1、汽車多個(gè)ECU之間的典型信息傳送方式及網(wǎng)關(guān)1常見的動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的ECU配置方式 為了改善汽車的動(dòng)態(tài)特性，汽車上的電子控制系統(tǒng)愈來(lái)愈多，最常見的有電子燃油噴射系統(tǒng)（EFI）、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS），四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（4WS）、四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（4WD）和有源懸架系統(tǒng)（ASUS0等，這些系統(tǒng)均配備有各自的ECU。日益增多的ECU及其通信設(shè)備使汽車的生產(chǎn)成本逐年上升。為了降低成本，首先要減少數(shù)據(jù)傳輸功能設(shè)備，而要做到減少線束、接頭、網(wǎng)關(guān)等功能設(shè)備，必須采用能滿足高速多路復(fù)用通信的協(xié)議，以共享和傳送“控制信息”。此處所指的“控制信息”，有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車身垂直加速度、車速等等，這些“控制信息”連續(xù)饋送至網(wǎng)絡(luò)總

2、線（圖1）圖1 汽車動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)EFI-電子燃油噴射系統(tǒng)（ECU-A）；ABS-防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ECU-B）；4WS-四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ECU-C）；4WD-四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（ECU-D）；ASUS-有源懸架系統(tǒng)（ECU-E） 各個(gè)ECU接需要從總線上接收最新的信息以操縱使動(dòng)器。例如，匹配發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的ECU-A（EFI），將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)連續(xù)饋送至總線，而不需要考慮該ECU應(yīng)用些什么數(shù)據(jù)；另一方面，其他幾個(gè)需要發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)的ECU，只需從總線上接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)而勿需考慮目身應(yīng)分發(fā)些什么數(shù)據(jù)。 對(duì)于接收ECU，它接收到的最新數(shù)據(jù)為現(xiàn)行數(shù)據(jù)。在實(shí)際實(shí)施中，每當(dāng)ECU接收到數(shù)據(jù)，就將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在

3、RAM區(qū)，并將這些數(shù)據(jù)按各自的類型賦值，因此，RAM總有一個(gè)更新了的數(shù)據(jù)復(fù)制并存儲(chǔ)在其中，再通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用，使ECU獲取最新的數(shù)據(jù)。2ECU之間數(shù)據(jù)傳遞的主要特征 汽車內(nèi)ECU之間與辦公用微機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸特征不盡相同，主要差別在于傳輸頻率。汽車內(nèi)ECU之間的數(shù)據(jù)傳輸頻率是變化的，例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)，進(jìn)行的是高頻數(shù)據(jù)傳輸，如每隔4ms傳輸l次；而在發(fā)動(dòng)機(jī)低溫低速狀態(tài)，則只需作每隔l秒左右l次的低頻傳輸。3汽車內(nèi)各ECU數(shù)據(jù)傳輸/使用的映象 為敘述方便，采用圖1所示的5個(gè)ECU組成的動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)。5個(gè)ECU之間的“控制信息”設(shè)定為55種： （1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，（2）車速，（3）節(jié)氣門開度，

4、（4）汽車右前高度，（5）汽車左前高度，（6）汽車右后高度，（7）汽車左后高度，（8）制動(dòng)液壓力（54）車身縱向加速度，（55）車身垂直加速度。 上述的55種數(shù)據(jù)用兩字節(jié)表示即有足夠的精確度，換句話說(shuō)，用二字節(jié)傳輸數(shù)據(jù)對(duì)ECU是適宜的。ECU傳輸每個(gè)數(shù)據(jù)或其他ECU接收這個(gè)數(shù)據(jù)用于控制的情況見表1所列。表1 數(shù)據(jù)傳輸/使用的映象數(shù)據(jù)ECU-AECU-BECU-CECU-DECU-E（1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳輸使用使用（2）車速使用傳輸使用使用使用（3）節(jié)氣門開度傳輸使用使用（4）汽車右前高度民主使用使用傳輸使用（54）縱向加速度使用傳輸使用（55）垂直加速度使用使用傳輸數(shù)據(jù)傳輸總數(shù)15911137數(shù)據(jù)

5、使用總數(shù)1223151827 表中的“一”表示不起作用或相互間無(wú)關(guān)系。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)由ECU-A發(fā)送和被ECU-C和ECU-D接收使用，而ECU-B與ECU-E并不使用這些數(shù)據(jù)。換而言之，由一個(gè)ECU發(fā)送出的一種數(shù)據(jù)，會(huì)被一個(gè)以上的ECU所采用，但不一定會(huì)被所有的ECU都采用。從數(shù)據(jù)類別來(lái)說(shuō)，ECU-A發(fā)送整個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)55種數(shù)據(jù)中的15種，只有12種被其他ECU所采用；ECU-E發(fā)送的數(shù)據(jù)只有7種。但因汽車高度根據(jù)懸架往復(fù)行程分為很多等級(jí)，加上汽車平順性按軟、中、硬等不同模式轉(zhuǎn)換，故數(shù)據(jù)被其他ECU采用較多達(dá)27種。4汽車內(nèi)各ECU數(shù)據(jù)類型的分級(jí) 數(shù)據(jù)類型是指為適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要，由

6、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言為數(shù)據(jù)變量定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)和特征，每種數(shù)據(jù)類型都規(guī)定了變量可能取值的范圍及允許進(jìn)行的一組操作，豐田汽車的每種數(shù)據(jù)類型均由它的變化速率定義傳輸周期，而數(shù)據(jù)類型可按數(shù)據(jù)傳輸周期和各個(gè)ECU的平均頻率分級(jí)（表2）。表2 按傳輸周期分級(jí)的數(shù)據(jù)類型ECU傳輸周期，ms平均傳輸頻率（數(shù)據(jù)/ms）48161281024ECU-A463111946ECU-B122220643ECU-C032240519ECU-D224411032ECU-E012220268合計(jì)7141311104408由ECU-A發(fā)送的15種數(shù)據(jù)，有4種每隔4ms發(fā)送一次，另有6種每隔84ms，3種隔16ms、1種隔128ms

