1、 1緒 論1.1課題的背景及目的當(dāng)今地球資源日趨枯竭并受到破壞，按目前的全世界石油資源的開采速度和消費(fèi)量來(lái)計(jì)算，再過(guò)五十多年全球石油資源就將耗盡。燃燒天然氣沒(méi)有空氣污染，但會(huì)增加溫室效應(yīng)，太陽(yáng)能、風(fēng)能等資源，由于現(xiàn)有科技條件的限制不能夠有效的利用，因此，汽車工業(yè)廠商大量使用以下技術(shù)來(lái)節(jié)省能源和有效利用現(xiàn)有地球資源：采用輕型鋁合金材料、減輕汽車的重量、降低汽車行駛阻力、降低燃油消耗、采用清潔能源（如氫能）、采用電子噴射和電子控制系統(tǒng)，從而提高了能源的利用率和汽車的經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能。從節(jié)約資源、資源再生以及環(huán)境保護(hù)與改善出發(fā)，能源的有效利用有很重要的意義，本課題從一個(gè)全新的角度來(lái)考慮能源的有效利

2、用。 城市的公交車運(yùn)輸中，出于公交車經(jīng)常?？扛鱾€(gè)車站，在快到站時(shí)，汽車必須減速，通常汽車減速是通過(guò)剎車來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)汽車進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，此時(shí)汽車的動(dòng)能主要是通過(guò)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦，最終轉(zhuǎn)換為熱能損耗掉。本課題正是基于這種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題提出的，即如何把這部分能量通過(guò)壓縮的方式變?yōu)楦邏簞?shì)能儲(chǔ)存起來(lái)，在汽車啟動(dòng)時(shí)利用儲(chǔ)存起來(lái)的能量驅(qū)動(dòng)汽車行走。這樣可以使能源再生利用，從而達(dá)到節(jié)能的目的。1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究發(fā)展的狀況在國(guó)外，與此相關(guān)的一些研究壓縮空氣汽車已經(jīng)研究出來(lái)。壓縮空氣動(dòng)力汽車(Air-powered vehicle-APV)，簡(jiǎn)稱氣動(dòng)汽車，利用高壓壓縮空氣為動(dòng)力源，將壓縮空氣存儲(chǔ)的壓

3、力能轉(zhuǎn)化為其他形式的機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行。從理論上來(lái)說(shuō)，液態(tài)空氣和液氮等吸熱膨脹作功為動(dòng)力的其他氣體動(dòng)力汽車，也應(yīng)屬于氣動(dòng)汽車的范疇。它最初是由法國(guó)公司MDI(Moteur Development International)的工程師Guy Negre耗時(shí)6年研制出的瓤式汽車。該車是通過(guò)壓縮空氣來(lái)推動(dòng)汽車的，它可以說(shuō)是汽車代用燃料技術(shù)的一個(gè)重大突破。它的工作原理很簡(jiǎn)單：壓縮空氣儲(chǔ)存在一個(gè)纖維容器內(nèi)，利用其壓力來(lái)推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞。在整個(gè)過(guò)程中，不需要燃燒，所以不會(huì)給城市帶來(lái)熱島效應(yīng)；無(wú)有害氣體排放，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；不需要高質(zhì)量燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，所以有較大的降低成本的空間；并且MDI稱因?yàn)槭褂每?/p>

4、氣，潤(rùn)滑油每3000英里才需要更換一次。壓縮空氣動(dòng)力汽車主要是靠電能把空氣壓縮成高壓勢(shì)能，空氣可循環(huán)使用，需要的能源(電能)不高，而且它安全、無(wú)污染、成本低，減輕城市熱島效應(yīng)，越用空氣越清潔。在國(guó)內(nèi)，浙江大學(xué)流體傳動(dòng)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究的氣動(dòng)汽車項(xiàng)目日前已取得重要進(jìn)展，以壓縮空氣為動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)原理性試驗(yàn)已經(jīng)完成，目前距生產(chǎn)出首輛氣動(dòng)汽車尚有一定距離。因此，從原理性來(lái)說(shuō)，本課題的節(jié)能裝置所使用的原理、方法已經(jīng)得到了證明，是切實(shí)可行的，而且此課題的研究對(duì)于我國(guó)的能源的節(jié)約利用其有深遠(yuǎn)的意義。1.3課題的主要研究?jī)?nèi)容城市公交車行駛的特點(diǎn)是啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁。當(dāng)公交車具有了一定的速度時(shí)就具有了一定的動(dòng)

5、能，目前的制動(dòng)方法一般是經(jīng)摩擦生熱使公交車減速或停車。這不僅造成極大的能源浪費(fèi)，而且摩擦件的消耗也很大。本課題在公交車上加裝一種裝置，該裝置主要由34個(gè)空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣桶、電磁閥、電磁離合器以及單片機(jī)控制電路等組成的機(jī)電一體化集成系統(tǒng)。在單片機(jī)的控制下，將汽車巨大的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成高壓氣體的勢(shì)能實(shí)現(xiàn)汽車減速或停車，同時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)將汽車巨大的動(dòng)能保存起來(lái)，當(dāng)汽車需要再加速時(shí)，用儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣桶中的高壓氣體勢(shì)能驅(qū)動(dòng)汽車。從而實(shí)現(xiàn)了公交車能量回收再利用，達(dá)到了節(jié)能的效果。眾所周知，汽車在啟動(dòng)或加速時(shí)單位距離耗能最大，此時(shí)燃油燃燒效果最不好而且噪音最大。當(dāng)汽車加裝了本課題設(shè)計(jì)的汽車節(jié)能裝置后，在汽車加速或重新啟動(dòng)

