中心議題：

• CAN總線的技術特點總結
• 車身係統的CAN控製硬件設計
• 車身係統的CAN控製軟件流程

20世紀80年代以來，隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應用，汽車上的電子控製單元越來越多
，例如電子燃油噴射裝置、防抱死製動裝置（ABS）
、安全氣囊裝置

、電控門窗裝置和主動懸架等等。在這種情況下，如果仍采用常規的布線方式，即電線一端與開關相接，另一端與用電設備相通，將導致車上電線數目的急劇增加，使得電線的質量占整車質量的4％左右。另外
，電控係統的增加雖然提高了轎車的動力性、經(jing)濟(ji)性(xing)和(he)舒(shu)適(shi)性(xing)
，但(dan)隨(sui)之(zhi)增(zeng)加(jia)的(de)複(fu)雜(za)電(dian)路(lu)也(ye)降(jiang)低(di)了(le)汽(qi)車(che)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)，增(zeng)加(jia)了(le)維(wei)修(xiu)的(de)難(nan)度(du)。為(wei)此(ci)，改(gai)革(ge)汽(qi)車(che)電(dian)氣(qi)技(ji)術(shu)的(de)呼(hu)聲(sheng)日(ri)益(yi)高(gao)漲(zhang)。因(yin)此(ci)
，一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)概(gai)念(nian)——車用控製器局域網絡CAN應運而生。

CAN是控製器局域網絡（ControllerAreaNetwork）的簡稱
，它是由德國Bosch公司及幾個半導體生產商開發出來的，CAN總線是一種串行多主站控製器局域網總線。它具有很高的網絡安全性
、通訊可靠性和實時性，而且簡單實用

，網絡成本低。特別適用於汽車計算機控製係統和環境溫度惡劣
、電磁輻射強和振動大的工業環境。

CAN總線的技術特點

CAN總線可有效支持分布式控製或實時控製。該總線的通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光纖

，其主要特點如下：

CAN總線為多主站總線，各節點可在任意時刻向網絡上的其他節點發送信息，且不分主從；

CAN總線采用獨特的非破壞性總線仲裁技術，高優先級節點優先傳送數據，故實時性好；

CAN總線具有點對點
、一點對多點及全局廣播傳送數據的功能
；

CAN總線采用短幀結構，每幀有效字節數最多為8個
，數據傳輸時間短，並有CRC及其它校驗措施，數據出錯率極低；

CAN總線上某一節點出現嚴重錯誤時
，可自動脫離總線，而總線上的其他操作不受影響；

CAN總線係統擴充時，可直接將新節點掛在總線上，因而走線少，係統擴充容易，改型靈活；

CAN總線的最大傳輸速率可達1Mb/s，直接通信距離最遠可達到10km（速率在5kbps以下）；

CAN總線上的節點數取決於總線驅動電路。在標準幀（11位報文標識符）時可達到110個，而在擴展幀（29位報文標識符）時
，個數不受限。

車身係統的CAN控製設計

1.CAN總線網絡係統架構

現代汽車典刑的控製單元有發動機控製模塊、變速器控製模塊、多媒體控製模塊、氣囊控製模塊
、空調控製模塊、巡航控製模塊、車身控製模塊（包括照明指示和車窗、刮雨器等）、防抱死製動係統（ABS）防滑控製係統（ASR）等。完善的汽車CAN總線網絡係統架構如圖1所示。


圖1汽車CAN總線網絡係統架構

2.CAN節點的硬件架構

本係統中
，CAN節點采用：

ECU（AT89C51）＋CAN控製器（SJA1000）＋CAN收發器（PCA82C250）的電路結構以下是其核心芯片簡介：

（1）CAN控製器

為了係統進一步擴展的需要，可選取支持CAN2.0B通訊協議的芯片SJA1000。SJA1000是PHILIPS公司生產的既支持CAN2.0B，又支持CAN2.0A的CAN控製器，它與僅支持CAN2.0A的CAN控製器PCA82C200在硬件和軟件上完全兼容。

（2）CAN收發器

PCA82C250是PHILIPS推出的CAN控製器和物理總線接口芯片
，可提供對總線的差分發送和接收。它與ISO11898標準完全兼容，並有高速
、斜率控製和待機3種不同的工作方式
，可根據實際情況選擇。
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（3）單片機AT89C51

AT89C51是ATMEL公司的單片機。它是一種低功耗、高性能、內含4KB閃速存儲器的8位CMOS微控製器，與工業標準MCS－51指令係統和引腳完全兼容。AT89係列的優越性在於其片內閃速存儲器可進行1000次的編程與擦除
，且數據不易丟失，數據可保存10年。

