李如意總線作業(yè)

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1、河南機(jī)電高等專科學(xué)?!镀噯纹瑱C(jī)與局域網(wǎng)技術(shù)》課程學(xué)習(xí)扌艮告專業(yè)班級:汽車檢測與維修技術(shù)101班姓名:李如意學(xué)號:101602135成績:扌旨導(dǎo)老師:張士磊2012年6月13EJ汽車總線系統(tǒng)的研究與發(fā)展一.引言隨著現(xiàn)代汽車的口益發(fā)展,汽車電子設(shè)備不斷增加,進(jìn)而帶來汽車綜合控制系統(tǒng)中人量的控制信號需實(shí)吋交換的問題,傳統(tǒng)線束已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這種要求,汽車局域網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。本文簡要介紹了國內(nèi)外汽車局域網(wǎng)CAN總線的發(fā)展現(xiàn)狀。并詳盡地對在當(dāng)今國際汽車業(yè)屮應(yīng)用最廣的CAN總線的原理和應(yīng)用進(jìn)行了研究、吸收??谇拔覈罂蛙嚨陌l(fā)動機(jī)人都是后置的,發(fā)動機(jī)各數(shù)據(jù)采集后,分別通過不同的信號線將數(shù)據(jù)傳送

2、給前端儀表顯示單元,不易布置,可靠性差,成本高、且不易維護(hù)。針對上述現(xiàn)狀,木文提出方案:通過汽車局域網(wǎng)CAN總線將發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)釆集單元和汽;車儀表顯示單元相連,只用兩根信號線就可以實(shí)現(xiàn)以上數(shù)據(jù)的傳輸,使得傳輸線束大大簡化,可靠性得到了極大的提高,有效節(jié)約了線束安裝空間和系統(tǒng)成本。本文對該系統(tǒng)的碩件及軟件實(shí)現(xiàn)都進(jìn)行了詳細(xì)的論述,可以作為我國自主開發(fā)汽車局域網(wǎng)的有益探索,對我國實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)汽車信息化具有一定的指導(dǎo)意義。1.1現(xiàn)代汽車往往使用大量電子設(shè)備來控制其正常行駛。當(dāng)執(zhí)行一個(gè)較復(fù)雜的控制時(shí),需耍在設(shè)備Z間進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)控制系統(tǒng)變得復(fù)雜時(shí),交換數(shù)據(jù)的信號線連接將變得更復(fù)朵,同

3、時(shí)費(fèi)用將提高。對于一般控制,設(shè)備間連鎖可以通過串行網(wǎng)絡(luò)完成。因此,BOSCH公司開發(fā)了CAN總線(Control1erAreaNetwork),并已取得國際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證(IS011898),其總線結(jié)構(gòu)可參照ISO/OSI參考模型。同時(shí),國際上一些大的半導(dǎo)休廠商也積極開發(fā)岀支持CAN總線的專用芯片。通過CAN總線,傳感器、控制器和執(zhí)行器由串行數(shù)據(jù)線連接起來。它不僅僅是將電纜按樹形結(jié)構(gòu)連接起來,其通信協(xié)議相當(dāng)于ISO/OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)協(xié)議探測和糾正數(shù)據(jù)傳輸過程中因屯磁于擾而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯誤。CAN網(wǎng)絡(luò)的配制比較容易,允許任何站之間直接進(jìn)行通信,而無需將所有

4、數(shù)據(jù)全部匯總到主計(jì)算機(jī)后再行處理。二、CAN在國外的發(fā)展對機(jī)動車輛總線和對現(xiàn)場總線的需求有許多相似Z處,即較低的成木、較高的實(shí)時(shí)處理能力和在惡劣的強(qiáng)屯磁干擾環(huán)境下可靠的工作。奔馳S型轎車上采用的就是CAX總線系統(tǒng);美國商用車輛制造商們也將注意力轉(zhuǎn)向CAN總線;美國一些金業(yè)[2將CAN作為內(nèi)部總線應(yīng)用在生產(chǎn)線和機(jī)床上。同時(shí),由于CAN總線可以提供較高的安全性,因此在醫(yī)療領(lǐng)域、紡織機(jī)械和電梯控制中也得到廣泛應(yīng)用。三、CAN的工作原理當(dāng)CAN總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)(站)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),它以報(bào)文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。對每個(gè)節(jié)點(diǎn)來說,無論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的,都對其進(jìn)行接收。每組報(bào)文開頭的1

5、1位字符為標(biāo)識符,定義了報(bào)文的優(yōu)先級,這種報(bào)文格式稱為而向內(nèi)容的編址方案。在同一系統(tǒng)中標(biāo)識符是唯一的,不可能冇兩個(gè)站發(fā)送具冇相同標(biāo)識符的報(bào)文。當(dāng)幾個(gè)站同吋競爭總線讀取吋,這種配置十分重要。CAN總線的報(bào)文發(fā)送和接收參見圖lo當(dāng)一個(gè)站要向其它站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),該站的CPU將耍發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標(biāo)識符傳送給本站的CAN芯片,并處丁?準(zhǔn)備狀態(tài);當(dāng)它收到總線分配時(shí),轉(zhuǎn)為發(fā)送報(bào)文狀態(tài)。CAN芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報(bào)文格式發(fā)出,這時(shí)網(wǎng)上的其它站處于接收狀態(tài)。每個(gè)處于接收狀態(tài)的站對接收到的報(bào)文進(jìn)行檢測,判斷這些報(bào)文是否是發(fā)給自己的,以確定是否接收它。由于CAN總線是一種面向內(nèi)容的編址方

6、案,因此很容易建立高水準(zhǔn)的控制系統(tǒng)并靈活地進(jìn)行配置。我們可以很容易地在CAN總線屮加進(jìn)一些新站而無需在碩件或軟件上進(jìn)行修改。當(dāng)所提供的新站是純數(shù)據(jù)接收設(shè)備時(shí),數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不要求獨(dú)立的部分有物理廿的地址。它允許分布過程同步化,即總線上控制器需要測量數(shù)據(jù)吋,可由網(wǎng)上獲得,而無須每個(gè)控制器都有自己獨(dú)立的傳感器。四、位仲裁要對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,就必須將數(shù)據(jù)快速傳送,這就要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個(gè)站同時(shí)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),要求快速地進(jìn)行總線分配。實(shí)時(shí)處理通過網(wǎng)絡(luò)交換的緊急數(shù)據(jù)有較大的不同。一個(gè)快速變化的物理量,如汽車引擎負(fù)載,將比類似汽車引擎溫度這樣相對變化較慢的物理量更頻

7、繁地傳送數(shù)據(jù)并要求更短的延時(shí)。CAX總線以報(bào)文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,報(bào)文的優(yōu)先級結(jié)合在11位標(biāo)識符中,具有最低二進(jìn)制數(shù)的標(biāo)識符有最高的優(yōu)先級。這種優(yōu)先級一旦在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)被確立后就不能再被更改??偩€讀取中的沖突可通過位仲裁解決。如圖2所示,當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)發(fā)送報(bào)文時(shí),站1的報(bào)文標(biāo)識符為011111;站2的報(bào)文標(biāo)識符為0100110;站3的報(bào)文標(biāo)識符為0100111。所有標(biāo)識符都有相同的兩位01,直到第3位進(jìn)行比較時(shí),站1的報(bào)文被丟掉,因?yàn)樗牡?位為高,而其它兩個(gè)站的報(bào)文第3位為低。站2和站3報(bào)文的4、5、6位

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