7、、1種隔1024ms發(fā)送一次。平均傳輸頻率呵按下式求得:1/44+1/86+1/163+1/1281+1/10241=1.946（數(shù)據(jù)ms）。 用相同方法可求出ECU-B、ECU-C、ECU-D和ECU-E的數(shù)據(jù)平均傳輸頻率分別為0.643、0.519、1.032、0.268數(shù)據(jù)/ms。顯然，各ECU之間的平均數(shù)據(jù)傳輸頻率出入較大，如ECU-A為ECU-E的7.26倍。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸頻率為上述值的總和，即4.408數(shù)據(jù)/ms。 上述整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型共55種，每個(gè)ECU的接收范圍為1227種。雖然這些值會(huì)隨系統(tǒng)的尺寸改變而變化，但總的趨勢(shì)是:若網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型為3060種，每個(gè)ECU接收

8、數(shù)據(jù)的類型一般為1030種。5令牌傳遞法的含義 在令牌（特殊位串）傳遞系統(tǒng)中，令牌從一個(gè)節(jié)點(diǎn)（ECU）傳遞到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)（ECU），令牌傳遞法是用來(lái)確定有限定的、最差情況下的等待時(shí)間的一種通信規(guī)約。此方法允許唯一的特殊位串 “令牌”存在于網(wǎng)絡(luò)中，僅讓獲得令牌的一個(gè)節(jié)點(diǎn)有權(quán)發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣，可防止兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，避免了數(shù)據(jù)碰撞，由于令牌從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)連續(xù)移動(dòng)，故所有的節(jié)點(diǎn)都有獲得令牌的機(jī)會(huì)， 采用令牌傳遞，使各個(gè)節(jié)點(diǎn)可傳遞數(shù)據(jù)的時(shí)間比CSMA/CD更能預(yù)測(cè)，但當(dāng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息流不平衡時(shí)，使用的效率較低。6數(shù)據(jù)幀與令牌幀的概念圖2表示兩種類型的幀格式，一種稱為數(shù)據(jù)幀，另一種種

9、為令牌幀，數(shù)據(jù)幀是一種可以在線路上當(dāng)作一個(gè)單元來(lái)傳輸?shù)男畔訋袷蕉x字符和校驗(yàn)字符外，其余部分即為被傳送的數(shù)據(jù)，該幀要得到令牌后才發(fā)送數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)幀讓一個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得令牌發(fā)送數(shù)據(jù)，然后再將令牌傳送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖2 幀格式 令牌幀是令牌環(huán)路中流動(dòng)傳送的一個(gè)特殊信息幀，此幀允許 一個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得令牌，但并無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送就傳送令牌到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從 圖2b中可看出令牌幀中無(wú)數(shù)據(jù)DATA等字段。 數(shù)據(jù)偵由以下組成: SOF起始幀，1位，表示幀開始； ADRS節(jié)點(diǎn)地址，4位，表示發(fā)送令牌的那一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址； ID一數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，7位，指出數(shù)據(jù)類型； DATA一傳輸數(shù)據(jù)，16位； CRC一循環(huán)冗余校驗(yàn)，8

10、位，用作錯(cuò)誤檢測(cè)； EOF幀結(jié)束，7位； IFS一幀間間隔，1位，為幀同步給予的儲(chǔ)備時(shí)間； IDLE空閑。 可以認(rèn)為，令牌幀由數(shù)據(jù)幀的子幀SOF、ADRS，EOr和IFS等構(gòu)成，由于ADRS有4位，故可設(shè)置16個(gè)節(jié)點(diǎn)地址；ID有7位，可以處理128種數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)按帶有5位長(zhǎng)度位填充的不歸零制NRZ編碼。 就數(shù)據(jù)幀而言，位填充的字段有SOF、ADRS、ID、DATA和CRC；就令牌幀而言，只有SOF和ADRS；EOF初IFS無(wú)位填充；除EOF和IFS外，其它字段都有位填充，其目的是為了保證這些字段位同步。 另外，EOF和IFS的位順序?yàn)椤?1111111”，這樣可在接收端發(fā)生位填充違例，加密檢

11、測(cè)EOF，而不會(huì)受到其他字段的干擾，加密檢測(cè)EOF，能確保幀同步，幀同步就意味著對(duì)SOF精確地識(shí)別由于SOF跟隨著EOF和前幀的IFS，它可能被位填充違例后從“1”到“0”的轉(zhuǎn)換所識(shí)別。因此，在一個(gè)接收幀中，即使意外地失去了幀同步，也很容易在下一個(gè)幀的開始恢復(fù)幀同步。75種位編碼方法的最高基頻5種位編碼方法有：NRZ不歸零制方式，PWM脈沖寬度調(diào)制方式，VPW可變脈沖寬度調(diào)制方式，Manchester曼徹斯特編碼方式，RZ歸零制方式。從表3中可看出，NRZ方式的最高基頻較低。一般說(shuō)來(lái)，基頻值低一些，輻射噪音也少一些，輻射噪音除了與所采用的編碼方式相關(guān)外，還與總線媒體、驅(qū)動(dòng)器/接收器等的技術(shù)水平

12、有密切關(guān)系。表3 最高基頻編碼方式最高基頻編碼方式最高基頻NRZ0.5(位速率)Manchester1PWM1RZ1VPW0.758.多個(gè)ECU的通訊順序 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有唯一的節(jié)點(diǎn)地址 (單地址)連續(xù)監(jiān)視著總線上發(fā)送出的各個(gè)幀，將聽收到的地址(ADRS)值與自身的單地址作比較，以校驗(yàn)吻合性，如果二者是一致的，那么該節(jié)點(diǎn)就獲得令牌，而且剛一處理完接收幀就開始傳輸，如果單地址節(jié)點(diǎn)發(fā)送的是從微處理器中轉(zhuǎn)移的數(shù)據(jù)，那么被發(fā)送的幀就是數(shù)據(jù)幀，否則就是l個(gè)令牌幀，所給定的帶有1的遞增的接收節(jié)點(diǎn)地址值就足幀的節(jié)點(diǎn)地址，這樣令牌就被傳送至下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 通信順序的例子如圖3所示，從圖中可看出，節(jié)點(diǎn)1、4、5和8有

