论文研究-基于CAN-LIN网络结构的汽车网络设计 .pdf

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基于CAN-LIN网络结构的汽车网络设计,罗淳,雷航,CAN(Controller Area Network)总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络,目前已经在国外汽车的电器网络中得到了广泛的应�
巾国剩技记文在线 设置和器件选型 不同的ECU因实现的控制功能各异而需要不同的外围器件,但每个EC都必须有微处理 器、CAN控制器、CAN收发器三部分米完成在CAN网络中通讯。CAN控制器大致可以分为内嵌在 微处理器里和独立的CAN控制器两种。若CAN控制器是内嵌在微处理器中的,只需微处理器和 CAN收发器即可。 考虑到基于ARM的处理器逐渐在目前市场上特别是嵌入式市场的普及和较好的性价比 ECU的微处理器可选用 Philips公司集成了CAN控制器的ARM芯片LPC2119/2129/2292/2294。当 然,若需要处理的功能较特殊和比较复杂,也可以选用貝有更强大功能的处理器芯片通过与 独立CAN控制器SJA1000连接实现与CAN网络中通讯。 车身主控制器与总线的接口设计 车身主控制器,即CANⅠN网关是LIN网终的主节点,选用 Philips公司的基于支持实时 仿真和跟踪的16/32位ARM7 TDMI-S CPU,LPC2119。它带有128/256k字节嵌入式的高速 Flash 存储器,128位宽度接口可实现高达60z工作频率,有2个32位定时器、4路10位ADC、2路CAN PWM通道、16个GI0以及9个外部中断。CAN收发芯片采用 Philips公司的TA1050。汽车上电 磁干扰较强,因此在单片机的CAN控制器和CAN收发器TJA1050之间增加由高速光电耦合器 6N137构成的隔离电路,可以提高系统的抗十扰能力。主控制器和CAN总线的接口结构如图3。 CANI CANL 光电 隔离 CANH 6137 IN OUT 接收器 车身主控器 TJA1050 LPC2II9 HCMNL TXDKF OUT INK 6N1 光电 隔离 图3主控制器和CAN总线的接凵结构 车身主控制器与总线的接口设计 LIN的硬件接口基于通用UART/′SCI,因此LPC2119的UART接口可以用于连接LN总线。 LIN收发器选用 Philips公司的TJA1020,其波特率最高可达20Kbps,有较高抗电磁干扰性 (EMI),可以自动修正输出波形降低电磁发射(EME);在未通电状态下有无源特性,输入 电平与3.3V和5V器件兼容;内部有集成的终端电阻可用」LIN的从机应用;有发送数据超时 功能、总线终端和电池管脚可防止车辆环境下的瞬变。内部有接冂芯片能够对总线的信息 进行差动发送和接收,可增大通信距离,提髙系统的瞬间抗干扰能力。主控訇器和LI总线接 口结构如图4。 巾国剩技记文在线 LIN 光电 隔离 IN OUT LIN 车身主控器 LIN 接收器 LPC2119 TJAlO20 CUT IN RxD 光电 隔离 图4主控制器和LIN总线接口结构 从节点与总线接口设计 为满足系统功能扩展的需要,LIN从节点选用 Philips公司的8位单片机P8丌LPC76x实现 电动门窗控制、车灯控制、舒适控制等的。其内部有2个16位定时/计数器,含2个精确模拟 量比较器,通过外接RC器件可组成两路AD转换器;有全双工通用异步接收/发送器及IC通 信接口,8个健盘中断输入,2路外部中断输入,4个中断优先级及看门狗定时器,适于要求高集 成度、低成本的场合。LIN收发器仍然选用TJA1020。 软件设计 系统中各个U通过CAN总线实现相互通信,发送接收命令、信息,实现数据的共享等。 软件设计基于 Keil c语言编写,程序主要由CAN初始化、发送数据、接收数据三部分组戊。 如图5所示 开始 初始化 接 1数据请? N 接收数据」程序 发送数据请求? 释放接收缓冲区 发送数据子程序 有数据请求 其他任务 结束 图5主程序流程 巾国剩技记文在线 LIN总线各从节点只在同一个局域网中通讯,因此通讯机制简单。LIN标准使用LIN配 置文件(LIN配置语言描述部分介绍了LIN配置文件的柊式)配貿整个网终,并作为OEM和 不同网络节点的供应商之间的通用接口,同时还可作为开发和分析工只的一个输入。 LIN API 作为一个网络软件层,在用户为任意的ECU建立应用程序时隐减了LIN网络配置的详细情况, 可以实现开发和设计工具之间的无缝连接,并能提高开发的速度培强网络的可靠性。 结论 在现代汽车的设计中,CAN总线已经广泛应用于汽车道讯网络。汽车电子技术的不断进 步,将促使CAN、LIN和正在发展的更高速、只有容错性的Ⅹ-by-Wire总线技术有机组合, 构成安全、舒适,更满足人们需求的汽车网终。 参考文献 邬宽明 总线原理和应用系统设计 北京:北京航空航天大学出版社, 沈秀娟等,基于CAN总线的多ECU通信平台设计,单片札与嵌入式系统应用,2004.9 佟为明,LIN总线技术,低压电器,2004。 Philips microcontrollers in Lin Applications. Philips semiconductors, 2002 作者简介: 罗淳,女,硕士生,牛于年,主要研究方向:总线技术、多处理器系统 雷航,男,副教授,博士,生于年,主要硏究方向:嵌入式实时系统可靠性测试及评 价、系统性能分析、实时软件工程

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