CAN總線控製器、總線驅動器和單片機連接基本方法如圖2所示。


圖2CAN總線控製器、總線驅動器和單片機連接圖

車身控製模塊中的CAN應用層協議

1.協議原則

本協議遵循CAN2.0B規範，根據車身控製模塊的特點，采用源→目的方法

，每個節點都有自己固定的標識地址，且節點數小於64，設計時可將中央控製模塊設為主節點
，而將車門
、電動座椅子模塊及自檢子模塊設置為從節點。本協議可完成以下功能：

（1）特定信息的廣播；
（2）主從節點之間的連接

；
（3）主從節點之間的信息交換（包括故障信息）。

本(ben)協(xie)議(yi)采(cai)用(yong)幀(zhen)優(you)先(xian)原(yuan)則(ze)分(fen)配(pei)標(biao)識(shi)符(fu)，每(mei)一(yi)幀(zhen)標(biao)識(shi)符(fu)中(zhong)的(de)高(gao)四(si)位(wei)表(biao)示(shi)幀(zhen)類(lei)型(xing)

，不(bu)同(tong)幀(zhen)類(lei)型(xing)有(you)不(bu)同(tong)的(de)優(you)先(xian)權(quan)，優(you)先(xian)權(quan)決(jue)定(ding)了(le)各(ge)種(zhong)信(xin)息(xi)幀(zhen)在(zai)同(tong)等(deng)情(qing)況(kuang)下(xia)的(de)發(fa)送(song)順(shun)序(xu)，協(xie)議(yi)中(zhong)的(de)29位標識符的分配如下：

幀類型（4位）＋目的地址（6位）＋源地址（6位）＋命令（或狀態、報告）屬性（13位）[或數據屬性＋分段標誌＋分段號（共13位）]。

對所有的命令或狀態、數據、報告屬性
、除定時采集發送的數據外

，原則上均需應答（發送確認幀以保證通訊正常）。

2.幀格式仲裁場和控製場定義

仲裁場由29位標識符ID28－ID0以及SRR
、IDE和RTR組成，SJA1000中的寄存器17－21用來存放擴展幀格式幀信息的標識符。發送時，SRR＝1
，IDE＝1，RTR＝1/0（遠程幀/數據幀）。標識符中的ID28－ID25為車身控製模塊交換報文的幀類型（共4位）。ID24－ID19為車身控製模塊中幀信息使用者的地址（或稱為目的地址，共6位）。ID18－ID13為車身控製模塊中幀信息發送者的地址或稱為源地址（共6位）。ID12－ID5為車身控製模塊中交換的命令
、狀態、數據或報告屬性（共8位）

，ID4位需附加命令或狀態
、數據、報告屬性時的分段標誌。ID3－ID0為附加命令或狀態、數據、報告屬性的分段號（共4位）。當ID4＝0時
，ID3－ID0控製場
、數據寄存器0－7有效。對於遠程幀，則可忽略ID4－ID0以及控製場的值。

SJA1000的寄存器16低四位DLC3－DLC0可構成控製場，以決定數據幀的數據長度。

3.車身控製模塊CAN2.0B通訊報文約定

按車身控製模塊的節點要求，通訊的信息幀分為表1所列的6種，表1中的優先級按序號從高到低排列。其目的地址和源地址的分配見表2所列。

表1車身控製模塊幀模型


表2車身控製模塊各節點地址分配


其工作方式如下：
（1）開機後或喚醒時，從節點向主節點發送狀態信息
，主節點發送廣播信息遠程幀（兩次），廣播信息為共用信息
，包括車速信號

，檔位信號，點火開關位置信號等。

（2）正常情況下，從節點內部巡查各端口狀態，如有故障則向主節點發送故障代碼3次(ci)
，主(zhu)節(jie)點(dian)收(shou)到(dao)三(san)次(ci)故(gu)障(zhang)報(bao)警(jing)後(hou)開(kai)始(shi)響(xiang)應(ying)，從(cong)節(jie)點(dian)停(ting)止(zhi)發(fa)送(song)
，一(yi)旦(dan)故(gu)障(zhang)消(xiao)失(shi)
，再(zai)向(xiang)主(zhu)節(jie)點(dian)發(fa)送(song)正(zheng)常(chang)信(xin)息(xi)。在(zai)主(zhu)節(jie)點(dian)中(zhong)應(ying)有(you)一(yi)故(gu)障(zhang)表(biao)，以(yi)用(yong)於(yu)已(yi)診(zhen)斷(duan)模(mo)塊(kuai)的(de)通(tong)訊(xun)。