13、數(shù)據(jù)DATA待發(fā)，而其他節(jié)點(diǎn)則無(wú)DATA發(fā)送，假設(shè)節(jié)點(diǎn)0以令牌起始，由于節(jié)點(diǎn)0無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送，只發(fā)送有節(jié)點(diǎn)地址值1的1個(gè)令牌幀。節(jié)點(diǎn)l接收到這個(gè)幀，獲得令牌并開始發(fā)送數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)l發(fā)送具有節(jié)點(diǎn)地址值2的數(shù)據(jù)幀，接收節(jié)點(diǎn)地址值具有增只1，接下去節(jié)點(diǎn)2“監(jiān)聽”到節(jié)點(diǎn)l發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，獲得令牌接著發(fā)送有節(jié)點(diǎn)地址3的令牌幀令牌沿者所有的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)有傳輸數(shù)據(jù)存在，獲得令牌后就發(fā)送l個(gè)數(shù)據(jù)幀；若該節(jié)點(diǎn)無(wú)傳輸數(shù)據(jù)，獲得令牌后就只發(fā)送令牌幀。 從圖中還可看出，在網(wǎng)絡(luò)總線上排列著所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送的各個(gè)圖3 通訊順序偵，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以收到這些幀和應(yīng)用這些數(shù)據(jù)以供控制。9ECU之間采用令牌傳遞法傳送信息出錯(cuò)的處理

14、ECU之間信息傳送出錯(cuò)主要有以下幾種情況，初始化出錯(cuò)、節(jié)點(diǎn)（ECU）有故障、令牌失蹤和接收出錯(cuò)等。 （1）初始化出錯(cuò)。汽車點(diǎn)火開關(guān)接通后，如果ECU網(wǎng)絡(luò)中的令牌未立即出現(xiàn)，則節(jié)點(diǎn)ECU不可能發(fā)送出任何幀，網(wǎng)絡(luò)總線處于空閑狀態(tài)。令牌傳遞的開始是這樣的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)被賦予一個(gè)特定的時(shí)間消逝值，并將其與總線保持的空閑時(shí)間經(jīng)過(guò)值比較，校驗(yàn)二者的同步性，如果二者同步，則節(jié)點(diǎn)開始傳遞令牌，由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)賦予的時(shí)間消逝值各異，僅有一個(gè)具有最小值的節(jié)點(diǎn)可以啟動(dòng)令牌傳遞。 （2）節(jié)點(diǎn) (ECU)有故障。如果某些具有令牌發(fā)送的節(jié)點(diǎn)（如節(jié)點(diǎn)0）發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀或令牌幀，然后轉(zhuǎn)移令牌至下一個(gè)節(jié)點(diǎn)（如節(jié)點(diǎn)1），節(jié)點(diǎn)1必須立即發(fā)

15、送1個(gè)數(shù)據(jù)幀或1個(gè)令牌幀。若節(jié)點(diǎn)1有故障，它就不能發(fā)送出任何幀，總線處于空閑狀態(tài)，對(duì)于這種故障，節(jié)點(diǎn)0通過(guò)監(jiān)視保持較長(zhǎng)空閑時(shí)間的總線，檢測(cè)到節(jié)點(diǎn)l有故障，就再發(fā)送1個(gè)帶有附加增量1的節(jié)點(diǎn)地址值2的令牌幀，即由節(jié)點(diǎn)0傳送令牌至節(jié)點(diǎn)2。這樣，如架某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生了故障，令牌就跳過(guò)有故障的節(jié)點(diǎn)傳送。 （3）令牌失蹤。由于某些原因，有時(shí)令牌會(huì)失蹤，節(jié)點(diǎn)不能發(fā)送信息，總線處于空閑狀態(tài)，此情況與初始化出錯(cuò)不能啟動(dòng)令牌傳遞相似。 (4)接收出錯(cuò)。如果在某一接收節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到CRC諸誤，這個(gè)節(jié)點(diǎn)就將接收幀全部廢棄，如果在某一將要傳遞令牌的節(jié)點(diǎn)上檢測(cè)到CRC錯(cuò)誤，則該令牌消失。此時(shí)，令牌會(huì)使前述的“節(jié)點(diǎn)有故障”那樣跳過(guò)

16、有故障的節(jié)點(diǎn)繼續(xù)傳送。若是在1個(gè)數(shù)據(jù)幀上檢測(cè)到接收錯(cuò)誤，幀上的數(shù)據(jù)將被廢除，但并不通知發(fā)送節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送，因此，所有的數(shù)據(jù)都按周期發(fā)送，在下一個(gè)機(jī)會(huì)可能會(huì)接收到被廢除的數(shù)據(jù)。10令牌傳遞法的特征 令牌傳遞法與其他訪問網(wǎng)絡(luò)方法(如CSMA/CD)等不同，具有碰撞檢測(cè)功能的載波監(jiān)視多路訪問CSMA/CD是用來(lái)控制多路訪問網(wǎng)絡(luò)的一種常用技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送信息前先“監(jiān)聽”傳輸通路是否空閑，空閑則可發(fā)送，否則將等待。如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻要發(fā)送信息，將會(huì)檢測(cè)到碰撞，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)必須“后退”，過(guò)一段時(shí)間再重新發(fā)送，與CSMA/CD相比，令牌傳遞法有以下兩個(gè)特征：（1）可用來(lái)確定有限的、最差情況下的等

17、待時(shí)間。當(dāng)所有的16個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，它選擇最長(zhǎng)的時(shí)間等待令牌沿所有節(jié)點(diǎn)移動(dòng)l次，當(dāng)通信速率為250kbps,數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為51位(含最多可能有7位的填充位)時(shí)，令牌移動(dòng)l次的時(shí)間為：數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度16/250=5116/250=3.26 ms。為了讓傳輸請(qǐng)求那一瞬時(shí)到傳輸開始的等待時(shí)間不超過(guò)3.26 ms，獲取令牌之間的間隔也應(yīng)少于3.26 ms，在實(shí)時(shí)控制中，確定最長(zhǎng)的等待時(shí)間是一個(gè)很重要的技術(shù)關(guān)鍵。由于一個(gè)ECU可能會(huì)分配到2個(gè)以上的地址，因此全部16個(gè)地址都被分配完畢。前述表2中的平均傳輸頻率，對(duì)于5個(gè)ECU就是按傳輸頻率的高低來(lái)分配16個(gè)地址的：頻率最高的ECU-A分配了7個(gè)地址，頻率較

18、高的ECU-D分配了4個(gè)，傳輸頻率最低的ECU-E只分配了1個(gè)，詳細(xì)分配信況見表4，從表4中可看出令牌傳遞規(guī)則：ECU-AECU-BECU-AECU-DECU-AECU-CECU-AECU-DECU-AECU-BECU-AECU-DECU-CECU-AECU-EECU-D表4 節(jié)點(diǎn)地址分配地址0123456789101112131415ECU-A0000000ECU-B00ECU-C00ECU-D0000ECU-E0 這種地址分配允許ECU-A獲得7倍于ECU-E的令牌，剛好與表2中二者的傳拘披率倍比相同，有較高傳輸頻率的ECU獲得令碑的機(jī)會(huì)也較多。（2）由于沒有傳輸數(shù)據(jù)碰撞，可以簡(jiǎn)化傳輸控制