6、初期，利用存儲(chǔ)的高壓氣驅(qū)動(dòng)汽車，此時(shí)不需要燃燒燃料，這對(duì)于降低汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染、減小環(huán)境噪聲有十分明顯的效果，說(shuō)明該裝置同時(shí)還是一個(gè)環(huán)保裝置。設(shè)計(jì)該裝置需要滿足以下條件：(1)該裝置存儲(chǔ)能量的大小有比較寬的范圍；(2)該裝置不能影響原車的制動(dòng)系統(tǒng)，操作中不給駕駛員增加額外負(fù)擔(dān)；(3)該裝置操作過(guò)程中不能給乘客增加乘車的不舒服感；(4)該裝置實(shí)用，便于安裝、維修；(5)該裝置價(jià)格合理，使用者能有較大的經(jīng)濟(jì)效益。1.4系統(tǒng)工作原理及工作過(guò)程簡(jiǎn)介本系統(tǒng)主要由三部分組成，即檢測(cè)部分，控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。檢測(cè)部分包括踏板位置傳感器、曲軸位置傳感器、壓縮機(jī)活塞位置傳感器、汽車運(yùn)行速度傳感器、儲(chǔ)氣罐壓力

7、傳感器等信號(hào)的檢測(cè)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括雙向可控電磁閥和電磁離合器?？刂撇糠种饕葾RM微處理器組成的控制系統(tǒng)及一些外圍電路構(gòu)成。本文將在以后的章節(jié)中對(duì)上述各部分進(jìn)行具體介紹。該裝置功能實(shí)際上是將制動(dòng)時(shí)本應(yīng)由摩擦來(lái)消耗掉的汽車動(dòng)能改由氣體的勢(shì)能來(lái)消耗，汽車啟動(dòng)時(shí)可借助儲(chǔ)氣桶內(nèi)氣體儲(chǔ)存的高壓內(nèi)能來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)。當(dāng)汽車速度到達(dá)一定值(如20kmh)時(shí)，再改由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車。在描述該裝置的制動(dòng)及啟動(dòng)過(guò)程之前，先來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下此裝置的結(jié)構(gòu)，如圖11所示。此裝置主要由電磁離合器、壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣桶三部分組成，其中DCL-A為電磁離合器，DCF-A為壓縮機(jī)吸氣閥，DCF-B為儲(chǔ)氣桶進(jìn)氣閥，DCF-C為儲(chǔ)氣桶出氣

8、閥，ZYF-A，ZYF-B，ZYF-C為儲(chǔ)氣桶內(nèi)部的三個(gè)自由閥。標(biāo)號(hào)為DCF的表示是可控的電磁閥，它在沒(méi)有加電的情況下仍是自由閥，ZYF表示自由閥。將儲(chǔ)氣桶分成4個(gè)小桶的目的是為了儲(chǔ)氣和放氣過(guò)程中筒內(nèi)壓強(qiáng)的變化梯度盡量小些，由于ZYF-A，ZYF-B，ZYF-C只有在一定的壓差下才能打開，也就是說(shuō)兩小桶之間的壓差只在很小的范圍內(nèi)變化，這樣就很巧妙的解決了單桶儲(chǔ)氣、供氣帶來(lái)筒內(nèi)壓強(qiáng)變化過(guò)大的問(wèn)題，從而使制動(dòng)及啟動(dòng)過(guò)程的動(dòng)作盡量平緩，減少因加速和減速給乘客帶來(lái)的不舒適感。圖11汽車節(jié)能裝置工作原理圖1.4.1制動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)介當(dāng)接收到制動(dòng)信號(hào)時(shí)，在正式進(jìn)入到制動(dòng)狀態(tài)前，應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)初始化。實(shí)際上，

9、制動(dòng)過(guò)程實(shí)際上就是一個(gè)普通壓縮機(jī)的工作過(guò)程，所以首先應(yīng)該將DCF-A，DCF-B斷電，使之工作在自由閥狀態(tài)，DCF-C在制動(dòng)過(guò)程中始終應(yīng)該吸合防止高壓氣體從輸出端排出。待完成以上工作后DCL-A電磁離合器方通電吸合，進(jìn)入到制動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)過(guò)程中控制系統(tǒng)監(jiān)視是否有啟動(dòng)信號(hào)及監(jiān)視儲(chǔ)氣桶內(nèi)壓強(qiáng)值是否超過(guò)儲(chǔ)氣桶的儲(chǔ)氣壓強(qiáng)上限。如有啟動(dòng)信號(hào)則轉(zhuǎn)入到啟動(dòng)方式，如超過(guò)壓強(qiáng)上限則系統(tǒng)報(bào)警，同時(shí)轉(zhuǎn)入到其它的制動(dòng)方式。工作狀態(tài)一切正常時(shí)，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)附近，DCF-B在內(nèi)外壓差作用的情況下打開，儲(chǔ)氣桶儲(chǔ)氣?；钊\(yùn)動(dòng)到回程階段時(shí)，壓差不足以打開DCF-B，此時(shí)DCF-B閉合?；钊\(yùn)動(dòng)到一定位置后腔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，DC

