CAN总线的汽车网络系统论文

一、关于CAN总线技术的具体介绍

（一）CAN总线在汽车网络系统中的架构CAN总线在汽车网络系统中的架构主要分成两部分：一个是面向地层电子控制单元的CA节点，另一个是实现高低速网络数据共享以及网络管理目的的网关。现代汽车的电子控制单元主要包括有主控制器，发动机、悬架、制动防抱死、牵引力控制系统，以及仪表管理、故障诊断、中央门锁、座椅调节系统等，把这些子控制系统连接在一起组成一个实时控制系统，必须要保证由各个控制单元发出的指令能够在一定时间内得到响应，不然就非常有可能造成重大事故的发生。在汽车的实际运行中，多数节点间的大量实时数据是需要进行交换的，如果汽车的所有节点在进行通信时全都通过一条CAN总线，信息管理稍微出现一点配置不当的现象，就会容易造成总线的超负荷使用，进而降低系统的实时响应速度。这种情况在实时系统中是不允许发生的，所以需要在分析汽车上各个节点的实时性后，以各个节点对实时性的要求为根据，为CAN通信网络设计高、低不同的两个速率，把其余对实时性要求较低的节点连接组成一个低速的CAN通信网络，并且在架设网关时，把两个不同速率的通信网络连接在一起，达到所有节点间共享数据的目的。

（二）CAN总线接口的设计CAN总线的控制单元，除了需要承担总线上和其它智能设备的联络通信，还需要采集和控制连接到基本单元上的仪器设备数据，因此控制单元应该设置成为带有微处理器的智能单元。在选择CAN总线的智能控制单元时，需要选用如PCA82C200，SJA1000等独立的CAN控制器。但是，独立的CAN控制器需要在外部CPU的控制下才能运行，这就使得其芯片需要外接一个微处理器。由于汽车的工作环境是非常特殊的，所以在选择单片机时必须要考虑到汽车的温度范围以及性价比，这种单片机的芯片可以通过CAN控制器简化系统的硬件设计，同时也对系统的可靠性起到了促进作用。设计系统的关键步骤是软件的设计。设计过程需要使用MPLABIDE开发软件、ICD2仿真器以及简便灵活的C语言。在运用模块化程序设计思想时，为了使控制单元的可靠性和可理解性增强，可以把整个程序划分为四个部分：由系统初始化程序和监控程序组成的主程序；由报文发送以及接收程序和CAN出错管理程序等组成的CAN通信程序；包括：接口芯片的驱动程序、开关信号识别程序等的接口程序；还有中断服务调用程序。在设计过程中，CAN接口的初始化程序是一个需要特别关注的重点，若是设计的不合理，系统很有可能无法正常工作。

二、CAN总线在汽车网络系统应用中的前景展望

汽车网络应用前景的大致趋势是网络化。主节点众多、架构属于开放式、以及能够检测错误和具有自我恢复能力等优点，使CAN总线成为汽车网络应用的焦点。CAN总线是一个由物理层、数据链路层以及应用层组成的三层网络。在二十世纪九十年代初，CAN总线的物理层和数据链路层的规范才开始逐步标准化。在现阶段的CAN应用层上，根据应用场合的不同，出现了一些如针对载重汽车应用而提出的J1939等著名协议。在国外，CAN总线技术在汽车上的应用得到了快速普及，支持CAN总线标准的公司也在逐渐增多，使其成为一个汽车网络发展的必然趋势。目前我国也正研究和制订在通讯协议编码方面的CAN网络应用层标准，这对我国的CAN网络技术的应用起到了一定的促进作用。

三、结语

综上所述，CAN总线是一种可靠的汽车网络总线，在很多汽车上已经得到了广泛的应用。由于CAN总线的众多优点，使汽车的电子控制单元能够进行数据共享。在国外，CAN总线技术已经得到了一定的推广与应用，而我国对其的研究相对较晚，目前正处于一个发展的阶段。但是随着CAN总线技术的不断发展，其在我国的汽车网络控制中的应用一定会得到更加广泛的推广。

作者：罗振华蒋芬单位：武汉理工大学华夏学院