19、邏輯。11各ECU的令牌捕獲頻率與數(shù)據(jù)傳輸頻率的關(guān)系 前述的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為44位，令牌偵長(zhǎng)度為13位，若加上填充/塞入位，則數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為46位（含2位填充位），令牌幀長(zhǎng)度為14位（含1位填充位），通信速率為250kbps，那么令牌移動(dòng)一次的時(shí)間T=416+(46-14)4.408TT/250=2.055ms。也就是說(shuō)，T的倒數(shù)為0.487次/ms，此即為令躥捕獲頻率。 由于ECU-A分配有7個(gè)地址，令牌捕獲頻率共3.406次/ms，而ECU-A的數(shù)據(jù)傳輸頻率僅為1.946次/ms，因此，令牌捕獲頻率為數(shù)據(jù)傳輸頻率的1.75倍。各ECU的令牌頻率與數(shù)據(jù)傳輸頻率的關(guān)系見表5。顯然，令牌捕獲頻率是以滿

20、足各ECU發(fā)送數(shù)據(jù)的需要。表5 令牌頻率與數(shù)據(jù)傳輸頻率（次/ms）ECU地址數(shù)令牌頻率A數(shù)據(jù)傳輸頻率BA與B之比ECU-A73.4061.9461.75ECU-B20.9730.6431.51ECU-C20.9730.5191.87ECU-D41.9461.3021.89ECU-E10.4780.2681.8212.標(biāo)識(shí) (ID)過(guò)濾和標(biāo)識(shí)分類 標(biāo)識(shí)(ID)是指由編碼名組成的一種標(biāo)號(hào)，表示一個(gè)數(shù)據(jù)元，如ID0表示數(shù)據(jù)元DATA0，ID1表示數(shù)據(jù)元DATA1ID4表示數(shù)據(jù)元DATA4。 標(biāo)識(shí)過(guò)濾是指從數(shù)字信號(hào)中篩選出所需數(shù)字項(xiàng)。多路復(fù)用控制集成電路將所篩選接收的數(shù)據(jù)按標(biāo)識(shí)分類，然后將它們暫存在集

21、成電路內(nèi)的RAM中。分類次序被提前寄存在多路傳輸控制的集成電路中。 RAM中的數(shù)據(jù)經(jīng)串行接口周期地傳送給主主微處理器。主微處理器只傳送經(jīng)分類需要的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，不需要發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)給主微處理器。按照接收次序，主微處理器將所接收的全部數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在它的RAM中，當(dāng)微處理器使用數(shù)據(jù)于控制時(shí)，只需讀相應(yīng)所需數(shù)據(jù)地址的RAM，RAM中存儲(chǔ)的是最新接收的數(shù)據(jù)。 由于微處理器只存儲(chǔ)RAM中的串行接收數(shù)據(jù)，這種存儲(chǔ)可能通過(guò)直接存儲(chǔ)器存取（DMA），這樣就進(jìn)一步減輕了微處理器的負(fù)載。多路傳輸控制集成電路的RAM容量，對(duì)存儲(chǔ)經(jīng)篩選的接收數(shù)據(jù)（如64字節(jié)的節(jié)點(diǎn)接收32字節(jié)的數(shù)據(jù)）是綽綽有余的。通過(guò)采用標(biāo)識(shí)過(guò)濾，標(biāo)識(shí)分

22、類及直接存儲(chǔ)器存取，主微處理器用于多路傳輸集成電路中的通信功率可減少約3%15%。13多路傳輸控制集成電路（IC）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)該集成電路由2m-CMOS工藝和2500邏輯門、l92字節(jié)ROM和64字節(jié)RAM構(gòu)成，芯片尺寸為6.9mm4.87 mm。其中有兩個(gè)發(fā)送緩沖器（圖4），當(dāng)所要求的傳輸連續(xù)出現(xiàn)，發(fā)送數(shù)據(jù)將溢出緩沖器，微處理器通過(guò)直接管理傳輸之間的間隔避免這種溢出。從圖4中還可看出節(jié)點(diǎn)的一些資料，如節(jié)點(diǎn)地址、為篩選接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)和分類次序等都被寫在ROM中。這樣的IC結(jié)構(gòu)勿需初始化，圖4 多路傳輸控制IC允許一通電就開始工作。14網(wǎng)關(guān)的概念 網(wǎng)關(guān)是連接異型網(wǎng)絡(luò)的接口裝置，它綜合了橋接器和

23、路由器的功能，汽車網(wǎng)關(guān)主要能在OSI參考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層上對(duì)雙方不同的協(xié)議進(jìn)行翻譯和解釋。 對(duì)于Bosch公司為奔馳600SEL等汽車開發(fā)的控制器區(qū)域網(wǎng)CAN1.2與CAN2.0協(xié)議之間的網(wǎng)關(guān)，是指為處理多個(gè)ECU的核中核CPU之間的通信而提供的一種綜合接口裝置，實(shí)際上就是一個(gè)Intel-16位80C196單片微機(jī)，至于美國(guó)三大汽車公司采用的SAEJ1850網(wǎng)絡(luò)與Bosch-CAN網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)，實(shí)際上就是一個(gè)Intel-16位87C196KR單片微機(jī)。 一個(gè)網(wǎng)關(guān)必須具備有從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議到另一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換信息的能力，對(duì)于CAN協(xié)議的網(wǎng)關(guān)，應(yīng)能涉及CAN協(xié)議4種幀類型中的兩種，即數(shù)

