開題報(bào)告文獻(xiàn)綜述1課題研究背景隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車上的電子裝置越來越多。較高檔的汽車中，電子系統(tǒng)的成本已經(jīng)超過總成本的201，并且增長很快。汽車上新的技術(shù)增長點(diǎn)幾乎無一不與電子技術(shù)和信息技術(shù)相關(guān)。車上的電子裝置不斷增加，使得連接這些裝置的電子線路迅速膨脹，線束也越來越復(fù)雜，布線就越來越困難，在汽車設(shè)計(jì)，裝配，維修中的負(fù)擔(dān)甚至到了無法忍受的程度；而且線路以及接頭的增加是引起安全問題的巨大隱患。另外，線的質(zhì)量和占用的空間也都成為值得考慮的問題。質(zhì)量的增加意味著降低汽車的效率；線路直徑太大，在相當(dāng)運(yùn)動(dòng)部分過線非常的困難，如車窗的線束等。因此，在電子裝置不斷增加的情況下，減少線束成為一個(gè)必須要解決的問題。使用傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)并行連接方法，既然無法擺脫這種困境，基于串行信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成為一種必然的選擇2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀CAN總線在國外已經(jīng)被廣泛的研究和接收，在國內(nèi)也有一些的研究，主要集中在汽車行業(yè)和高等院校。1995年，北京航空航天大學(xué)的教授鄔寬明指導(dǎo)他的研究生完成了一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)2，用于食堂刷卡機(jī)的連網(wǎng)，并且投入使用后獲得了好評(píng)。在這之前類似的系統(tǒng)都是使用RS232進(jìn)行通信的，其穩(wěn)定性，傳輸速度和傳送距離都不及CAN總線。2000年，浙江大學(xué)的葛林等三人寫了一篇論文，關(guān)于CAN總線在汽車中的應(yīng)用研究。研究了CAN總線的速度3，抗干擾和通用性等問題。最后得出結(jié)論CAN總線能夠滿足汽車的需要。2001年，吉林大學(xué)的程芳提出了一個(gè)車上控制系統(tǒng)CAN總線通信的實(shí)現(xiàn)方法4。采用SAEJ1939通信協(xié)議在載貨車上實(shí)現(xiàn)了CAN通信，設(shè)計(jì)了ABS控制器和變速器控制器的各個(gè)數(shù)據(jù)的高層通信協(xié)議。2002年，江蘇大學(xué)的劉惠等設(shè)計(jì)了一個(gè)基于CAN總線的客車后置發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)5。該系統(tǒng)是汽車局域網(wǎng)CAN總線在現(xiàn)代客車上的具體應(yīng)用，采用89C52單片機(jī)SJA1000CAN控制節(jié)點(diǎn)為核心設(shè)計(jì)了基于CAN總線的客車后置發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)，系統(tǒng)利用單片機(jī)通過傳感器對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫、機(jī)油壓力、轉(zhuǎn)速、車速等信號(hào)進(jìn)行采集，再用CAN總線傳輸所有信號(hào)，簡化了汽車線束。文中還給出了數(shù)據(jù)采集通訊軟件。同一年，中國人民解放軍軍事交通學(xué)院的趙慧敏，朱先民，王明國，趙芳庚，姜丁，吳曉等，提出了一種評(píng)價(jià)CAN總線系統(tǒng)EMC的一種新方法6。介紹了評(píng)價(jià)汽車控制器局域網(wǎng)絡(luò)的CAN總線系統(tǒng)電磁兼容性EMC的基本標(biāo)準(zhǔn)，給出了單線CAN容錯(cuò)CAN和高速CAN等不同CAN總線系統(tǒng)的測試裝置、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)方法。同一年，PISA大學(xué)的FBARONTI，DLUNARDINI，RRONCELLAANDRSALETTI等，謝了一篇關(guān)于CAN總線在摩托車上應(yīng)用的文章LOWCOSTCANBASEDCOMMUNICATIONSYSTEMFORHIGHENDMOTORSCOOTER7。研究了廉價(jià)的CAN總線在摩托車上使用的可能性。3研究的目的和意義盡管CAN協(xié)議已經(jīng)有27年的歷史，但它仍處在改進(jìn)之中?，F(xiàn)在，CAN在全球市場仍然處于起始點(diǎn)，當(dāng)?shù)玫街匾晻r(shí)誰也無法預(yù)料CAN總線系統(tǒng)在下一個(gè)1015年內(nèi)的發(fā)展趨勢。這里需要強(qiáng)調(diào)一個(gè)現(xiàn)實(shí)，近幾年美國和遠(yuǎn)東的汽車廠商將會(huì)在他們所生產(chǎn)汽車的串行部件上使用CAN。另外大量潛在的新應(yīng)用，例如娛樂，正在呈現(xiàn)。CAN不僅可用于客車，也可用于家庭消費(fèi)。同時(shí)，結(jié)合高層協(xié)議應(yīng)用的特殊保安系統(tǒng)對(duì)CAN的需求也正在穩(wěn)健增長。