CAN总线在汽车电子控制单元中的应用

摘 要：随着汽车电子的不断发展，汽车已进入电子控制时代，其标志为电子控制单元（ElectricControlUnit，ECU）的广泛应用。现如今，车辆上电控单元数量不断增加，功能越发复杂，多个处理器之间相互连接、协调工作并共享信息构成了汽车车载互联通信网络。其中控制器局域网络（ControllerAreaNetwork，CAN）是汽车中应用较多的现场总线。其良好的实时性、可靠性和经济性能很好地满足汽车ECU之间数据通信的需要，已成为最有发展前景的现场总线之一。因此，带CAN总线功能的ECU测试也将变得更加复杂。ECU功能测试属应用层功能测试范畴，是为了检测ECU是否符合给定的协议规范，能否进行正常的控制工作。这种测试在系統级开发中占据了很大的比重，成为应用层测试中最为关键的部分。

关键词：控制器局域网络;电子控制单元;批量测试

1 CAN总线介绍

（1）CAN总线为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动向网络上的其它节点发送信息，而不分主从，通信灵活，且无需站地址等节点信息。

（2）CAN总线采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级低的节点会主动退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线仲裁时间，满足实时性要求。

（3）CAN总线具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能。

（4）CAN总线短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的抗干扰效果。CAN的每帧信息都有CRC校验及其它校验措施，保证了数据未检出的出错率极低。万一某一节点出现严重错误，可自动脱离总线，总线上的其它操作不受影响。

（5）CAN总线只有两根导线，系统扩充时，可直接将新节点挂在总线上即可，因此走线少，系统扩充容易，改型灵活。

（6）CAN总线的直接通信距离最远可达10km（速率小于5Kbps）;通信速率最高可达1Mb/s（此时传输距离小于40m）。同时，半导体集成电路方面当前已经有众多IC供应商可以提供高品质汽车级的具有CAN硬件接口的单片机。如英特尔、飞思卡尔、菲利普、Microchip、西门子等。成熟的集成电路制造技术与工艺也是通讯正常工作的基础。

2 总体方案设计

2.1 汽车内部的CAN设计

正是由于CAN总线具有这些其他通信方式无法比拟的优点，使之成为汽车控制系统的理想总线。并架设网关将这2个速率不同的2个通信网络连接起来，实现全部节点之间的数据共享。整个汽车的CAN通信网络拓扑结构如图1所示。

2.2 CAN节点的硬件电路设计

节点的微处理器采用Atmel89S52单片机，主要负责CAN控制器的初始化，完成数据的处理及监控数据的传送。图2中PCA82C250是CAN控制器与物理层总线之间的接口。PCA82C250是专门用于CAN总线收发驱动的8脚芯片，TXD、RXD引脚分别接收和发送经驱动后的信号;双绞线（同轴电缆）传输介质分别接至CANH、CANL引脚，需要注意的是CANH、CANL之间要加上120Ω的终端匹配电阻。该器件可以提供对总线的差分发送能力和差分接收能力，具有抗汽车环境下的瞬间干扰、保护总线的功能，提高了数据的驱动能力。6N317是高速光耦实现数据传送的光电隔离，可提高系统的可靠性。

2.3 CAN网关的硬件电路设计

网关的主要作用是协调各个网络之间数据的共享，负责各节点之间的数据通信，其硬件结构与CAN节点相似。由于它负责高速与低速网络之间的数据共享，所以，必须同时跨接在两个网络上。

微处理器MC9S12DP256具有5个CAN模块。这里使用其中的2个CAN模块：一个通过MC68376与低速网相连，实现与低速网的通信;另一个通过MC68376与高速网相连，实现高、低速网之间的通信以及对络的管理。

3 总结

CAN总线作为汽车专用通讯网络，在实时性和可靠性方面有很大的优势，国外几大著名汽车生产厂商都采用了CAN总线技术，CAN总线正受到越来越多汽车厂商的关注。国内汽车网络的研究正处于起步发展阶段，虽也有少数汽车生产厂商采用了CAN总线技术，但大都是引进国外的技术，对CAN总线技术的研究和掌握和国外相比还有很大的差距。随着CAN总线的广泛应用，对其研究和掌握程度逐渐加深，在不久的将来，国内汽车必将拥有自己的CAN网络系统。

参考文献：

[1]李福先，杨亮亮.基于CAN总线的电喷系统控制单元设计[J].计算机与数字工程，2010（10）.

[2]顾凯.通用型CAN总线车辆检测系统的设计与实现[J].工业控制计算机，2007（08）.

[3]姜虹，李银国.基于面向对象的ABS电子控制单元检测平台的设计与实现[J].重庆工学院学报（自然科学版），2007（07）.

作者简介：唐华（1991-），男，广西桂林人，本科，试验工程师，研究方向：汽车电子电器。