基于CAN总线的汽车电子集成控制系统

李帅

摘要：汽车控制功能的网络化、智能化已经成为现代汽车工业发展的必然趋势，由于CAN总线通讯协议废除了传统的站地址编码，使得CAN网络内的节点数量将不受限制，且实时性好，通讯速率高，因此被广泛用于汽车电子控制系统上。本文基于CAN总线的汽车电子集成控制系统进行分析。

关键词：CAN总线；汽车；电子控制

引言

伴随着现代汽车大工业的迅速发展，对集成电路和单片机的使用频率越来越高，同样地，电子控制器的数量类型亦层出不穷，比较大众的有发动机的电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ABS）、安全气囊装置、电动门窗装置、主动悬架等。汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。

一、CAN总线

CAN总线是应用于汽车计算机控制系统和电磁辐射较高的、温度不稳定的工业环境中的一种网络通讯数据系统。CAN 是由Controller Area Network 这几个英文单词的首字母缩写而来的，通常人们把其叫做CAN，是串行的通信协议中的ISO 的国际标准化系统，中文叫做控制器局域网络。其是由德国BOSCH 公司研发的汽车电子产品，经过多年的努力，成为了国际标准，并且应用广泛。在欧洲国家，CAN 总线达成了总线协议，应用于汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网络，是标准的国际网络总线，还达成了拥有以CAN为底层协议的大型或者重型机械车辆总线协议，具有可靠性质，受到人们的广泛好评。

为了让汽车行业快速发展，达到人们的要求，越来越多的人开始研发新的电子控制系统，从而导致汽车的电子控制系统越来越多。各种样式的电子控制系统流通进入市场，人们的选择面变宽了，但是随之而来的问题也越来越多。为了使汽车行业有一个很好的未来，人们通过安全度和舒适度高、便捷性和成本低、少污染低公害等方面的要求，制作出了CAN 总线。这款总线系统数据可靠，自动化强，性能好，经过ISO11898 等进行了标准检验，应用于汽车网络当中。因为CAN 的可靠程度和性能齐全，人们对其赞不绝口，被广泛运用于工业设施设备和医疗设施设备方面以及船舶工业自动化等。这被誉为自动化领域的计算机局域网络，其实现了各节点之间的可靠数据通信，为汽车行业未来发展奠定了基础。

二、CAN 总线的优点

前面已经说过CAN 总线相比其他的系统要相对完善，应用范围也很广泛，是现场总线的范畴，支持实时控制或者是分布式的串行通信网络，所以下面来看看CAN 总线的分布式控制系统的优点。首先，CAN 总线控制系统不局限于以往的点对点复杂的布线网络，其控制系统可以采用多种工作方式，并且网络节点可以通过总线的有限访问权利向总线发送相应的数据，应用无损结构的方式就可以。CAN 总线不同于以往的站地址编码，运用的是更新之后的通信数据进行的有效编码，这样可以让不同时间的节点接收到一样的数据。这种特质是其他系统所没有的，其可以提高控制系统的灵活程度和可靠程度，系统具有实时性。

其次，对于控制系统的周期，这款控制系统为以往的控制系统缩短了时间。CAN具有完备的通信协议，通过完善的通信协议由CAN控制系统控制芯片以及接口芯片，大大降低系统的开发程度，为其缩短了时间。这对于其他电器协议来说是不可比拟的。

最后，这是所有现场总线当中最值得追捧的一个总线系统。现在很多汽车制造厂商为了使用CAN控制总线系统，花很高的价格进行运作，其良好的性能使得其已经形成了国际标准，成为了最有前途的现场总线之一。

三、CAN 总线在汽车电子集成控制系统中的运用

3.1CAN 总线系统实现

在当今世界，汽车的控制系统涉及到了很多方面，比如：经济性质、安全可靠性、舒适简化性等等。而汽车的控制单元系统分为，发动机控制系统、故障诊断的系统、仪表管理系统、安全气囊控制系统、中控门锁系统、后视镜和雨刷控制系统等等。这些本系统组建为一个通讯实时系统，其控制系统的各个指令必须稳定可靠，具有安全系数高的性能，不然可能发生汽车重大事故，引起人员伤亡。各个ECU相互紧密联系，进行数据更新，实时数据通信。CAN 作为一个有前途的控制器局域网络，必须保证在一定时间之内进行有效的响应。

3.2汽车检测控制系统

我国的汽车检测线多数采用的是两级分布计算机控制系统。第一级控制系统为工位控制等级，是根据分布在各个工位上的工位机完成的测控工作，其承担着数据的更新和采集、设施设备检测的运营、网络通信等方面的任务。第二级就是系统监督管理等级，通过主控机完成检测的工作，具有存储和集中打印测试的结果报告和数据管理数据库，安排测序检测和综合性判断测试结论等。

3.3CAN 总线节点设计

CAN 总线节点软件采用模块化设计，主要有數据发送模块和数据接收以及初始化模块。初始化模块通常是MC9S12DG128 控制器的初始化和MSCAN 的控制器初始化。前一个和普通的单片机相同，而后一个主要对寄存器CAN0CTL0 进行设置，使其进入初始化，这样才可以进行各种设置。但是，这时的MSCAN 会停止发送和接收消息等操作程序，并且会失去总线的同步。然后进行CAN0BTR0 和CAN0IDAC 寄存器进行设置，设定滤波器方式和种类以及个数，再进行对CAN0IDAR 和CAN0IDMR 的设置，接收滤波器的参数设置，接收报文的ID 范围限制。最后设置完成后，和通讯初始化相关的寄存器使其退出初始化状态，判断MSCAN 和CAN 总线是否一致，因为在不一致的情况下不能接收到所发送的数据帧。

四、结束语

随着汽车工业的发展，电子控制系统将越来越多地应用到汽车领域。如果不采用CAN总线方式，将无法实现电控系统之间的数据传输和协调控制。因此，开发汽车CAN总线是现代汽车发展的必然趋势。

参考文献：

[1]何龙，祁传琦，刘巧燕，刘铁.CAN总线在汽车电子控制系统中的应用[J].成都航空职业技术学院学报，2006（03）：39-41.

[2]王建新.基于CAN总线的汽车电子集成控制系统[J].哈尔滨工业大学学报，2006（05）：811-814.