德國專業(yè)委員會(huì)BIA和德國安全標(biāo)準(zhǔn)權(quán)威TUV已經(jīng)對(duì)一些基于CAN的保安系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)證，CANOPENSAFETY8是第一個(gè)獲得BIA許可的CAN解決方案。DEVICENETSAFETY也會(huì)馬上跟進(jìn)，全球分級(jí)協(xié)會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)者之一GERMANISCHERLLOYD正在準(zhǔn)備提議將CANOPEN固件應(yīng)用于海事運(yùn)輸9。4本課題研究的內(nèi)容1在廣泛收集國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料的急促上，對(duì)CAN總線技術(shù)在國內(nèi)外的研究應(yīng)用狀況、CAN總線的相關(guān)理論與技術(shù)要點(diǎn)予以概括和與分析。2以大眾系列典型的車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為代表，研究分析車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)，并對(duì)車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案予以設(shè)計(jì)總結(jié)。3利用單片機(jī)和CAN控制器SJA1000、收發(fā)器PCA82C250等元器件，設(shè)計(jì)開發(fā)車載CAN總線測控節(jié)點(diǎn)并與原車身舒適系統(tǒng)CAN總線網(wǎng)絡(luò)匹配，完善和改進(jìn)原車身舒適系統(tǒng)的CAN總線控制功能及其存在的不足。5CAN系統(tǒng)的組建方法51CAN節(jié)點(diǎn)的組成CAN節(jié)點(diǎn)主要由CAN控制器【10】，CAN驅(qū)動(dòng)器，單片機(jī)（或其它智能裝置）組成。在使用CAN總線時(shí)，首先就要考慮使用什么樣的CAN控制器。CAN控制器有集成的和獨(dú)立的兩種形式，集成的CAN控制器成本低，速度快，可靠性高；獨(dú)立的CAN控制器兼容性好，軟件可以實(shí)用于其它系統(tǒng)，適應(yīng)性強(qiáng)【10】。如BOSCH公司就廣泛使用集成的CAN控制器。52常見的CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)的特性有很大的影響，CAN網(wǎng)絡(luò)一般使用總線結(jié)構(gòu)，所以CAN網(wǎng)絡(luò)又稱作CAN總線，CAN總線又有多種連接方法。CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇的原則是在同樣的硬件參數(shù)下，盡量提高網(wǎng)絡(luò)的電磁兼容性。另外，為實(shí)現(xiàn)一些特定的要求，有時(shí)需要采用一些特殊結(jié)構(gòu)，如無線連接，多終端的呈形結(jié)構(gòu)等【1】。6車上CAN協(xié)議的發(fā)展現(xiàn)狀61CAN網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)協(xié)議當(dāng)提到“CAN標(biāo)準(zhǔn)”或“CAN協(xié)議”時(shí)，我們需要理解ISO11898標(biāo)準(zhǔn)中的功能性【11】。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包括由ISO參考模型的物理層（第一層）和數(shù)據(jù)連接庫（第二層），沒有規(guī)定應(yīng)用層?，F(xiàn)在，數(shù)據(jù)鏈路層有兩種形式現(xiàn)在都被廣泛使用，一種具有11位ID標(biāo)識(shí)符的BASICCAN，另一種是帶有擴(kuò)展成29位ID標(biāo)識(shí)符的高級(jí)形式PELICAN，各使用者根據(jù)不同的要求有不同的選擇。汽車上一般使用BASICCAN，也有使用PELOCAN的。62CAN網(wǎng)絡(luò)高層協(xié)議（應(yīng)用層）由于CAN也在非汽車自動(dòng)化中被廣泛使用，幾乎同時(shí)產(chǎn)生了幾個(gè)較高層協(xié)議和并放式系統(tǒng)方法。今天，DEVICENET【12】，CANOPEN【8】和SDS【12】這三種基于CAN的開放式系統(tǒng)已經(jīng)成熟其標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)形成。這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)給人留下一個(gè)印象，那就是它們具有相同的功能性，雖然這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采用的方法不盡相同，最明顯的不同是信息標(biāo)示符的使用也自由但相對(duì)于有些限制?，F(xiàn)在，汽車上使用DEVICENET較多。