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5) CAN采用NRZ编码，直接通信距离最远可达10km（速率5kbps）；通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)。
6) CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；标示符可达2032种（CAN2.0A）,而扩展标准(CAN2.0B)的标示符几乎不受限制。
7) 采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。
8) CAN的每帧信息都有CRC效验及其他检错措施，保证数据出错率极低。
9) CAN的通信介质可为双铰线、同轴电缆或光纤，选择灵活。
10) CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。

2．CAN总线技术的优点

国内汽车品牌中已经有几款车型应用了总线技术，这些技术完全来自国外。目前应用总线的国产车中大多采用两套独立的CAN总线：一套是动力CAN数据传输系统，另一套是舒适CAN数据传输系统。

使用CAN总线后，对其优点进行了总结，得出以下结论：
1) 如果数据扩展以增加新的信息，只需升级软件即可。
2) 控制单元对所传输的信息进行实时检测，检测到故障后存储故障码。
3) 使用小型控制单元及小型控制单元插孔可节省空间。
4) 使传感器信号线减至最少，控制单元可做到高速数据传输。
5) CAN总线符合国际标准，因此可应用不同型号控制单元间的数据传输。

3．汽车CAN总线的节点设计

3．1 CAN节点ECU的设计（硬件）

汽车节点ECU的开发可以选择带有在片CAN的微控制器，也可以选择其它微控制器和相应的片外CAN控制器、收发器。本文以后者为例说明ECU的开发。

带有CAN接口的ECU设计是总线开发的核心与关键，其中ECU的CAN总线模块有几个功能单元构成——CAN控制器和CAN收发器。CAN控制器执行完整的CAN协议，完成通讯功能，包括信息缓冲和接收滤波。CAN控制器与物理总线之间需要一个接口——CAN收发器，它实现CAN控制器与总线之间逻辑电平信号的转换。CAN控制器和收发器完成CAN物理层和逻辑电路层的所有功能。应用层的功能则由软件来实现。

各节点的ECU主要由MCU、DSP、CAN控制器SJA1000、CAN收发器PCA2C250和其它外围器件构成。图5给出一个由51单片机开发CAN节点的原理图（图中省略了SJA1000与PCA2C250之间的光耦等细节），完全可以说明带CAN接口ECU设计的原理。

3．2 CAN网络通讯的实现（软件）

CAN设计的三层结构模型为：物理层、数据链路层和应用层。物理层和数据链路层的功能由CAN接口器件完成，包括硬件电路和通讯协议两部分。CAN通讯协议规定了四种不同用处的网络通讯帧，即数据帧、远程帧、错误指示帧和超载帧。CAN通讯协议的实现，包括各种通讯帧的组织和发送，均是由集成在SJA1000通讯控制器中的电路实现的，因此系统的开发主要在应用层的设计上。应用层软件的核心部分是CPU与SJA1000通讯控制器之间的数据接收和发送程序，即CPU把待发的数据发给SJA1000通讯控制器，再由SJA1000通讯控制器发到总线上；当SJA1000通讯控制器从总线接受到数据后，CPU再把数据取走。对于单片机而言，操作SJA1000就象访问外部RAM一样简单。首先，应对SJA1000中的有关控制寄存器写入控制字，进行初始化。之后，CPU即可通过SJA1000接收/发送缓冲区向物理总线接收和发送数据。

三、汽车总线的研究重点及关键技术

汽车总线系统的研究与发展可以分为三个阶段：第一阶段是研究汽车的基本控制系统（也称舒适总线系统），如照明、电动车窗、中央集控锁等。第二阶段是研究汽车的主要控制系统（也称动力总线系统），如电喷ECU控制系统、ABS系统、自动变速箱等。第三阶段是研究汽车各电子控制系统之间的综合、实时控制和信息反馈。

按照我国汽车电子技术发展规划，进入21世纪后轿车电子技术可达国外90年代水平，为了缩短同国外轿车技术水平的差距，提高自身的竞争力，单纯靠技术引进不利于发展，消化、吸收、研究和开发自己的汽车总线与网络应用系统势在比行。目前我国的汽车总线研究和应用尚处起步阶段，而且汽车总线的应用趋势明显，现在介入该研究正是大好时机。

1．汽车总线的研究重点

由于我国的车型以欧美车型为主，且欧美车型又以CAN总线为主流，目前国内使用总线技术的车型几乎全部使用CAN总线，因此汽车总线的研发应该结合国内外实际情况选用CAN总线。

CAN符合ISO/OSI的参考模型，但只规定了物理层和数据链路层的协议，其应用层的协议需要用户自己定义。支持CAN低层协议的芯片有许多，既有在片的MCU，也有片外的CAN控制器。用户自己开发的应用层协议也有很多，如AB公司定义的DEVICENET协议就是CAN协议基础上的应用层协议，Honeywell公司推出的SDS总线也是在CAN的基础上定义了自己的应用层。可见，汽车CAN总线的研究重点是：针对具体的车型开发ECU的硬件和应用层的软件，并构成车内网络。

2．关键技术

利用CAN总线构建一个车内网络，需要解决的关键技术问题有：

a) 总线传输信息的速率、容量、优先等级、节点容量等技术问题；
b) 高电磁干扰环境下的可靠数据传输；
c) 确定最大传输时的延时大小；
d) 网络的容错技术；
e) 网络的监控和故障诊断功能；

四、结论

技术的先进性是总线在汽车上应用的最大动力，也是汽车生产商竟相应用总线的主要原因，汽车总线的普及和发展是大势所趋，是提高汽车性能的一条很好途径。

参考文献
1．马安丽等，汽车网络总线技术发展分析，汽车科技，2002.3
2．刘录秀译，国外车用CAN——数据总线，重庆重汽科技，2001.4
3．刘新亮等，汽车电器网络设计研究，汽车电器，Vol.5，1998。
4．邬宽明，CAN总线原理和应用系统设计，北京航空航天大学出版社，2002。(end)

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关键词： 汽车总线技术 CAN 数据通讯