（3）主結點分別發送自檢信息後，如各從節點正常
，則發送正常信息
，狀態和數據幀。如有故障
，則通過分段數據幀發送故障報警幀。

（4）從節點監測到正常輸入信號的變化（包括開關量和模擬量采樣級數的變化）後，便通過報告幀發送信息給主節點，主節點則發送命令幀以示響應。
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4.通訊報文定義

表3所列是中央控製模塊與診斷模塊的通訊報文定義。表中，aaaa為分段號，可在故障代碼多於8個時設置，最多可達傳送16×8個字節代碼；bbbbbb為各傳感器代號
，其響應幀采用不分段的數據幀
，cccccccc為執行相應動作的代碼，如車窗上升為00000001，下降為00000010，該響應最多可以執行256個動作。響應幀采用遠程幀，請求幀為遠程幀。

表3中央控製模塊與診斷模塊通訊


表4正常工作時各節點通訊協議約定

在係統正常工作時，各節點的通訊協議約定如表4所列。表中的dddd為分段起始命令中包含的總段數；eeee為廣播信息的某一段號

，控製場中的數據長度為該段內的數據長度，數據場中的數據廣播的某段實際數據
，按順序定義數據有：

數據寄存器1＝車速信息高8位；

數據寄存器2＝車速信號低8位
；

數據寄存器3＝發動機轉速信號高8位
；

數據寄存器4＝發動機轉速信號低8位；

數據寄存器5＝點火開關位置，其中
，0表示鑰匙拔出；1表示鑰匙位於OFF；2表示鑰匙位於ACC；3表示鑰匙位於RUN；4表示鑰匙位於START；

數據寄存器6＝檔位信號，0表示空檔；1表示驅動檔；2表示驅動檔；3表示倒檔；4表示駐車檔；

數據寄存器7＝遙控信號，0表示遙控解鎖主駕車門
；1表示遙控鎖定主駕車門；2表示遙控解鎖所有車門
；3表示遙控鎖定所有車門
；4表示遙控解鎖行禮箱；

數據寄存器8用於防盜模式；0表示進入防盜模式
，1表示解除防盜模式；

數據寄存器9－16：保留。

軟件流程

gekongzhiqiyinganguidinggeshihezhouqifasongshujudaozongxianshang
，tongshiyeyaojieshouqitakongzhiqidexinxi。zongxianshangdeqitakongzhiqizegenjuxuyaogequsuoxudebaowen。duiyujieshoushuju，benxitongcaiyongzhongduanfangshishixian。yidanzhongduanfasheng，jijiangjieshoudeshujuzidongzhuangzaidaoxiangyingdebaowenjicunqizhong

，cishihaikecaiyongpingbilvbofangshi，liyongpingbilvbojicunqiduijieshoubaowendebiaoshifuheyuxianzaijieshouhuanchongqichushihuashishedingdebiaoshifujinxingyouxuanzedizhuweibijiao
，zhiyoubiaoshifupipeidebaowencainengjinrujieshouhuanchongqi，naxiebufuheyaoqiudebaowenzejiangbeipingbiyujieshouhuanchongqizhiwai，congerjianqingCPU處(chu)理(li)報(bao)文(wen)的(de)負(fu)擔(dan)。此(ci)外(wai)

，不(bu)同(tong)數(shu)據(ju)應(ying)放(fang)入(ru)不(bu)同(tong)的(de)報(bao)文(wen)寄(ji)存(cun)器(qi)中(zhong)
，因(yin)此(ci)在(zai)接(jie)收(shou)中(zhong)斷(duan)服(fu)務(wu)程(cheng)序(xu)中(zhong)，就(jiu)可(ke)以(yi)容(rong)易(yi)地(di)判(pan)斷(duan)出(chu)中(zhong)斷(duan)是(shi)由(you)哪(na)個(ge)接(jie)收(shou)報(bao)文(wen)引(yin)起(qi)的(de)
，其(qi)程(cheng)序(xu)流(liu)程(cheng)圖(tu)如(ru)圖(tu)3所示。


圖3程序流程框圖

CAN總線作為一種可靠的汽車計算器網絡總線

，現已開始在先進的汽車上得到應用，從而使得各汽車計算機控製單元能夠通過CAN總線共享所有的信息和資源，以達到簡化布線、減少傳感器數量、避免控製功能重複、提高係統可靠性和可維護性、降低成本、更好地匹配和協調各個控製係統之目的
，進而使得汽車的動力性、操作穩定性、完全性都上升到新的高度、隨著汽車電子技術的發展，具有高度靈活性
、簡單的擴展性、優良的抗幹擾性和糾錯能力的CAN總線通信協議必將在汽車電容係統中得到更廣泛的應用。