选取支持CAN2.0B通讯协议的芯片SJA1000。SJA10