24、據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀。另外兩種錯(cuò)誤幀和超限幀，由該網(wǎng)關(guān)的CAN芯片硬件控制，因此，可以說(shuō)網(wǎng)關(guān)無(wú)附加的響應(yīng)性。當(dāng)然，網(wǎng)關(guān)必須具備有“狀態(tài)位”，即在任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的錯(cuò)誤太多時(shí)，網(wǎng)關(guān)應(yīng)有報(bào)警狀態(tài)位或總線中斷狀態(tài)位，這樣，網(wǎng)關(guān)就像網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)那樣，可以調(diào)查總線狀態(tài)。 對(duì)于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)，起碼應(yīng)具備以下特性:盡量少的傳輸?shù)却龝r(shí)間，信息丟失或超限差錯(cuò)最少，能處理總線出現(xiàn)的差錯(cuò)。15Bosch-CAN 1.2與CAN2.0版本的主要區(qū)別1991年9月，標(biāo)準(zhǔn)的1.2版本的CAN協(xié)議修訂為新的2.0版本，新版本的技術(shù)關(guān)鍵是增加了信息標(biāo)識(shí)符，也就是說(shuō)，新的CAN2.0既支持標(biāo)準(zhǔn)的11位，也支持?jǐn)U展后的29位信息標(biāo)

25、識(shí)。圖5為兩個(gè)CAN版本的互連框圖 CAN2.0實(shí)施新的信息位，標(biāo)識(shí)擴(kuò)展位(IDE位)使CAN操作裝置能區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展格式，但大多數(shù)現(xiàn)存的標(biāo)準(zhǔn)CAN-1.2版本不能識(shí)別擴(kuò)展后的信息格式，在實(shí)施過(guò)程中會(huì)響應(yīng)錯(cuò)誤信息。為了能實(shí)施29位的信息標(biāo)識(shí)，Intel公司開發(fā)了品種繁多的芯片，作為CAN的汽車用戶，可以采用網(wǎng)關(guān)使網(wǎng)絡(luò)互連，在僅用CAN-1.2-11位信息標(biāo)識(shí)的條件下，能正確響應(yīng)29位標(biāo)識(shí)。圖5 CAN-1.2與CAN2.0的互連16.CAN1.2與CAN2.0的信息格式 信息格式是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中關(guān)于標(biāo)題、信息首部、地址、正文和結(jié)尾等的書寫規(guī)定。CAN-1.2采用11位標(biāo)識(shí)符，稱為標(biāo)準(zhǔn)(1.2版

26、本)格式；CAN-2.0采用29位標(biāo)識(shí)符，稱為擴(kuò)展(2.0版本)格式。標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展的格式均支持4種幀類型:數(shù)據(jù)幀，載運(yùn)數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程幀，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)要求數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送；錯(cuò)誤幀，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到一個(gè)消息錯(cuò)時(shí)發(fā)送；過(guò)載 (超限)幀，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)要求附加延遲時(shí)發(fā)送。 圖6表示數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展的信息格式，內(nèi)容如下: SOF：起始幀 (支配位)，標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀開始。 Arbitration Field：判優(yōu)字段，包括信息標(biāo)識(shí)位的1個(gè)或2個(gè)字段。標(biāo)準(zhǔn)格式有1個(gè)11位字段，而擴(kuò)展格式有11位和18位寬的2個(gè)字段，共29位標(biāo)識(shí)符。 RTR：遠(yuǎn)程傳輸請(qǐng)求位，該位在判優(yōu)字段，對(duì)于數(shù)據(jù)幀是主位，圖6 標(biāo)

27、準(zhǔn)和擴(kuò)展的格式對(duì)于遠(yuǎn)程幀是從屬位。 SRR：用于擴(kuò)展信息中替代遠(yuǎn)程請(qǐng)求位，是從屬的。該位代替標(biāo)準(zhǔn)格式中的RTR位，位于擴(kuò)展格式的判優(yōu)字段中。IDE：標(biāo)識(shí)擴(kuò)展位，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)格式是支配的，對(duì)于擴(kuò)展格式是從屬的。該位位于擴(kuò)展格式的判優(yōu)字段和標(biāo)準(zhǔn)格式的控制字段中。Control Field:控制字段。保留位r0和r1被當(dāng)作支配位發(fā)送。4位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼DLC表示數(shù)據(jù)字段中的字節(jié)數(shù)。 Data Field:數(shù)據(jù)字段。數(shù)據(jù)字節(jié)位于數(shù)據(jù)幀(08字節(jié))中。遠(yuǎn)程幀包含零數(shù)據(jù)字節(jié)。 CRC Field:循環(huán)冗余校驗(yàn)字段。該字段由1組l5位循環(huán)冗余校驗(yàn)誤碼和1個(gè)從屬的CRC分隔符位組成。ACK Field：確認(rèn)字段。確認(rèn)

28、是1個(gè)支配位，由接收數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的節(jié)點(diǎn)發(fā)送，緊跟著1個(gè)從屬的ACK分隔符位。 End of Frame:幀結(jié)束。由7個(gè)從屬位結(jié)束幀。 Int:中斷。是3個(gè)用來(lái)分隔數(shù)據(jù)幀與遠(yuǎn)程幀的從屬位。 表6中的位計(jì)數(shù)是用來(lái)評(píng)定網(wǎng)關(guān)信息傳輸?shù)却龝r(shí)間和過(guò)速 (指網(wǎng)關(guān)不能按數(shù)據(jù)發(fā)送速率接收數(shù)據(jù)而造成的數(shù)據(jù)丟失)敏感度。這些信息的實(shí)際長(zhǎng)度可能有差異，原因是“填充”位被添加到信息中。由于信息中增加了轉(zhuǎn)換，故填充位有助于同步。5個(gè)連續(xù)等值位被發(fā)送后，填充位被插入到位流中，填充位與5個(gè)連續(xù)位反極性。除了CRC分隔符、ACK字段和幀結(jié)束外，所有的信息字段都被填充。表6 標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的位計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)格式的位計(jì)數(shù)擴(kuò)展格式的

29、位計(jì)數(shù)信息字段位計(jì)數(shù)信息字段位計(jì)數(shù)SOF幀起始1SOF幀起始1判優(yōu)字段12判優(yōu)字段32標(biāo)識(shí)符11標(biāo)識(shí)符29RTR1SRR1控制字段6IDE1IDE1RTR1r01控制字段6DLC4r0， r12數(shù)據(jù)字段064DLC4CRC字段16數(shù)據(jù)字段064ACK字段2CRC字段16幀結(jié)束7ACK字段2幀結(jié)束7總數(shù)44108總數(shù)64128 17.CAN網(wǎng)關(guān)的布局及進(jìn)行的主要操作圖7 網(wǎng)關(guān)硬件布局舉例 如果兩個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器是兩片獨(dú)立的芯片(圖7)，微控制器(單片微機(jī))作為網(wǎng)關(guān)，那么，CAN芯片就像靈巧的隨機(jī)存儲(chǔ)器被網(wǎng)關(guān)讀寫。一旦接收到信息，網(wǎng)關(guān)就執(zhí)行接收CAN芯片的外部讀操作，接著執(zhí)行轉(zhuǎn)換信息的邏輯指令，