10、F-A打開，氣體重新充滿腔內(nèi)，壓縮機(jī)繼續(xù)重復(fù)壓縮過(guò)程。當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)速度傳感器進(jìn)入到檢測(cè)到汽車的速度為零時(shí)，DCL-A電磁離合器釋放。1.4.2啟動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)介 在此過(guò)程中，主要是將儲(chǔ)氣罐內(nèi)部的高壓氣體勢(shì)能重新轉(zhuǎn)換為汽車的動(dòng)能。同剎車過(guò)程一樣，啟動(dòng)時(shí)也要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。此時(shí)壓縮機(jī)的作用如同發(fā)動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)的過(guò)程比剎車的過(guò)程稍微復(fù)雜些。初始化時(shí)首先通過(guò)DCF-C開啟一段時(shí)間來(lái)給汽車一個(gè)啟動(dòng)力矩。系統(tǒng)同時(shí)對(duì)各個(gè)控制執(zhí)行單元進(jìn)行初始化。執(zhí)行啟動(dòng)程序的過(guò)程時(shí)應(yīng)先檢測(cè)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力值，如果檢測(cè)到儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力值低于設(shè)定值，則汽車轉(zhuǎn)入到普通的啟動(dòng)方式，如果壓力在正常范圍則可以利用本裝置進(jìn)行啟動(dòng)。給出啟動(dòng)力矩后，當(dāng)活塞

11、運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，控制執(zhí)行單元使DCF-A通電，使其進(jìn)入到電磁閥工作狀態(tài)。開啟DCF-A的目的是使腔內(nèi)壓力同外界保持一致，以減少運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)的飄力，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，DCF-A斷電，處于自由閥狀態(tài)，與此同時(shí)，DCFC放出儲(chǔ)氣罐內(nèi)的高壓氣體并持續(xù)一段時(shí)間。當(dāng)活塞再次運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)又重復(fù)上述過(guò)程。在加速過(guò)程中，系統(tǒng)始終監(jiān)視速度和壓力信號(hào)。速度到達(dá)設(shè)定值時(shí)，轉(zhuǎn)為普通的驅(qū)動(dòng)方式；當(dāng)氣罐內(nèi)壓力過(guò)小不足以用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)，則轉(zhuǎn)入普通的的啟動(dòng)方式，并給出報(bào)警信號(hào)。1.5課題的研究結(jié)果控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元完成了聚集壓力數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)的全過(guò)程。以這些數(shù)據(jù)為參考，控制電路執(zhí)行壓

12、縮機(jī)閥門的開啟與閉合、各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制等，從而基本完成利用ARM微處理器來(lái)設(shè)計(jì)的工作計(jì)劃。另外完成了各部分電路圖的繪制。2 硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)由于該節(jié)能裝置需檢測(cè)的模擬量較多，如儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力、制動(dòng)踏板的位置、車速、活塞運(yùn)行位置和油門踏板位置等數(shù)據(jù)，而且有些是需實(shí)時(shí)監(jiān)控的，如儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力等，需要使用多任務(wù)執(zhí)行方可實(shí)現(xiàn)，而普通單片機(jī)無(wú)法滿足這一要求。因此需根據(jù)實(shí)際情況，選用合適的處理器芯片，加上各種數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)芯片構(gòu)成最小系統(tǒng)。同時(shí)，增加數(shù)據(jù)采集、顯示、通信接口、控制執(zhí)行單元和電源管理模塊等，來(lái)組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。由于目前汽車應(yīng)用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線比較廣泛，因此，為了與汽車的控制系

13、統(tǒng)連接接方便，還增加了CAN總線接口，由此構(gòu)成了整個(gè)硬件系統(tǒng)。 圖21系統(tǒng)總體框圖2.2硬件電路設(shè)計(jì)按照汽車節(jié)能裝置控制系統(tǒng)的要求，考慮到成本因素，將系統(tǒng)分為以下幾大模塊，即主控制模塊，數(shù)據(jù)采集單元，控制執(zhí)行單元，通信接口單元，數(shù)據(jù)顯示模塊和電源管理模塊等。下面分別就各個(gè)模塊進(jìn)行介紹：2.2.1主控制模塊主控制模塊主要由主處理器芯片和存儲(chǔ)芯片來(lái)構(gòu)成。主控模塊設(shè)計(jì)主要是根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際要求選擇處理器芯片，以及根據(jù)數(shù)據(jù)量的大小、運(yùn)行軟件的大小、數(shù)據(jù)的存繼方式來(lái)確定存儲(chǔ)器芯片，出這些芯片構(gòu)建最小系統(tǒng)。在主控制模塊中，主要的器件就是微處理器，因此，在選擇之前應(yīng)該對(duì)目前常用的嵌入式微處理器有所了解。2.2

14、.1.1微處理芯片的選擇嵌入式微處理器在目前的嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中處于核心地位。從嵌入式微處理器的市場(chǎng)占有率來(lái)看，8位產(chǎn)品占了一半左右的市場(chǎng)，其次是16位及32位的產(chǎn)品，而4位和64位的產(chǎn)品市場(chǎng)占有率最低。目前，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界嵌入式處理器的品種總量已超過(guò)1000多種，流行體系結(jié)構(gòu)有30幾個(gè)系列，其中805l體系的占有超過(guò)一半的份額。嵌入式處理器的尋址空間一般從64KB到64MB，處理速度從0.1MIPS到200MIPS。根據(jù)目前現(xiàn)狀，嵌入式處理器可以分成下面幾類：(1)嵌入式微處理器(MPU)，嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī)中的CPU。在應(yīng)用中，將微處理器裝配在專門設(shè)計(jì)的電路板上，只保

15、留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的模塊，這樣可以大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求，MPU雖然在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強(qiáng)。MPU目前主要有x86、PowerPC、68K、MIPS、ARM系列等；(2)嵌入式微控制器(MCU)，嵌入式微控制器又稱單片機(jī)，它將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。MCU一般以某種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成ROMEPROM、EEPROM、FLASH、RAM、總線、總線邏輯、定時(shí)計(jì)數(shù)器、WatchDog、IO、SPI、PWM、ADC等各種必要功能和外設(shè)。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70的市場(chǎng)份額；(3

