CAN在汽車電子中的應用
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CAN是控制器局域網絡(Controller Area Network, CAN)的簡稱，是由研發和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發，并最終成為國際標準（ISO11898），是國際上應用最廣泛的現場總線之一。到目前為止，世界上已經擁有20多家CAN總線控制器芯片生產商，110多種CAN總線協議控制器芯片和集成CAN總線協議控制器的微處理器芯片。在北美和西歐，CAN總線協議已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網的標準總線，并且擁有以CAN為底層協議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協議。近年來，其所具有的高可靠性和良好的錯誤檢測能力受到重視，被廣泛應用于汽車計算機控制系統和環境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業環境。 近年來，隨著汽車電子技術的不斷發展，現代汽車中所使用的電子控制系統和通訊系統越來越多，如發動機電控系統、 自動變速器控制系統、防抱死制動系統(ABS)、自動巡航系統(ACC)和車載多媒體系統等。這些系統之間、系統和汽車的顯示儀表之間、系統和汽車故障診斷系統之間均需要進行數據交換，如此巨大的數據交換量，如仍然采用傳統數據交換的方法，即用導線進行點對點連接的傳輸方式將是難以想象的。CAN作為汽車環境中的微控制器通訊總線解決了這一問題，它在車載各電子控制裝置 ECU 之間交換信息，形成汽車電子控制網絡，作為一種多主方式的串行通訊總線，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10Km時，CAN總線仍可提供高達5Kbps的數據傳輸速率。CAN用作汽車中的數據和控制通信的網絡，具有不可比擬的優越性。據 統計，目前CAN總線在汽車動力總成中占了85%的市場份額，2008年全球主要汽車生產廠商生產歐Ⅲ/歐Ⅳ排放標準以上的汽車后，采用CAN總線的汽車將超過95%。 一 直以來，富士通就在16位微控制器和32位微控制器中集成了CAN控制器。為了滿足各種應用需求，提供了多通道類型的CAN，1-channel CAN(稱為單CAN)，2-channel CAN (稱為雙CAN)，3-channel CAN(稱為三CAN)。 以下列出了富士通的CAN MCU (Microcontroller Unit)產品系列(圖1) 。
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| 所有這些微控制器都配有閃存，并且有各種容量閃存的控制器可提供。而且，這些微控制器允許對閃存進行10,000次以上的重寫操作，以便滿足終端用戶對系統升級和數據變更的需要。配有閃存的微控制器和內置的CAN macro允許在閃存內通過CAN總線對閃存內的程序進行重寫。
這些特殊功能包括： 快速訪問 盡管總線訪問取決于數據傳輸速率，CAN卻支持1Mbps的數據傳輸速率。這對于控制局域網比較適度。 錯誤檢測能力 CAN提升了錯誤檢測能力：它在傳輸過程中可以檢測到2個錯誤，在接收過程中可以檢測到3個錯誤。 短消息 因為消息比較短（從0到8個字節），重復傳輸的時間也就相應地縮短了。 多主配置 使用多主設備進行的通信被用于數據傳輸。 設置總線訪問優先級 在總線訪問中，給予最低ID No.的總線最高的優先級。 CAN控制器的錯誤檢測 1．發送 位錯誤（Bit Error） 單元在發送位的同時也對總線進行監視。如果所發送的位值與所監視的位值不相符合，則在此位時間里檢測到一個位錯誤。但是在仲裁場（ARBITRATION FIELD）的填充位流期間或應答間隙（ACK SLOT）發送一“隱性”位的情況是例外的-- 此時，當監視到一“顯性”位時，不會發出位錯誤。當發送器發送一個被動錯誤標志但檢測到“顯性”位時，也不視為位錯誤。 應答錯誤（Acknowledgment Error） 只要在應答間隙（ACK SLOT）期間所監視的位不為“顯性”，則發送器會檢測到一個應答錯誤。 2．接受 填充錯誤（Stuff Error） 如果在使用位填充法進行編碼的信息中，出現了第6個連續相同的位電平時，將檢測到一個填充錯誤。 CRC 錯誤（CRC Error） CRC 序列包括發送器的CRC 計算結果。接收器計算CRC 的方法與發送器相同。如果計算結果與接收到CRC 序列的結果不相符，則檢測到一個CRC 錯誤。 形式錯誤（Form Error） 當一個固定形式的位場含有1 個或多個非法位，則檢測到一個形式錯誤 。(備注：接收器的幀末尾最后一位期間的顯性位不被當作幀錯 誤)
節點狀態 NS1、NS2 (Node status bits) 節點狀態轉換 無論是工業系統還是自動化系統，一直以來，大多數CAN總線網絡系統都要求有操作系統。在眾多普遍使用的操作系統中，OSEK作為使用CAN通信系統的操作系統，近來獲得了廣泛的認可。
C AN總線組網自由，擴展性強；自動錯誤界定，簡化了電控單元對通信的操作；可根據數據內容確定優 先權，解決通信的實時性問題。這些優點使CAN總線不僅在汽車控制和通信網絡中被廣泛采用，在工業控制中也將有廣闊的應用前景。 |
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