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电动车车身网络CAN总线通讯实现
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-15 16:58:13



随着人们环保意识的增强和世界石油的短缺,纯电动车 [1]迎来了速发展的时期。对于电动汽车,除了要求有很好的动力性和里程续驶,还要求具有普通汽车的各种性能,这就使得电动汽车中的电子设备越来越多[2],汽车线束也越来越复杂,需线束重量与需要的安装空间也越来越大,传统的汽车布线方式根本不能不了电动汽车的要求。因此,汽车网络应运而生,并成为汽车电子技术的一个重要的发展方向。汽车网络主要是指各个汽车电子设备和控制器之间通过总线技术建立通讯网络,这样可以大大简化布线,方便维修,提高导线利用率,同时也大大的较低了制造成本。 CAN总线[3]是现在汽车网络中广泛采用的一种总线型式,它具有结构简单,成本低廉和极高的可靠性等特点。但是对于电动汽车来说,还没有一种专门针对于电动汽车的 CAN总线通讯协议。本文在研究 CAN open协议的基础上,开发出一款针对于电动汽车车身的总线通讯协议,并通过 LABVIEW [4]实现网络的数据通讯。

1、引言
CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,其应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络。CAN总线具有如下特点:
(1)CAN是到目前为止唯一有国际标准现场总线。
(2)CAN为多主方式工作,网络上任一个节点均可在任意时刻主动向网络上其它节点发送信息,而不分主从。
(3)在报文标志符上, CAN上的节点分成不同的优先级,可满足不同的实时要求,优先级高的数据最多可在 134 us内得到传输。
(4)CAN采用非破坏性总线仲裁技术。
(5)CAN节点只需通过报文的标识符滤波即可实现点对点,一点对多点及全局广播等几种方式传送数据,无需专门的“调度”。
(6)CAN的直接通信距离最远可达 10 K米;通信速率最高可达 1 Mbps。
(7)CAN上的节点数主要取决与总线驱动电路,目前可达110多个。
(8)报文采用短帧结构,传输时间短,受干扰概率低,使数据的出错率降低。
(9)CAN的每帧信息都有 CRC校验及其他检错措施,具有极好的检错效果。
(10)CAN通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤。 
(11)CAN节点在严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响。

(12)CAN总线具有较高的性能价格比。
2、车身网络的拓扑结构
对于电动车车身网络[5]来说,电子设备多,位置分布杂乱。为了便于对整个网络进行管理,可以把整个车身网络按找拓扑结构的不同划分为不同的节点。网络节点的划分按照分块划分的原则。节点中的电子设备可以相互间进行网络通讯,不同区域的电子设备通过不同的网路节点进行通讯。在分析电动车车身的设备的基础上,把车身网络分成仪表台节点、左前节点、右前节点、左后节点和右后节点等。
对于车身网络来说,电子设备对于通讯速度都没有很高的要求,所以,按照美国工程师协会 SAE车身网络定义,选择 B类总线,传输速率为 10-125 kbps,网络的拓扑结构如图 1所示: 
 


3、通讯协议报文设计
采用了 CAN总线通用的报文形式[6] 每帧最大的数据长度是 8 bytes。
   通讯协议的报文主要任务是发送报文和接收报文,报文以数据帧的格式接收和发送 [7]。数据帧的数据域能发送或接收 8个字节的报文内容。每个字节有 8个位,每次只能发送或接收1个位。通讯协议报文格式如表 1所示。

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