16、)嵌入式DSP處理器(DSP)，DSP處理器對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較快，在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。DSP的應(yīng)用正從通用單片機(jī)中以普通指令實(shí)現(xiàn)DSP功能，過(guò)渡到采用嵌入式DSP處理器。嵌入式DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是TI的TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列處理器包括用于控制的C2000系列，移動(dòng)通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000目前己經(jīng)發(fā)展成為DSP56000、DSP56100、DSP56200和DSP56300等幾個(gè)不

17、同系列的處理器。(4)嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)，隨著EDA(Electronic Design Automation)技術(shù)的推廣和VLSI(Very Large Scale Integration)設(shè)計(jì)的普及化，以及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，已經(jīng)可以在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，即SOC。用戶只需定義出其整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過(guò)后就可以將設(shè)計(jì)圖交給半導(dǎo)體工廠制作樣品。這樣除個(gè)別無(wú)法集成的器件以外，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去，應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡(jiǎn)潔，對(duì)于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。因?yàn)楸菊n題所涉及的數(shù)據(jù)處理量不是很大，因此，不適合于采用DSP處理芯片，而8位的MCU

18、單片機(jī)很難運(yùn)行一個(gè)嵌入式的操作系統(tǒng)，采用SOC：芯片無(wú)論是在成本上還是在開發(fā)周期來(lái)說(shuō)都不適合。綜合考慮之后，唯有嵌入式微處理器才是理想的選擇。然而，在眾多的嵌入式為處理器中，又如何選擇出合適架構(gòu)的芯片呢?這不但需要對(duì)芯片的架構(gòu)、種類、性能有所了解，同時(shí)應(yīng)考慮其所支持的嵌入式操作系統(tǒng)是否與實(shí)際需要相符合，還有其實(shí)際使用情況和成本等因素。綜合考慮，最終確定了目前流行的ARM架構(gòu)的處理器。2.2.1.2 ARM處理器介紹ARM公司自1990年成立以來(lái)，一直以IP(Intellectual Property)提供者的身份向各大半導(dǎo)體制造商出售知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而自己從不介入芯片的生產(chǎn)銷售，加上其設(shè)計(jì)的芯核具有

19、功耗小，成本低等顯著優(yōu)點(diǎn)，困此獲得眾多的半導(dǎo)體廠家和整機(jī)廠商的大力支持，在32位嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域獲得了巨大的成功，目前已經(jīng)占據(jù)32位嵌入式產(chǎn)品市場(chǎng)的75以上，在低功耗，低成本的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域確立了市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位。ARM公司通過(guò)轉(zhuǎn)讓高性能、低成本、低功耗的RISC(Reduced Instruction Set Computing)微處理器、外圍和系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)技術(shù)給合作伙伴，使他們能用這些技術(shù)來(lái)生產(chǎn)各具特色的芯片。ARM已成為移動(dòng)通信、手持設(shè)備、多媒體數(shù)字消費(fèi)嵌入式解決方案的RISC標(biāo)準(zhǔn)。ARM處理器具有三大特點(diǎn)：小體積、低功耗、低成本而高性能；16/32位雙指令集；全球眾多的合作伙伴。ARM公司自

20、正式成立以來(lái)，在32位的RISC CPU開發(fā)領(lǐng)域不斷或得突破，其結(jié)構(gòu)已經(jīng)從V3發(fā)展到V6。ARM處理器目前有五個(gè)系列產(chǎn)品：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和SecurCore。自V5以后，ARM公司提供PICCOLODSP的芯核給芯片設(shè)計(jì)者，用于設(shè)計(jì)ARM+DSP的SOC結(jié)構(gòu)的芯片，同時(shí)也提供支持Java的ARM7EJ等。目前設(shè)計(jì)、生產(chǎn)ARM芯片的國(guó)際大公司己越過(guò)50多家。在選擇具體微處理器時(shí)，主要考慮芯片的技術(shù)性能、售后服務(wù)、技術(shù)支撐等，在本文論述的項(xiàng)目中，采用了ARM7TDMI微處理器核，是因?yàn)樗哂腥缦聝?yōu)點(diǎn)：處理速度快，ARM7TDMI是RISC結(jié)構(gòu)的處理器，而且內(nèi)部集成了3級(jí)

21、流水線，大大提高了處理速度。超低功耗，ARM7TDMI的功耗在同檔次的其它嵌入處理器中是較低的，且處理器的散熱問(wèn)題不用考慮，并使用低電壓供電，這些都無(wú)疑是車載設(shè)備的理想選擇。應(yīng)用前景廣泛，因?yàn)锳RM公司不是生產(chǎn)處理器的，它是為IC廠商提供各種處理器的解決方案。所以，在上述的微處理器中，ARM的使用最廣，同時(shí)應(yīng)用前景廣闊，開發(fā)資源豐富，有利于縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。成本優(yōu)勢(shì)，在各種嵌入式處理器中，ARM產(chǎn)量最大，價(jià)格適中，容易購(gòu)買。由于設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)能隨車采集信號(hào)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)主控模塊的要求較高，因此主控制模塊應(yīng)當(dāng)是以高性能的微處理器為核心而組成的一個(gè)最小系統(tǒng)。根據(jù)具體應(yīng)用的要求，實(shí)際應(yīng)用的反映

