汽車控制功能的網絡化、智能化已經成為現代汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，由于 CAN 總線通訊協(xié)議廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，使得 CAN 網絡內的節(jié)點數量將不受限制，且實時性好，通訊速率高，因此被廣泛用于汽車電子控制系統(tǒng)上。

一、引言

(一)CAN 通訊網絡描述

CAN(Controller Area Network)即控制器局域網絡，最初是由德國 Bosch 公司為解決現代汽車眾多控制與測試儀器之間的數據交換而開發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議，即以串行通訊協(xié)議為基礎進行數據交換。

傳統(tǒng)的數據傳輸方式為：每條數據通過一條導線進行傳輸。當數據增多時導線必須增加，控制器的接插件也相應增加。該方式只適用于限定數據量的數據傳輸，而采用 CAN 總線，則可解決上述的問題。CAN 總線是網絡通訊的形式，可將所有數據通過兩條雙絞線進行傳輸而且不受控制器數量及控制器間傳輸數據多少的限制。CAN 總線在數據交換量較大的情況下，其意義更為顯著。

(二)CAN 總線結構形式

CAN 的結構形式如下：

CAN 總線可以在單發(fā)送、多接收方式下工作，只要將需要某條信息的裝置連在總線上，就能在同一時間收到該信息。反之，如果總線上的某個節(jié)點需要某條信息，它只要發(fā)送需要該信息的請求，總線就能提供信息單元對其作出響應。

CAN 總線通信接口集成了 CAN 協(xié)議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環(huán)冗余檢驗和數據鏈路層等功能。

(三)CAN 總線的優(yōu)點

CAN 總線具有以下優(yōu)點：1.通過更改軟件，數據傳輸協(xié)議的附加功能就可以得到較大

程度的擴展;2.不需改變節(jié)點及應用層的軟件和硬件即可增加節(jié)點;3.明顯降低錯誤發(fā)生率，通過控制器連續(xù)數據傳輸、數據比

較以及數據傳輸協(xié)議的保障，錯誤發(fā)生率將會降低到最小程度;4.數據共享，顯著減小了傳感器和信電纜的數量;5.控制器間數據傳輸速度更快;6.控制器和控制器的接插件體積更小，更節(jié)省空間;

二、CAN 通訊協(xié)議定義

(一)CAN 數據傳輸格式 CAN 以幀的形式進行傳輸，其標準格式的每一幀數據里包含7個區(qū)域，即幀起始、仲裁區(qū)、控制區(qū)、數據區(qū)、CRC 校驗、ACK應答區(qū)和幀結束。

如圖所示：

其中：起始位，標志數據幀的開始，它由一顯性位組成，這顯性位用于接收狀態(tài)下 CAN 控制器的硬同步。

RTR 位，一般由發(fā)送者自主向總線送數，但也可以由接收方通過將該位設成隱性電平進行遠程請求發(fā)送。 DLC 位，標識數據長度。CRC 校驗位，采用循環(huán)冗余校驗。

應答位，通過將發(fā)送方應答空隙位上的隱性電平置為主控電平來進行確認。如果主控電平不出現，則發(fā)送者判定為發(fā)送錯誤。

結束位，由 7 位隱性電平組成。

2.2、標識符的定義

優(yōu)先級指對傳感器的優(yōu)先級類別的識別。節(jié)點指對節(jié)點的識別。

(二)汽車系統(tǒng)、子系統(tǒng)及總成定義規(guī)則

CAN 規(guī)范中，數據區(qū)共有 8個字節(jié)，將汽車的系統(tǒng)、子系統(tǒng)及總成的地址以及傳輸的數據和加密處理等都在此 8 個字節(jié)內完成。定義如下：

B7、B6 字節(jié)為地址碼，用于對系統(tǒng)、子系統(tǒng)、總成進行定義，并包含優(yōu)先級，其中優(yōu)先級的表示是以地址碼的大小來決定的，地址碼越小，其優(yōu)先級越高。

B5——B2 共 4 個字節(jié)(32 位)，用于對總成的數據進行定義。采用標準的 32 位定點運算格式。

B1：保留字節(jié)。保留一個字節(jié)，以備以后擴展用。

B0：加密處理

三、CAN 總線通訊模塊電路

CAN 總線通訊模塊是整車 CAN 總線節(jié)點的重要組成部分，采用獨立于系統(tǒng)的模塊化設計，500Kbps 通訊速率，軟件兼容整車 CAN 總線通訊協(xié)議，可以移植到任何一個節(jié)點中去。

模塊由兩個芯片及其外圍元件組成。內嵌帶 CAN 總線管理器的單片機系統(tǒng)和雙端口RAM。它主要完成以下功能：

1、CAN 總線管理器負責 CAN 標準 2.0A 的 CAN 總線數據通訊;

2、數據濾波器;3.本地通訊(包括高速 8 位并口通訊和低速 RS-232 通訊)。

四、結論

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，電子控制系統(tǒng)將越來越多地應用到汽車領域。如果不采用 CAN 總線方式，將無法實現電控系統(tǒng)之間的數據傳輸和協(xié)調控制。因此，開發(fā)汽車 CAN 總線是現代汽車發(fā)展的必然趨勢。