CAN总线技术及其在轨道交通制动系统上的应用

郭晓鹏 江苏无线电厂有限公司

CAN总线技术及其在轨道交通制动系统上的应用

郭晓鹏 江苏无线电厂有限公司

本文提出了一种应用CAN总线系统作为通信协议的方案。在介绍CAN总线通信的特点的同时，对CAN通信程序编程分析，用于实现轨道交通系统的连接和通信。同时，对于轨道交通的制动通信过程，对数据传输的可靠性以及稳定性的高要求，确保CAN总线通信的高效安全及可靠。

CAN总线 制动系统 STM32 轨道

目前，随着我国轨道交通的快速发展，运输系统的安全高效运行取决于轨道车辆的可靠性和自动化程度，而轨道列车的制动系统更是关乎列车的运行安全。其中，各节车厢之间的通信可靠性显得尤为重要。

1 CAN总线的原理及特性

控制器局域网络（CAN总线）是国际标准委员会颁布的串行总线通信协议。该技术广泛用于汽车工业，造船和工业设备研发生产等方面需要总线控制的领域。

通过判断两条总线的优势级别和隐性级别，实现CAN总线控制器的数据通讯。消息传送是通过发出端与接收端之间的总线改变来完成的。CAN总线通信协议具有多主控制CAN总线协议通信速率具备错误检测、通知和恢复功能等特点

2 CAN总线的结构

轨道交通制动系统中，各个单独列车需要分别制动，根据这一特点，本文可以将CAN总线技术应用于制动系统通信方案中，如图1展示了CAN总线连接图。

图1 轨道交通车辆中制动子系统的结构通过CAN总线连接

2.1 硬件设计

CAN总线通信用于交通管理系统中时，硬件电路部分包括STM32微控制器、TJA1050收发器以及CAN收发电路。

STM32处理器采用增强型高性能RISC内核，其工作频率高达72MHz，自带高速存储器，可以满足不同需求；TJA1050是一种常用的控制器端点接口收发器，能够为CAN总线控制器提供所需收发电平，具有传输速度快，电磁辐射低，抗电磁干扰能力极强等优点。

STM32系统是CAN电路系统的核心，最小的设计包含以下几方面：上电复位电路、启动选择项、JTAG调试接口还有电源系统等。

图2 STM32系统的最小电路图

图2展示了STM32系统的电路图。

2.2 轨道交通系统的软件设计

当硬件电路系统设置完备，需要对CAN通信节点进行编程调试，以达到轨道交通制动系统的基本要求。

CAN模块的初始化是非常重要的，这直接关系到CAN控制器能否成功控制其子系统，所以必须根据正确的CAN模块要求进行配置。在STM32控制程序中，节点数据的传输由发送子程序控制。发送消息数据后，检查CANTXOK位以验证消息是否已经成功发送。根据CAN协议规范，CAN模块自动完成消息发送。

当CAN总线上的每个节点检测到消息时，它将自动确定接收到的消息中的ID是否与自身设置的接收过滤器ID相同。如果两者是一致的，这表明该邮件已发送到节点。当CAN总线的中断时，系统会第一时间关闭中断。接收到数据后，将接收到的数据将存储在系统中预先定义的缓冲区，等待STTM32控制程序控制和释放接收邮箱。当完成后，可以重新打开中断，方便下次信号被中断。

3 CAN总线应用于在铁路制动系统

轨道交通制动系统的运输中，需要传输多个重要参数，如制动信号，电制动作用力，车辆总重以及各车轴速度等制动指令。在设计和应用中，轨道交通制动系统常以单一车辆作为节点传输数据。

当硬件和软件系统完成设计，可以通过试验台对其进行离线测试，然后在轨道系统上进行在线调试。结果表明，轨道交通电子控制单元能够很好地与CAN系统相匹配，满足传输速率的同时，错误率极低，能够稳定可靠地传输数据，达到了设计的要求。

4 结语

本文搭建了CAN总线通信系统，包括STM32微控制器、TJA1050收发器以及CAN收发电路等结构，设计了高效合理的轨道交通制动功能系统通信模块。经过实际在线运行表明，该系统通信效果良好，稳定可靠，达到了设计的需求。

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郭晓鹏，1988.09，男，汉族，河南省滑县，本科，助理工程师，从事电子通信方面的研究。