22、情況，選用了Samsung公司的ARM芯片S3C44BOX，其主要性能如下：Samsung公司推出的16/32位RISC處理器S3C44BOX為一般類型的應(yīng)用提供了高性價(jià)比和高性能的微控制器解決方案。擴(kuò)展了一系列完整的通用外圍器件，使系統(tǒng)的費(fèi)用降至最低，減低了硬件開發(fā)的難度。本嵌入式系統(tǒng)配置了2MB的FLASH存儲(chǔ)器以及8MB的SDRM存儲(chǔ)器。為了降低成本，S3C44BOX提供了豐富的內(nèi)置部件，包括：8KB的Cache，內(nèi)部SRAM，LCD控制器，帶自動(dòng)握手的2通道UART，4通道DMA，系統(tǒng)管理器(片選邏輯，F(xiàn)P/EDO/SDRAM控制器)，帶有PWM功能的5通道定時(shí)器，I/O端口，RTC，

23、8通道10位ADC，IIC-BUS接口，IIS-BUS接口，同步SIO接口和PLL倍頻器。S3C44BOX的突出特性是它的CPU核，是出ARM公司設(shè)計(jì)的16/32位ARM7TDMI RISC處理器(66MHZ)。ARM7TDMI體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是它集成了Thumb代碼壓縮器，ICE(In Circuit Emulator)斷點(diǎn)調(diào)試支持，和一個(gè)32位的硬件乘法器。S3C44BOX通過(guò)提供較全面的、通用的片上外設(shè)，大大減少了系統(tǒng)電路中除處理器以外的元器件配置，以降低系統(tǒng)的成本。其配置如下：·2.5V的ARM7TDMI內(nèi)核，帶有8K高速緩存器(SAMBA II總線體系結(jié)構(gòu)，主頻高至66MHZ

24、)；·LED控制器(最大支持256色STN，LCD具有專用DMA)；·2通道通用DMA、2通道外設(shè)DMA并具有外部請(qǐng)求引腳；·2通道UART帶有握手協(xié)議(支持IrDA1.0，其有16-byte FIFO)·1通道SIO；·1通道多主IIC-BUS控制器；·1通道IIS-BUS控制器；·5個(gè)PWM定時(shí)器和1通道內(nèi)部定時(shí)器；看門狗定時(shí)器；·71個(gè)通用I/O口/8通道外部中斷源；·功耗控制：具有普通，慢速，空閑和停止模式；·8通道10位ADC； ·具有日歷功能的RTC；·具有PLL

25、的片上時(shí)鐘發(fā)生器。由此可見(jiàn)，S3C44BOX的功能非常強(qiáng)大，性價(jià)比較高，可以滿足本設(shè)計(jì)的需求。2.2.1.3 存儲(chǔ)芯片的選擇與最小系統(tǒng)構(gòu)建在確定處理芯片之后，應(yīng)該為其配置存儲(chǔ)器，以便組成最小系統(tǒng)。在眾多的存貯芯片中，選擇時(shí)應(yīng)考慮操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的大小，以及處理器芯片的支持程度。一般說(shuō)來(lái)，應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)應(yīng)存放在flash中，以利于開發(fā)時(shí)的下載和調(diào)試。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序才由flash加載到RAM芯片上運(yùn)行。1 F1ash類型與技術(shù)特點(diǎn)Flash存儲(chǔ)器是一種可在系統(tǒng)(In-System)進(jìn)行電擦寫，掉電后信息不丟失的存儲(chǔ)器。它具有低功耗、大容量、擦寫速度快、可整片或分扇區(qū)在系統(tǒng)編

26、程(燒寫)、擦除等特點(diǎn)，并且可由內(nèi)部嵌入的算法完成對(duì)芯片的操作，因而在各種嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種非易失性存儲(chǔ)器，F(xiàn)lash在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數(shù)據(jù)等。常用的Flash為8位或16位的數(shù)據(jù)寬度，編程電壓為3.3V。Flash主要分為NOR和NAND兩類。Flash閃存是非易失存儲(chǔ)器，可以對(duì)存儲(chǔ)器單元塊進(jìn)行擦寫和再編程。任何F1ash器件進(jìn)行寫入操作前必須先執(zhí)行擦除。NAND類型的Flash執(zhí)行擦除操作十分簡(jiǎn)單：而NOR類型的F1ash則要求在進(jìn)行擦除前，先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫為0。擦除NOR器件時(shí)是以64128KB的塊進(jìn)行的，

27、執(zhí)行一個(gè)寫入/擦除操作的時(shí)間為l5s；擦除NAND器件是以832KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms，NAND器件擦除速度遠(yuǎn)比NOR器件快，寫入速度也比NOR器件快很多，但其讀取速度比NOR器件要慢。兩者接口也有差別，NOR器件帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來(lái)尋址，可以很容易地存取其內(nèi)容的每一字節(jié)。NAND器件使用復(fù)雜的I/O口來(lái)串行地存取數(shù)據(jù)，各個(gè)產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。8個(gè)引腳來(lái)傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。NAND器件的讀和寫操作采用512字節(jié)的塊，這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤管理此類操作。綜合考慮，芯片的讀取速度要快，而擦除的速度可以慢些，并且接口要求簡(jiǎn)單，因而選用NOR類型的Fl

