馬福萍，陳益鋒

(1.杭州技師學院汽車系，浙江杭州 311500;2.杭州技師學院教務(科研)處，浙江杭州 311500)

隨著電子技術的普遍應用，車輛控制單元與電控單元數(shù)目的增多使得網(wǎng)絡通信技術快速發(fā)展。CAN總線以其結(jié)構(gòu)簡單、應用靈活而在工業(yè)過程控制和車輛中得到了廣泛應用。但CAN技術協(xié)議較為復雜，涉及到數(shù)據(jù)采集、編碼、總線使用控制、解碼、驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)等方面。CAN協(xié)議提供了一種讓各控制單元可使用同一條總線互相傳遞信息的方式，且信息之間互不影響［1］。文中以驅(qū)動系統(tǒng)局域網(wǎng)為例，建立了驅(qū)動系統(tǒng)局部信息交換模型。利用CAN協(xié)議管理這些模塊的具體信息，并使得驅(qū)動器控制模塊間的協(xié)調(diào)工作成為可能。

1 CAN協(xié)議功能

CAN的模型由數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成，各控制單元內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸實際上發(fā)生在物理層，且各電控單元只通過物理層的物理介質(zhì)互連。傳輸介質(zhì)使用雙絞線，信號使用差分電壓傳送，通過CAN-H和CAN-L傳送信息。靜態(tài)時，兩線電壓均為2.5 V，此時狀態(tài)表示邏輯“1”，也稱為“隱性”位，工作時，CAN-H 比CAN-L高，表示邏輯“0”稱為“顯性”位［2］。

CAN協(xié)議功能是通過數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀4種幀類型實現(xiàn)各控制模塊間信息傳遞。

(1)數(shù)據(jù)幀:將數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳至接收器。

(2)遠程幀:將數(shù)據(jù)請求從發(fā)送器傳到接收器。

(3)錯誤幀:某一總線設備識別出錯誤時，其他所有CAN節(jié)點均可獲悉錯誤的存在。

(4)過載幀:某一CAN節(jié)點通過一個過載幀通知所有屬于該系統(tǒng)的設備，該節(jié)點對信息的處理完尚未結(jié)束，因此無法處理新信息。

2 驅(qū)動系統(tǒng)CAN控制模塊設計

在驅(qū)動系統(tǒng)中各模塊間信息傳遞是通過CAN協(xié)議幀實現(xiàn)的，而CAN協(xié)議是對稱的，不分主從［3-4］。圖1是基于CAN協(xié)議的發(fā)動機與變速器間信息交互的模型，各模塊包括信息收發(fā)器、ECU和數(shù)據(jù)傳輸終端。

3 發(fā)動機CAN模塊設計

以發(fā)動機為例，CAN模塊分為:傳感器、ECU、CAN接口［5］。傳感器將發(fā)動機轉(zhuǎn)速等信息傳至ECU，ECU將這些信息進行A/D轉(zhuǎn)換、編碼后發(fā)送到CAN接口，CAN接口再將信息幀廣播發(fā)送出去。圖2為發(fā)動機詳細的CAN模塊圖，其他控制模塊的組成與之類似。

4 發(fā)動機CAN幀處理流程

在驅(qū)動系統(tǒng)中，控制模塊間的通信采用CAN協(xié)議幀，幀的種類有數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀。圖3為驅(qū)動系統(tǒng)中發(fā)動機控制模塊內(nèi)CAN協(xié)議幀具體的處理流程［6-7］。

5 結(jié)束語

CAN總線以其結(jié)構(gòu)簡單、靈活方便，而在汽車工業(yè)上得到廣泛的應用。文中在分析CAN協(xié)議功能的基礎上，設計出了驅(qū)動系統(tǒng)CAN控制模塊;以及發(fā)動機CAN控制模塊，并總結(jié)出發(fā)動機CAN幀的處理流程。為今后對CAN幀的進一步研究提供了參考。

圖3 CAN協(xié)議幀處理流程圖

［1］李雷.汽車車載網(wǎng)絡系統(tǒng)檢修［M］.北京:人民郵電出版社，2009.

［2］宋炯，楊維和.車載網(wǎng)絡系統(tǒng)原理與檢修［M］.昆明:云南出版集團公司，2012.

［3］吳文林，吳麗霞.汽車車載網(wǎng)絡系統(tǒng)原理與維修精化［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2008.

［4］吳海東.汽車車載網(wǎng)絡技術與檢修［M］.北京:北京理工大學出版社，2012.

［5］百度文庫.CAN總線協(xié)議講解［EB/OL］.(2007-09-21)［2012-06-19］http://wenku.baidu.com/view/7c3907ee172ded630a1cb601.html.

［6］百度文庫.控制器局域網(wǎng)CAN總線技術規(guī)范［EB/OL］.(2010-11-11)［2012-06-20］http://wenku.baidu.com/view/2cffeed5360cba1aa811da8a.html.

［7］百度文庫.CAN總線實時分析［EB/OL］.(2011-03-05)［2012-06-19］http://wenku.baidu.com/view/36d1114d2b160b4e767fcf8a.