can总线技术及其在汽车仪表中的应用论文

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1、CAN总线技术及其在汽车仪表中的应用论文摘要本文首先介绍了CAN总线技术，然后给出了CAN总线技术在以摩托罗拉16位单片机MC9S12为中央控制器的某汽车仪表系统中的应用，并对该系统总体结构及其中CAN通信模块的软硬件设计作了详细说明。关键词CAN总线，MC9S12，汽车，仪表0引言控制局域网CAN(controllerarea时，CAN仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。CAN的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络。在自动化电子领域的汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系

2、统等应用中，CAN的位速率可高达1Mbps。CAN网络具有反映快,.freelsCAN是MotorolaScaleableCAN的缩写，而msCAN12模块则是在MC9S12系列MCU上的具体实现。它服从CAN2.0A/B协议，集成了除收发器外CAN总线控制器的所有功能。msCAN12基本特点如下2：(1)模块化结构(2)实现了CAN2.0A/B协议，支持标准和扩展帧格式(3)支持远程请求帧(4)双缓冲接收存储方案(5)带有本地优先级排队机制的三缓冲区发送存储方案(6)可屏蔽、可重组标识符验收过滤器(7)内置低通滤波器的可编程唤醒功能

3、(8)可编程环路检测模式支持模块自检(9)时钟源可程控选择CPU总线时钟或晶体振荡器时钟采用msCAN12的CAN总线系统如图1所示：图1含有MC9S12及其他节点的典型CAN总线网络系统CAN收发器采用摩托罗拉的CAN通信物理接口芯片MC33388，它的主要特点是：●静态电流低至15uA；●波特率范围为10～125kbps；●发生总线错误时可自动调整至单线模式,错误消失后可自动恢复正常状态；●支持单总线传输模式；●总线对地、电源具有短路保护功能；●具有总线驱动器过热保护功能；●支持无遮蔽双绞线传输；●无功节点不影响总线状态；●工作温

4、度范围为－40℃～125℃。MC33388与MCU应用电路如图2所示：图2MC33388与MCU应用电路2.2CAN数据通信接口模块软件设计通信接口模块程序主要包括三部分：初始化子程序、发送子程序和接收子程序。初始化程序主要是通过CAN控制器控制段中的寄存器写入控制字，从而确定CAN控制器的工作方式等。有三种方式进入初始化程序：一是上电复位，二是硬件复位；三是软件复位，即在运行期间通过给CAN控制器发一个复位请求，置复位请求位为1。在复位期间必须初始化的寄存器有控制寄存器CTL、发送控制寄存器TCR、接收中断允许寄存器RIER、总线定

5、时寄存器BTR、验收控制寄存器IDAC、验收寄存器IDAR、验收屏蔽寄存器DMR等。主节点CAN数据接收采用中断方式，MCU内部的CAN控制器具有双缓冲接收结构，对总线数据具有一定的缓存能力，通常系统采用主程序查询方式对接收数据进行处理，并用广播方式发送，对特殊数据采用远程帧申请方式，这样更有利于程序对多个任务的结构化管理，其程序流程图如图3所示。CAN总线以报文为单位进行数据传输，节点对总线的访问采取位仲裁方式。报文起始发送节点标识符可分为功能标识符和地址标识符。CAN协议的最大特点是打破了传统的节点地址编码方式，而扩展了对通讯数据

6、进行编码的方式。采用这种方式可使不同的节点同时接收到相同的数据。总线采用CAN2.0B协议，数据标识符用29位二进制表示，即可定义229个不同的数据类型，即使对未来更复杂的汽车控制网络其容量也足够了。标识符的值越小，帧数据的优先级越高。通过数据链路控制，每个接收器完成帧接收滤波确定此帧数据是否有效。CAN控制器监听总线电平决定发送接收是否有效，实际汽车应用中一般采用不冗余的通讯线路，而CAN协议提供强大的出错诊断机制，在保证数据通讯的可靠性方面起了重要作用。图3CAN通信程序流程图3结束语CAN总线技术，是工业控制与计算机网络两者边缘

7、的产物。无论是从网络的结构、协议、实时性、还是适应性、灵活性、可靠性乃至成本等，工业控制的底层都有它的特殊性，特别是汽车工业中，要传输的信息帧都短小，要求实时性很强、可靠性高，CAN总线协议作为一种简单而可靠的通讯协议，在车用电控单元和仪表上有很好的应用前景。本文介绍的CAN接口电路与通讯软件结构对其他微处理器系统来说，加以适当的修改也是适用的。由于在实际的车用电气环境中，需要考虑温度、电磁干扰、电源等因素，设计时应考虑软、硬件的抗干扰能力。