28、ash較為合適。根據(jù)系統(tǒng)的要求以及應(yīng)用程序的大小，域后選定了HY29LVl60。它單片存儲(chǔ)容量為16M位(2M字節(jié))，工作電壓為2.7V3.6V，16位數(shù)據(jù)寬度，可以使用8位(字節(jié)模式)或16位(半字模式)數(shù)據(jù)寬度的方式工作。HY29LVl60僅需3V左右的單電源供電即可完成在系統(tǒng)的編程與擦除操作，通過(guò)對(duì)其內(nèi)部的命令寄存器寫入標(biāo)準(zhǔn)的命令序列，即可對(duì)Flash進(jìn)行編程(燒寫)、整片擦除、按扇區(qū)擦除以及其他操作。HY29LVl60信號(hào)描述見(jiàn)表2.1所示： 表2.1 HY29LVl60信號(hào)描述引 腳類 型功 能 描 述A19：0I地址總線。在字節(jié)模式下，DQ15/A-1用作21位字節(jié)地址的最低位。D

29、Q15/A-1DQ14:0I/O數(shù)據(jù)總線。在讀寫操作時(shí)提供8位或16位的數(shù)據(jù)寬度。在字節(jié)模式下，DQ15/A-1用作2l位字節(jié)地址的最低位，而DQ14：8處于高阻狀態(tài)。BYTE#I模式選擇。低電平選擇字節(jié)模式，高電平選擇字模式。CE#I片選信號(hào)，低電平有效。在對(duì)HY29LVl60進(jìn)行讀寫操作時(shí)，該引腳必須為低電平，當(dāng)為高電平時(shí)，芯片處于高阻旁路狀態(tài)。OE#I輸出使能，低電平有效。在讀操作時(shí)有效，寫操作時(shí)無(wú)效。WE#I寫使能，低電平有效。在對(duì)HY29LVl60進(jìn)行編程和擦除操作時(shí)，控制相應(yīng)的寫命令。RESET#I硬件復(fù)位，低電平有效。對(duì)HY29LV160進(jìn)行硬件復(fù)位。當(dāng)復(fù)能時(shí)，HY29LVl60

30、立即終止正在進(jìn)行的操作。RY/BY#O就緒/忙狀態(tài)指示。用于指示寫或擦除操作是否完成。當(dāng)HY29LV160正在進(jìn)行編程或擦涂操作時(shí)，該引腳位低電平，操作完成時(shí)為高電平，此時(shí)可讀取內(nèi)部的數(shù)據(jù)。VCC-3.3V電源VSS-接地Flash存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼，系統(tǒng)上電或復(fù)位后從此獲取指令并開始執(zhí)行，因此，應(yīng)將存有程序代碼的Flash存儲(chǔ)器配置到ROM/SRAM/FLASH的第一區(qū)(Bank0)，即將S3C44BOX的nGCS0接至HY29LV160的CE#端。HY29LV160的REST#端接系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)；OE#端接S3C44BOX的n0E；WE#端接S3C44BOXB的nWE；BYT

31、E#上拉，使HY29LV160工作在半字模式(16位數(shù)據(jù)寬度)；RY/BY#指示HY29LVl60編程或擦除操作的工作狀態(tài)，但其工作狀態(tài)也可通過(guò)查詢片內(nèi)的相關(guān)寄存器來(lái)判斷，因此可將該引腳懸空；遺址總線A19AO與S3C44BOX的地址總線ADDR19-ADDR0相連；16位數(shù)據(jù)總線DQl5DQ0與S3C44BOX的低16位數(shù)據(jù)總線DATA15-DATA0相連。2RAM類型與技術(shù)特點(diǎn)RAM有兩大類，一種稱為靜態(tài)RAM(Static RAM)，簡(jiǎn)稱SRAM。SRAM速度非?？?，是目前讀寫速度最快的存儲(chǔ)設(shè)備，但是它也非常昂貴。另一種稱為動(dòng)態(tài)RAM(Dynamic RAM)，簡(jiǎn)稱DRAM，動(dòng)態(tài)RAM的

32、速度比SRAM慢，不過(guò)比任何ROM都要快。DRAM也有很多類型，限于篇幅這里不作一一介紹。最常用的有EDORAM、SDRAM和DDRRAM。(1)EDORAM(Extended Bata Output RAM)，擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出動(dòng)態(tài)內(nèi)存，這是一種很快的讀取方式，但內(nèi)存的時(shí)鐘和CPU外部時(shí)鐘不是同步的，這就會(huì)導(dǎo)致在每次讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)候有個(gè)協(xié)同時(shí)間，效率不離，最快存取速度只有15ns。(2)SDRAM(Sychronous DRAM)，同步動(dòng)態(tài)內(nèi)存，可以和CPU的外部時(shí)鐘同步運(yùn)行的，因此讀寫效率很高，存取速度高達(dá)7.5ns。(3)DDRRAM(Double Date-Rate RAM)，雙數(shù)據(jù)率動(dòng)態(tài)內(nèi)存

33、，這種改進(jìn)型的RAM和SDRAM是基本一樣的，不同之處在于它可以在一個(gè)時(shí)鐘讀寫兩次數(shù)據(jù)，這樣就使得數(shù)據(jù)傳輸速度加倍了，但價(jià)格也比SDRAM貴。SDRAM具有單位空間存儲(chǔ)容量大和價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在各種嵌入式系統(tǒng)中。由于SDRAM可以與CPU同步工作，無(wú)等待周期，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，而且價(jià)格低廉，因此選用了該類型的RAM。SDRAM的存儲(chǔ)單元可以理解為一個(gè)電容，總是傾向于放電，為避免數(shù)據(jù)丟失，必須定時(shí)刷新(充電)。因此，要在系統(tǒng)中使用SDRAM，就要求微處理器具有刷新控制邏輯，或在系統(tǒng)中另外加入刷新控制邏輯電路。S3C44BOX及其他一些ARM芯片在片內(nèi)其有獨(dú)立的SDRAM刷新控制邏輯，可