30、然后執(zhí)行外部寫操作，對(duì)第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)的CAN芯片作傳輸編程。 所以說(shuō)，網(wǎng)關(guān)主要是執(zhí)行外部讀、寫操作和轉(zhuǎn)換信息標(biāo)識(shí)符，而執(zhí)行讀、寫操作的重要技術(shù)條件是時(shí)間，讀、寫所要求的時(shí)間又取決于網(wǎng)關(guān)和CAN芯片接口的定時(shí)特性。 圖7的結(jié)構(gòu)采用1組16位地址/數(shù)據(jù)總線，該總線在網(wǎng)關(guān)與CAN芯片間有雙通信能力。CAN芯片驅(qū)動(dòng)連至網(wǎng)關(guān)的獨(dú)立中斷線，以利于識(shí)別中斷的CAN裝置。18.CAN芯片信息結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) CAN芯片配置有接收和發(fā)送信息的結(jié)構(gòu)。典型的CAN芯片的信息結(jié)構(gòu)支持215個(gè)信息客體 (含有信息的實(shí)體或接收信息的實(shí)體，對(duì)客體的存取即為對(duì)其包含的信息的存取)。息客體由存儲(chǔ)信息標(biāo)識(shí)符、數(shù)據(jù)字節(jié)和控制字節(jié)的RAM字節(jié)

31、組成。為提高接收信息的可靠性，CAN芯片必須在接收新信息的同時(shí)仍能處理早先接收的舊信息。具體的做法是:采用1套帶緩沖的接收信息客體或采用兩個(gè)交替作確認(rèn)和否認(rèn)的緩沖接收信息客體(圖8)。假設(shè)所有接收信息客體使用經(jīng)認(rèn)可的掩膜過(guò)濾，那么，全部相應(yīng)的CAN總線信息就只被單個(gè)緩沖的接收信息客體接收。若不用認(rèn)可的過(guò)濾，起阻止作用的一些接收信息客體將會(huì)接收所需的全部信息。為了捕獲新信息，圖9 發(fā)送信息客體圖8 接收緩沖器新信息的末位被接收前的那一個(gè)接收信息客體必須“有效”。 每個(gè)CAN芯片使用1或2個(gè)信息客體接收，剩余的信息客體用來(lái)處理遠(yuǎn)程幀和發(fā)送信息。網(wǎng)關(guān)必須配備存儲(chǔ)多個(gè)發(fā)送信息的結(jié)構(gòu)(圖9)。以等待CA

32、N總線存取。所需要的發(fā)送信息客體的數(shù)量，取決于網(wǎng)關(guān)傳送和接收的信息量以及將這些信息送至另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能力?？偩€的總負(fù)荷和越過(guò)網(wǎng)關(guān)的信息優(yōu)先級(jí)，對(duì)所需要的發(fā)送信息客體的數(shù)量，起著決定性的作用。 管理發(fā)送信息客體的方法之一，是提供一個(gè)堆棧，以存儲(chǔ)末用的信息客體 (號(hào))數(shù)。如果需要一條信息傳輸，一個(gè)信息客體號(hào)就從該堆棧中“彈出”。同樣，當(dāng)結(jié)束了一條信息傳輸，它的信息客體號(hào)就被“壓人”堆棧中。網(wǎng)關(guān)管理發(fā)送信息客體的次序，低優(yōu)先級(jí)的信息不會(huì)被先排定發(fā)送。例如，Intel 82527使用被存在最低號(hào)數(shù)的信息客體中的信息以供判優(yōu)，可以不考慮芯片上其他信息客體的判優(yōu)等級(jí)，信息客體#1中的低優(yōu)先級(jí)信息不會(huì)先于其他

33、信息傳輸。19網(wǎng)關(guān)“處理”的內(nèi)容網(wǎng)關(guān)主要“處理”有關(guān)下面三部分的內(nèi)容(圖l0):從第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)讀取所接收的信息，翻譯信息，向第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息。圖中翻譯信息標(biāo)識(shí)符的含義如下:CAN1.2和CAN2.0的網(wǎng)關(guān)可用于以下兩種情況，第一種是最簡(jiǎn)單的實(shí)施方式，即在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間不需要對(duì)信息標(biāo)識(shí)符翻譯，只是傳送標(biāo)準(zhǔn)信息，也就是說(shuō)，這時(shí)的網(wǎng)關(guān)只起到互連CAN1.2與CAN2.0，并讓這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享標(biāo)準(zhǔn)信息的任務(wù);第二種實(shí)施方式需要對(duì)信息標(biāo)識(shí)符作翻譯，也就是說(shuō)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)有各自的信息標(biāo)識(shí)符。例如，“發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信息”在CAN1.2網(wǎng)絡(luò)上具有專用的11位標(biāo)準(zhǔn)信息標(biāo)識(shí)符，而在CAN2.0網(wǎng)絡(luò)上卻具有擴(kuò)展的29位信息標(biāo)識(shí)

34、符，此時(shí)的網(wǎng)關(guān)需對(duì)這兩種信息標(biāo)識(shí)符通過(guò)計(jì)算或“查表”翻譯。圖10 網(wǎng)關(guān)處理20為什么實(shí)施SAE J1939和J1850網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的美國(guó)汽車也要采用與CAN橋接的網(wǎng)關(guān) SAE汽車選用CAN2.0協(xié)議作為“C級(jí)”串行控制和通信網(wǎng)絡(luò)的推薦實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，又稱為SAE J1939規(guī)范。CAN2.0每秒鐘的數(shù)據(jù)速率可達(dá)1Mbps，也就是說(shuō)，CAN2.0執(zhí)行相當(dāng)于SAE-C級(jí)的高速數(shù)據(jù)速率。而對(duì)于載貨車的掛車或被牽引的機(jī)具來(lái)說(shuō)，并不需要如此高的數(shù)據(jù)速率。由于高速率的串行鏈路的電子元件和硬件的成本較昂貴，因此，就采用中速數(shù)據(jù)速率(B級(jí))4l.6kbps的J1850網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理掛車的牽引和制動(dòng)，而CAN2.0只用于支持

