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基于单片机的某车型CAN总线系统设计

现场总线技术[1]是目前自动化控制领域发展比较迅速的一门技术,其中CAN(Controller Area Network)总线[2]是在国际上应用最广泛的现场总线之一。近几年随着汽车电子行业的发展,现代汽车中CAN总线已经成为必须采用的装置之一。本文以ATMEL公司新近生产的一款内置CAN控制器的单片机——AT90CAN128为基础,设计了一款车载CAN总线系统,通过CAN智能测控仪表对车中部分单元参数量进行实时监控,使各单元之间协调运转。另外,传输线束大大简化,可靠性得到了极大的提高,有效节约了线束安装空间和系统成本。

1 AT90CAN128特性概述

1.1 基本特性

    AT90CAN128[3]是基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器,它采用了先进的指令集以及单周期指令执行时间,其数据吞吐率高达1 MIPS/MHz,其内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有寄存器都直接与ALU相连接。通过将8位RISC CPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内,为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的方案。

1.2 内置CAN控制器概述

    AT90CAN128内置有完全符合CAN2.0A和2.0B标准协议的CAN控制器。采用MOb(消息对象)方式进行数据的发送和接收,共有15个MOb,它们具有相同的属性:有11位标识符(2.0A协议),也可扩展至29位(2.0B议);8位数据缓冲(静态分配);Tx,Rx帧缓冲或自动响应配置;时间标识。

MOb是一个CAN消息帧的描述符。它包括处理一个CAN消息帧的所有信息。这意味着一个MOb可以看成一个对象,来描述一条CAN消息。MOb的数目是从0到14。它们相互独立,但在多重比较的时候,低位的MOb会获得优先权。每个MOb都被安置在一个页中来保存。页的序号就是MOb的序号。

2  车载CAN总线控制系统[4]的设计

    由于对实时性要求比较高,所以采用高速CAN总线,信息传输速度为500kbps,连接的主要对象有:驾驶员计算机、发动机、自动变速器、安全气囊、仪表信号采集系统、联合制动系统等。由于各个节点作用不同,所以在硬件搭建和软件设计以及通信协议的制定上都采用了相应的方案。下面以联合制动单元为例,做具体分析。

    联合制动单元接收由驾驶员计算机终端发送的CAN总线消息命令,根据对液力制动扭矩、机械制动扭矩、合成扭矩等参数进行检测的状态,经过电液控制算法计算,实现前驱、后驱制动控制。对正常制动回路油位、紧急制动回路油位的报警等信息,通过CAN总线反馈给驾驶员计算机终端。

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