34、方便的與SDRAM連接，但有些ARM芯片則沒(méi)有SDRAM刷新控制邏輯，就不能直接與SDRAM連接，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。根據(jù)運(yùn)算的數(shù)據(jù)量和程序的大小，最后確定采用HY57V641620。HY57V641620存儲(chǔ)容量為4組×16M位(8M字節(jié))，工作電壓為3.3V，常見(jiàn)封裝為54腳TSOP，兼容LVTTL接口，支持自動(dòng)刷新(Auto-Refresh)和自刷新(self-Refresh)，16位數(shù)據(jù)寬度。HY57V641620信號(hào)描述如表2.2所示：表2.2 HY57V641620信號(hào)描述 引 腳 名稱 功 能 描 述CLK時(shí)鐘芯片時(shí)鐘輸入CKE時(shí)鐘功能片內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)控制/CS片

35、選禁止或使能除CLK、CKE和DQM外的所有輸入信號(hào)BA0,BA1組地址選擇用于片內(nèi)4個(gè)組的選擇A11A0地址總線行地址：A11A0，列地址：A7A0，自動(dòng)預(yù)充電標(biāo)志：A1/RAS,/CAS,/WE行地址鎖存列地址鎖存寫使能參照功能真值表，/RAS，/CAS和/WE定義相應(yīng)的操作LDQM,DQM數(shù)據(jù)I/O屏蔽在讀模式下控制輸出緩沖：在寫模式下屏蔽輸入數(shù)據(jù)DQ15DQ0數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)輸入輸出引腳VDD/VSS電源/地內(nèi)部電路及輸入緩沖電源/地VDDQ/VSSQ電源/地輸出緩沖電源/地NC未連接未連按3最小系統(tǒng)構(gòu)建在選定出處理器和存儲(chǔ)器芯片之后，配以相應(yīng)的晶體振蕩器，就可以構(gòu)成最小系統(tǒng)。由于S3C4

36、4BOX可以工作在66MHz頻率上，且內(nèi)部具有6倍的倍頻器PLL，且有可選系數(shù)1.1，因此，處理器的主工作晶振選用10MHz，處理器即可工作在66MHz。另外，S3C44BOX具有日歷功能的RTC，可在顯示模塊上顯示日期和時(shí)間，因此選用標(biāo)準(zhǔn)的晶體32.768KHz作為顯示時(shí)鐘振蕩器。需要注意的是，本系統(tǒng)采用16位的數(shù)據(jù)寬度，在連接SDRAM地址線時(shí)，S3C44BOX規(guī)定其地址線是從ADDR1開始而不是從ADDRO開始，這一點(diǎn)需要特別注意。另外，S3C44BOX還規(guī)定了含不同分區(qū)、不同存儲(chǔ)大小的SDRAM，其分區(qū)必須選用特定的地址線作為選擇線，因?yàn)镾DRAM選用HY57V641620，按照規(guī)定，

37、采用ADDR22，ADDR21做為內(nèi)部分區(qū)的選擇線。具體的接線圖見(jiàn)圖2.2：圖2.2主控模塊最小系統(tǒng)圖2.2.2數(shù)據(jù)采集單元數(shù)據(jù)采集單元的作用就是對(duì)需要的模擬信號(hào)進(jìn)行采集、處理后送到處理器進(jìn)行處理。在該單元中，核心是對(duì)模擬信號(hào)的調(diào)理。由于系統(tǒng)要采集到汽車的儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力數(shù)據(jù)、制動(dòng)踏板的位置數(shù)據(jù)、車速、離合器切合位置和油門踏板位置等數(shù)據(jù)，因此需要多路數(shù)據(jù)采集通道。各通道的數(shù)據(jù)必須完成信號(hào)的調(diào)理后，才能送到處理器進(jìn)行處理。該采集單元的信號(hào)采集通道框圖。如圖2.3所示：圖2.3信號(hào)采集通道(1)前置放大為防止共模信號(hào)和其他外界的干擾，在前置放大端采用差動(dòng)輸入法對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集。由于差動(dòng)放大器的輸入阻抗

38、很高，對(duì)信號(hào)源索取的電流很小，因此可提高共模抑制能力和測(cè)量精度。(2)濾波對(duì)來(lái)自前置放大端的信號(hào)可能會(huì)含有高頻分量，如果不濾除的話將給系統(tǒng)帶來(lái)很大的干擾，甚至使系統(tǒng)無(wú)法工作。因此，必須采取適當(dāng)?shù)臑V波方式來(lái)濾除這些高頻分量。顯然，簡(jiǎn)單的阻容濾波并不能滿足要求，若采用軟件濾波方式，則要增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度。綜合考慮，最后選用硬件濾波的方式，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。這里選用二階有源低通濾波器，并采用巴特沃斯濾波器，這樣不僅電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且效果很好。在設(shè)計(jì)時(shí)，取截止頻率為2kHz，根據(jù)此頻率算出個(gè)電阻和電容的值。階巴特沃斯濾波器的考爾第一型電子線路圖如下： 圖2.4巴特沃斯濾波器電路圖(