35、主車發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)ECU，這樣，在載貨車和大客車上獻(xiàn)出現(xiàn)了連接異型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān) (圖11)。圖12 CAN與J1850橋接的小客車圖11 CAN與J1850橋接同樣原理，原實(shí)施SAE-J1850B級(jí)通信速率的小客車，感到發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速器、ABS等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率偏低，想提高通信速率以改善汽車的控制性能，又不能讓汽車成本增加太多，就將原實(shí)施J1850的汽車增加一網(wǎng)關(guān)(圖12)，并將網(wǎng)關(guān)前方的總線修改為CAN總線。21CAN與J1850橋接網(wǎng)關(guān)硬件的配置CAN與J185O橋接的網(wǎng)關(guān)硬件主要由四部分組成(圖13)。（1）87C196KR微控制器。該微控制器為16位，16MHz，經(jīng)編程后使CAN和J185

36、0控制器互通。87C196KR實(shí)際上就是網(wǎng)關(guān)。87C196KR利用端口引腳產(chǎn)生通至網(wǎng)絡(luò)各個(gè)控制器的復(fù)位和片選信號(hào)。作為一輸入配置的端口引腳，從網(wǎng)絡(luò)控制器的開式-漏極輸出端接收中斷信號(hào)。87C196KR至82527的接口使用8位多路復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線。高位地址被譯碼，生成片選輸出至83527。其他總線信號(hào) (ALE，RD#，WR#)控制總線操作，87C196KR跨接一個(gè)串行外圍接口SPI與MC68HC57互通。87C196KR同步串行輸入/輸出外圍設(shè)備控制SPI接口。 圖13 網(wǎng)關(guān)硬件配置 (2)82527-CAN控制器。82527是執(zhí)行CAN2.0規(guī)范的全特性CAN器件。該芯片具有能提供大量發(fā)

37、送/接收配置的15個(gè)信息客體。網(wǎng)關(guān)雖只有1個(gè)16位多路復(fù)用接口，但可利用82527的8位多路復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線。為支持各種類型的微控制器，82527配有8位同步和異步非多路復(fù)用接口及1個(gè)SPI接口。另外，82527還配置有1個(gè)緩沖接收信息客體，用來(lái)從CAN總線接收擴(kuò)展信息。l3和14號(hào)接收的標(biāo)準(zhǔn)信息交替構(gòu)成有效/無(wú)效，以執(zhí)行緩沖接收。這樣能給微控制器有更多的時(shí)間處理信息。其他的12個(gè)信息客體發(fā)送信息。堆棧通過(guò)存儲(chǔ)在其上的相應(yīng)信息號(hào)數(shù)跟蹤可用的信息客體(圖14)，如果需要1個(gè)信息客體，一個(gè)可用的信息客體號(hào)數(shù)就被堆?！皬棾觥?亦稱出棧)。如果1個(gè)信息客體已被發(fā)送，它的信息客體號(hào)數(shù)就被壓回堆棧(亦稱

38、入棧)。這種類型的堆棧，對(duì)管理配置在這一時(shí)間傳輸?shù)亩鄺l信息是很有用的。圖14 82527堆棧舉例 （3）MC68HC57數(shù)據(jù)鏈路控制器。MC68HC57處理Jl850的總線占空度。芯片上收發(fā)器讓芯片直接連接到J1850總線上。MC68HC57緩沖發(fā)送和接收通過(guò)串行口編程的FIFOs。串行接口可操作至4.2MHz,而編程的87C196KR只能操作于1MHz。87C196KR發(fā)送第1字節(jié)裝有數(shù)據(jù)、第2字節(jié)裝有命令的2字節(jié)系列串行信息給MC68HC57，命令又包括裝入1條發(fā)送信息、取出1條接收信息、讀出一狀態(tài)字節(jié)，然后配置MC68HC57中斷發(fā)送和支持接收。 隊(duì)列用于管理J1850傳輸(圖15)，由

39、于MC68HC57具有發(fā)送FIFO的內(nèi)存緩沖區(qū)，隊(duì)列被用于保持FIFO的全發(fā)送。隨著傳輸?shù)倪M(jìn)行，從隊(duì)列中檢索出的信息饋入MC68HC57中。圖15 MC68HC57隊(duì)列舉例 (4)CAN總線驅(qū)動(dòng)器。CAN總線驅(qū)動(dòng)器是一組用于驅(qū)動(dòng)連接到CAN總線上的邏輯元件的功率放大器。它具有三態(tài)特性，即除了高、低電平輸出外，還具有高阻抗?fàn)顟B(tài)，便于受控部件在邏輯上暫時(shí)與總線斷開。當(dāng)總線上連接的器件較多時(shí)，呈現(xiàn)容性負(fù)載，會(huì)減慢數(shù)據(jù)傳送速率，影響網(wǎng)關(guān)硬件的正常操作時(shí)序，加入驅(qū)動(dòng)器后可以減小容性負(fù)載的影響。22CAN與J1850橋接軟件的流程 CAN與J1850的橋接軟件流程如圖16所示。流程涉及到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的控制

40、器配置、通信量管理和信息翻譯等。 流程一開始，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制器的硬件復(fù)位。網(wǎng)關(guān)用輸出引腳保持復(fù)位低 (低態(tài)有效信號(hào))15ms，接著配置網(wǎng)絡(luò)控制器。網(wǎng)關(guān)對(duì)82527的控制寄存器、CPU接口寄存器及總線配置、位定時(shí)和認(rèn)可圖16 軟件流程屏蔽等各個(gè)寄存器寫，讓82527的前12個(gè)信息客體失效，配置15號(hào)信息客體接收擴(kuò)展信息，配置13和14號(hào)信息客體接收標(biāo)準(zhǔn)信息。由于兩種信息客體得到管理，因此接收功能被緩沖。堆棧上創(chuàng)設(shè)了1個(gè)存儲(chǔ)可用信息客體發(fā)送的表，堆棧上的任何信息號(hào)數(shù)都可用來(lái)發(fā)送1個(gè)未來(lái)信息。 MC68HC57通過(guò)發(fā)送1個(gè)配置字節(jié)而初設(shè)。82527初始位被清除，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制器聯(lián)機(jī)準(zhǔn)備實(shí)施橋接功能。 網(wǎng)