參考文獻(xiàn)1秦貴和車上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)北京機(jī)械工業(yè)出版社，20032鄔寬明CAN總線原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)北京，北京航空航天大學(xué)出版社，19963葛林CAN通信網(wǎng)絡(luò)在汽車中的應(yīng)用研究汽車技術(shù)，20004程芳車輛控制系統(tǒng)CAN總線通信的實(shí)施方法汽車工程，200155劉惠基于CAM總線的客車后置發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)，車輛與動(dòng)力技術(shù)，20026趙慧敏，朱先民，王明國，趙芳庚，姜丁，吳曉等，評(píng)價(jià)CAN總線系統(tǒng)EMC的一種新方法汽車電器，2001，第7期7FBARONTI,ETCLOWCOSTCANBASEDCOMMUNICATIONSYSTEMFORHIGHENDMOTORSCOOTERSAEPAPER20020121548周立功CANSTARTERI開發(fā)套件應(yīng)用指南V11,20039BOSCH,CANSPECIFICATION,VERSION20,1991,ROBERTBOSCHGMBH10PHILIPSSJA1000STANDALONECANCONTROLLERPRODUCTSPECIFICATION,200011ISOIS11898,ROADVEHICLESINTERCHANGEOFDIGITALINFORMATIONCONTROLLERAREANETWORKCANFORHIGHSPEEDCOMMUNICATION,199312CIADS201207，CANAPPLICATIONLAYERFORINDUSTRISLAPPLICATIONS,199613黃維通VISUALC面對(duì)對(duì)象與可視化程序設(shè)計(jì)清華大學(xué)出版社,200314廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司。STA1000獨(dú)立的CAN控制器，200315王練CAN在大眾汽車上的應(yīng)用上海大眾，2000開題報(bào)告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）1本課題要解決的問題本汽車CAN總線系統(tǒng)由三個(gè)節(jié)點(diǎn)（至少三個(gè)節(jié)點(diǎn)才能說明通信網(wǎng)絡(luò)的正確性）組成，并通過控制器局域網(wǎng)（CANBUS）連接起來，形成一個(gè)基于CAN總線的通訊網(wǎng)絡(luò)。第一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)（NODE1）是由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制平臺(tái)，通過CAN總線設(shè)定電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)顯示反饋的電機(jī)運(yùn)行情況。首先制作一塊CAN到LPT到轉(zhuǎn)接卡，實(shí)現(xiàn)CAN總線接入計(jì)算機(jī)，然后編寫總線驅(qū)動(dòng)程序和低層的接口函數(shù)庫，最后完成控制平臺(tái)的應(yīng)用程序。第二個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)（NODE2）和第三個(gè)節(jié)點(diǎn)（NODE3）分別由89C51系列的單片機(jī)構(gòu)成，保持與NODE1的通信，根據(jù)NODE1的要求實(shí)時(shí)監(jiān)控一個(gè)直流電機(jī)，并反饋電機(jī)的運(yùn)行情況。單片機(jī)通過CAN控制器和CAN的驅(qū)動(dòng)器接入CAN總線，要為CAN控制器編寫正確的初始化程序。對(duì)小型直流電動(dòng)機(jī)的速度控制采用PWM調(diào)速，控制平臺(tái)接收操作人員給出的PWM的占空比，然后把含有占空比的控制信息發(fā)送給指定的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)MCU接收到控制信息后，首先分析該控制信息的性質(zhì)，然后根據(jù)控制信息做出相應(yīng)的操作。當(dāng)接收到含有占空比的控制信息，MCU就改變輸出的PWM信號(hào)的占空比，該P(yáng)WM信號(hào)經(jīng)放大后用來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，達(dá)到調(diào)速的目的。速度的測量使用霍爾效應(yīng)傳感器?；魻栃?yīng)傳感器感應(yīng)的電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)放大后送MCU計(jì)數(shù)，MCU計(jì)數(shù)一秒得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速，MCU把數(shù)據(jù)打包上傳到CAN總線。NODE1從總線上接收到的數(shù)據(jù)，控制平臺(tái)實(shí)時(shí)顯示。2通過本課題要完成的目的1綜合運(yùn)用CA