39、3)隔離為了保護(hù)處理芯片不受外界信號(hào)的干擾而損壞，在信號(hào)輸入通道上采取隔離措施。出于采集得到的是模擬信號(hào)，不能用普通的光電藕合器來(lái)隔離，因?yàn)槠胀ǖ墓怆婑詈掀髦饕菍?duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離，它工作在飽和區(qū)，因此不能用來(lái)隔離模擬信號(hào)。為了對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行隔離，必須采用線性光耦。這里選用ISO124，它具有1比1的傳輸比，線性度達(dá)0.1，足以滿足系統(tǒng)要求。(4)驅(qū)動(dòng)對(duì)來(lái)自隔離器件的信號(hào)，為了能有效地傳輸?shù)教幚砥鞯腁D采樣輸入端，增加了一級(jí)驅(qū)動(dòng)電路，以防止信號(hào)的衰減，同時(shí)也能與ADC的輸入阻抗進(jìn)行匹配。(5)AD轉(zhuǎn)換由于S3C44BOX內(nèi)部集成了模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，因此不需另外增加AD采樣芯片。S3C44

40、BOX內(nèi)部具有8通道輸入的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，它是一個(gè)逐次逼近型的ADC，內(nèi)部結(jié)構(gòu)中包括模擬輸入多路復(fù)用器，自動(dòng)調(diào)零比較器，時(shí)鐘產(chǎn)生器，10位逐次逼近寄存器(SAR)，輸入寄存器等。另外該ADC還提供可編程的睡眠模式，以節(jié)省功耗。其結(jié)構(gòu)圖如下圖2.5所示。圖2.5 S3C44BOX內(nèi)部ADC結(jié)構(gòu)圖上圖為S3C44BOX內(nèi)部ADC的功能結(jié)構(gòu)圖。它的主要特性是：·分辨率：10位；·微分線性度誤差：±1 LSB·積分線性度誤差：±2 LSB(最大±3 LSB)·最大轉(zhuǎn)換速率： 100KSPS·輸入電壓范圍：0-2

41、.5V·輸入帶寬：0-100HzS3C44BOX的ADC的輸出為10位數(shù)字量，由于輸入的滿刻度電壓為2.5v，因此，ADC能分辨出來(lái)的輸入電壓變化的最小值為2.5V/1024=2.4mv，可以滿足控制精度的要求。2.2.3控制執(zhí)行單元控制執(zhí)行單元的功能主要是接收處理器發(fā)出的數(shù)字量，經(jīng)過(guò)隔離及驅(qū)動(dòng)后，送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)如電磁閥、繼電器、離合器等來(lái)使行相應(yīng)的動(dòng)作。功能框圖如圖2.6所示：圖2.6控制執(zhí)行單元這一級(jí)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單，但為了防止外界對(duì)系繞的干擾，須采用隔離。隔離器件采用普通的光電耦器即可，這里采用TLP521-l。單個(gè)通道具體的線路圈如圖2.7所示：圖2.7控制執(zhí)行單元線路圖2.2

42、.4通信單元在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮到數(shù)據(jù)傳送、下載以及調(diào)試的方便，增加了串行通信RS-232C接口。另外，考慮到系統(tǒng)升級(jí)的方便，以及為了與現(xiàn)在流行的汽車總線接口的方便，增加了CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的接口。2.2.4.1串行RS-232C接口RS-232C使用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，而TTL是以高低電平表示邏輯狀態(tài)，因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器傳連接，必須在RS-232C與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可以用分立元件，也可以用集成電路芯片?，F(xiàn)在常用的RS-232C到TTL的轉(zhuǎn)換芯片是MAX232或ICL232。MAX232內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，只需+5V電源

43、便可實(shí)現(xiàn)TTL電平與RS-232C電平轉(zhuǎn)換，使用起來(lái)十分方便。一個(gè)MAX232芯片可連接兩對(duì)接收/發(fā)送線，從而完成TTL和EIA雙向電平轉(zhuǎn)換，其中，TTL/CMOS電平為0V5V，RS-232C電平為-10V+10V。MAX232可以實(shí)現(xiàn)TTL電平和RS-232電平之間的轉(zhuǎn)換。由于在實(shí)際應(yīng)用中，器件對(duì)電源噪聲很敏感，因照MAX232的VCC引腳必須要對(duì)建加0.1F去耦電容，另外，為提高抗干擾能力，添加了四個(gè)10F電容，在連接在內(nèi)部電源引腳輸出端。MAX232芯片第7、8引腳接入分別到串行口的第3、2引腳；9、10引腳接處理器的RXD、TXD引腳，實(shí)現(xiàn)與處理器的連接。需要注意的是，MAX232是

44、5V器件，而處理器芯片是用的是3V供電，因此需要考慮電平轉(zhuǎn)換，否則將無(wú)法正常收發(fā)數(shù)據(jù)。由Maxim公司已經(jīng)注意到這點(diǎn)并推出了專用3V供電的器件MAX3232C，利用它就可以無(wú)需考慮3V到5V的電平轉(zhuǎn)換問(wèn)題。MAX3232C與處理器的接口電路如下圖2.9所示：圖2.8 RS-232C通信接口圖2.2.4.2 CAN現(xiàn)場(chǎng)總線接口(1)CAN總線的概念及特點(diǎn)CAN(Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇。最初有德國(guó)的Bosch公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信，其總線規(guī)范已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)指定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。由于其良好的性能及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，硬件接口簡(jiǎn)單，編程方便，系統(tǒng)容易集成。由于它具有數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)、實(shí)時(shí)性高、可靠性強(qiáng)(采用CRC校驗(yàn))等一系列優(yōu)點(diǎn)，可滿足大部分工業(yè)設(shè)備的通信要求，適合在低壓電器領(lǐng)域中推廣應(yīng)用，特別適用于系統(tǒng)分布比較分散、實(shí)時(shí)性要求較高、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干擾大的場(chǎng)合。因此，CAN總線越來(lái)越受到人們的重視。它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用是最