汽车CAN总线数据记录仪开发

　　0　引　　言

　　20世纪80年代以来,随着汽车电子技术的不断发展,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,如果仍采用传统点到点的并行布线方式,将导致车上电线数目急剧增加,布线越来越困难,电线质量占整车质量越来越多,复杂电路同时也降低了汽车的可靠性,增加了维修的难度。为适应汽车电子设备迅速增加的应用需要,控制器局域网络CAN应运而生。目前,在汽车设计领域中,CAN几乎成了一种必须采用的技术手段,尤其是在欧洲,如奔驰(BENZ)、宝马(BMW )等都采用CAN总线实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信[1]。汽车CAN总线数据记录仪能实时采集汽车CAN总线数据信息,它的研制对于熟悉和掌握汽车CAN总线的通信协议和信息内容,对于汽车故障维修以及进行汽车网络技术方面的应用研究具有重要意义。

　　1　CAN总线介绍

　　CAN是控制器局域网络(controller area network)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,CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线。它具有很高的网络安全性、通信可靠性和实时性,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[2-3]。其主要特点如下:

　　(1)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;

　　(2)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;

　　(3)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;

　　(4)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;

　　(5)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;

　　(6)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;

　　(7)CAN总线的最大传输速率可达1 Mb/s,直接通信距离最远可达到10 km(速率在5 kbps以下);

　　(8)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。

　　2　CAN总线数据记录仪硬件设计

　　CAN总线数据记录仪工作时应挂接到汽车CAN总线上成为一个CAN节点,以便采集CAN数据信息。其系统硬件结构采用图1所示电路结构。各核心模块介绍如下。