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CAN 通信网在汽车中的应用研究
1 前言
控制局域网CAN(Controller Area Network)是德国Bosch 公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而应用开发的一种通信协议。在国外，尤其是欧洲，CAN 网络已被广泛地应用在汽车上，如BENZ 、BMW 、PORSCHE 、ROLLS ROYCE 、JAGUAR 等车。 2 汽车对通信网络的要求
现代汽车典型的控制单元有电控燃油喷射系统、电控传动系统、防抱死制动系统(ABS)、防滑控制系统(ASR)、废气再循环控
制、巡航系
统
和空调系统，如图1所示。
图1 汽车通讯网络总线方式拓扑图
在一个完善的汽车电子控制系统中，许多动态信息必须与车速同步。为了满足各子系统的实时性要求，有必要对汽车公共数据实行共享，如发动机转速、车轮转速、油门踏板位置等。但每个控制单元对实时性的要求是因数据的更新速率和控制周期不同而不同的。例如，一个8缸柴油机运行在2 400 r/min，则电控单元控制两次喷射的时间间隔为6.25 ms。其中，喷射持续时间为30°的曲轴转角(2 ms)，在剩余的4 ms内需完成转速测量、油量测量、A/D转换、工况计算、执行器的控制等一系列过程。这就意味着数据发送与接收必须在1 ms内完成，才能达到柴油机电控的实时性要求。这就要求其数据交换网是基于优先权竞争的模式，且本身具有极高的通信速率，CAN现场总线正是为满
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足这些要求而设计的。不同参数应具有不同的通信优先权，表1列出了几个典型参数允许响应时间。
表1 典型参数允许响应时间
3 CAN总线的特点及通信协议
3.1 CAN总线的特点
CAN作为一种多主总线，支持分布式实时控制的通信网络。其通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。在汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系统等应用中，总线的位速率最大可达1 Mbit/s。CAN光线具有以下主要特性：
a.无破坏性的基于优先权竞争的总线仲裁。
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b.可借助接收滤波的多地址帧传送。
51汽车网c.具有错误检测与出错帧自动重发送功能。
d.数据传送方式可分数据广播式和远程数据请求式。
3.2 CAN总线帧格式
CAN和OSI七层参考模式，按照IEEE 802.2和IEEE 802.3标准，其通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验及优先级别等项工作。在系统中，数据按照携带的信息类型可分为四种帧格式：
a.数据帧。用于节点间传递数据，是网络信息的主体，其帧格式如图2所示。一个数据帧由7个不同位场构成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、ACK场和帧结束。其中数据
段长度Array可编程
0～8
个字节。
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