41、關(guān)開始環(huán)路等待中斷，一旦中斷發(fā)生，網(wǎng)關(guān)必須確定收到的是CAN還是J1850的信息。通過(guò)讀82527的中斷寄存器可很快地確定中斷源。非零值表示已發(fā)生1次中斷。如果82527是中斷源，網(wǎng)關(guān)校驗(yàn)接收中斷 （信息l3l5）或發(fā)送中斷 (信息112)，表明傳輸正常。如果82527不是中斷源，網(wǎng)關(guān)則讀MC68HC57的狀態(tài)字節(jié)，確是接收發(fā)生的中斷還是發(fā)送發(fā)生的中斷。23J1939、J1922和J1587汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的物理層特性通過(guò)表7的7個(gè)方面的對(duì)比，可看出網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)物理層特性的差別。表7 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)物理層對(duì)比主題區(qū)網(wǎng)絡(luò)J1939J1922/J1708J1587/J17081線路驅(qū)動(dòng)器差分總線（2根）改進(jìn)了的

42、RS485差分總線（2根）2網(wǎng)絡(luò)存取判優(yōu)隨機(jī)，非破壞性，位寬隨機(jī)，破壞性，字節(jié)寬3波特率250 0009 6009 6004最多節(jié)點(diǎn)數(shù)拓?fù)洌ú季郑┳畲罂偩€長(zhǎng)度30線性總線40m4總線40m20總線40m5最大存根長(zhǎng)度終端電阻器1m2個(gè)40m無(wú)40m無(wú)6電纜帶一個(gè)漏極的屏蔽雙絞線雙絞線雙絞線7連接器3腳，非屏蔽無(wú)規(guī)范無(wú)規(guī)范 表中“1”的線路驅(qū)動(dòng)器，是通過(guò)傳輸線或其他電路傳送模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)的一種放大器，“放大”的目的是為了解決線路上連接器件增多造成數(shù)據(jù)傳送速率減慢的缺陷。 RS-485是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) (EIA)關(guān)于多點(diǎn)通信線路的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，它使用DB-37或DB-9連接器構(gòu)成線路連接，使用具

43、有三態(tài)特性的驅(qū)動(dòng)器，利用低阻抗驅(qū)動(dòng)器和接收機(jī)。RS-485允許在線路上接入的節(jié)點(diǎn)多于64個(gè)。圖17 網(wǎng)絡(luò)的連接 從表7中還可對(duì)比看出J1939的一些優(yōu)良特性，其物理層工作在較高的信號(hào)傳送速率(250kbps)，約為J1922和J1587的26倍；最多節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)30個(gè)；線性總線長(zhǎng)40m并帶有少于1m長(zhǎng)度的T型連接器。這種連接器可作3個(gè)不同方向的連接，并可作為總線式或環(huán)式網(wǎng)絡(luò)中的電纜分支器。具體使用時(shí)，其中間端口接網(wǎng)卡，另外兩個(gè)端口接同軸電纜。線性總線是1根帶有漏極引線和每個(gè)端點(diǎn)有終端電阻器的屏蔽雙絞線，漏極引線為網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)(如控制器)縛接和添加屏蔽提供了方便。程序模塊通過(guò)3腳非屏蔽的連接器連接

44、到網(wǎng)絡(luò)上。3腳連接器中的1腳經(jīng)非屏蔽的連接器的另一半配對(duì)接通屏蔽(圖17)，因此保持了屏蔽的連續(xù)性。圖18 網(wǎng)絡(luò)屏蔽覆蓋域 對(duì)于J1939網(wǎng)絡(luò)屏蔽的配置和覆蓋域，假設(shè)所用電子控制裝置ECU為30個(gè)，可由圖18表示。24J1939、J1922和J1587網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)鏈路層特性通過(guò)表8中的8個(gè)方面的對(duì)比，可看出這3個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)鏈路層特性的差別。從表8中可看出，SAE-J1939的數(shù)據(jù)鏈路層采用表8 數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)比主題區(qū)網(wǎng)絡(luò)J1939J1922/J1708J1587/J17081協(xié)議/裝置CAN2.0b(29位標(biāo)識(shí)符)標(biāo)準(zhǔn)的通用異步收發(fā)器UART2協(xié)議數(shù)據(jù)單元數(shù)2133信息/協(xié)議數(shù)據(jù)單元格式優(yōu)先

45、（P）3位保留（R）1位數(shù)據(jù)頁(yè)（DP）1位數(shù)據(jù)內(nèi)容（DC）8位協(xié)議數(shù)據(jù)單元規(guī)格（PS）8位源地址（SA）8位數(shù)據(jù)064冗余循環(huán)校驗(yàn)（CRC）15位信息識(shí)別符（MID）8位數(shù)據(jù)8160位校驗(yàn)和8位信息識(shí)別符（MID）8位進(jìn)程識(shí)別符（PID）8位數(shù)據(jù)8144位.進(jìn)程標(biāo)識(shí)符號(hào)(PID)N數(shù)據(jù)校驗(yàn)和4每條信息的標(biāo)記1115典型的參量數(shù)標(biāo)記最小和最大6132811416可用標(biāo)記867218256(現(xiàn)有)/512(轉(zhuǎn)至)7信息長(zhǎng)度817字符(64150位)322字符(30220位)421字符(40210位)8控制器中斷周期標(biāo)準(zhǔn)的最小/最大的每條信息,1次480s256/560s每個(gè)字符,1或2次1000s

46、500/1000s每個(gè)字符,1或2次1000/500s500/1000s的是Bosch公司的CAN2.Ob，有29位標(biāo)識(shí)符;可用標(biāo)記在J1587的基礎(chǔ)上增至8672個(gè)，其目的是為了擴(kuò)展動(dòng)力系統(tǒng)的用途，使之能適于低等級(jí)公路等苛刻的使用條件。25SAE-J1939與Bosch-CAN數(shù)據(jù)幀的順應(yīng)性 J1939數(shù)據(jù)鏈路層采用CAN2.0b作為信息規(guī)約。標(biāo)識(shí)符有兩段長(zhǎng)度規(guī)格:11位標(biāo)識(shí)符是CAN的標(biāo)準(zhǔn)幀規(guī)格，18位字段是CAN的圖19 用J1939定義的CAN數(shù)據(jù)幀擴(kuò)展幀規(guī)格(圖19)。CAN2.0的29位標(biāo)識(shí)符與J1939的要求是一致的。圖中的內(nèi)容可參考前述的CAN1.2與CAN2.0的信息格式。J1939與CAN數(shù)據(jù)幀的順應(yīng)性可由兩種J1939定義的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU的格式作出判斷(圖20)。PDU中的每一個(gè)字段，表示在某