[cad圖紙全套]基于can總線的汽車(chē)儀表設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)致力于汽車(chē)CAN總線儀表系統(tǒng)的研究，深入討論了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想與實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)了在LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)上建立基于CAN總線的虛擬儀表系統(tǒng)。</p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。其中硬件系統(tǒng)是以飛思卡爾公司的MC9S12XS128 作為微處理器的核心。軟件系統(tǒng)是利用C 語(yǔ)言編

2、寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)之間的通訊以及利用LABVIEW編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與虛擬儀表之間的通訊。</p><p>　　系統(tǒng)首先構(gòu)建了一個(gè)由兩個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)組成的最簡(jiǎn)單的CAN網(wǎng)絡(luò)。對(duì)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)后，來(lái)實(shí)現(xiàn)相互之間的通訊和數(shù)據(jù)收發(fā)，同時(shí)在汽車(chē)的CAN 應(yīng)用層協(xié)議基礎(chǔ)上，上位機(jī)節(jié)點(diǎn)對(duì)接收的CAN報(bào)文進(jìn)行處理，得到虛擬儀表各控件所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。其中，基于LabVIEW的虛擬儀表系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和單片機(jī)的C語(yǔ)言編程是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

3、和難點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：CAN總線；汽車(chē)儀表；LabVIEW；C語(yǔ)言；單片機(jī)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This paper researches automotive instrument based on CAN bus, deeply discusses the idea an

4、d the method of system design and brings forward the approach of design the automotive emulational virtual instrument system on the platform of LabVIEW software.</p><p>　　The whole design of hardware system

5、and software system is divided into two parts. One of the hardware system is the MC9S12XS128 as freescale's company core microprocessor. A software system is using written in C language program realization of the com

6、munication between two CAN node using G language preparation and MCU and virtual instrument LABVIEW realization of the communication between.</p><p>　　To construct a system first composed by two CAN node of

7、the most simple CAN network. Two nodes software design, to realize mutual communication and data transceiver, meanwhile in automobile CAN application-layer protocol basis, PC node to receive message processing, CAN get v

8、irtual instrument corresponding each control the data. Among them, the LabVIEW virtual instrument based on SCM system development and the C programming language is the design of the key and difficult.</p><p>

9、;　　Key words: CAN Bus；Automotive Instrument；LabVIEW；C Language；SCM</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要Ⅰ</b></p><p>　　AbstractⅡ</p><p><b&

10、gt;　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1課題研究的目的和意義1</p><p>　　1.2汽車(chē)儀表的發(fā)展2</p><p>　　1.3 CAN總線技術(shù)推動(dòng)汽車(chē)儀表的升級(jí)換代2</p><p>　　1.4研究的基本內(nèi)容3</p><p>　　第2章 CAN總線原理5</p

11、><p><b>　　2.1汽車(chē)總線5</b></p><p>　　2.2 CAN總線5</p><p>　　2.2.1 CAN總線簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.2.2 CAN總線基本特點(diǎn)7</p><p>　　2.2.3 CAN總線通訊介質(zhì)訪問(wèn)控制方式7</p><p

12、>　　2.2.4 CAN總線的物理層設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.2.5 CAN應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)原則8</p><p>　　2.3汽車(chē)的其他總線8</p><p>　　2.3.1 LIN總線簡(jiǎn)介8</p><p>　　2.3.2 FLEXRAY總線簡(jiǎn)介9</p><p>　　2.3.3 MOST總線簡(jiǎn)介

13、10</p><p>　　2.3.4汽車(chē)總線比較11</p><p>　　2.4汽車(chē)通訊協(xié)議11</p><p>　　2.4.1 SAE J1939通訊協(xié)議11 </p><p>　　2.4.2 CAN總線協(xié)議12</p><p>　　2.5本章小結(jié)15</p><p>　　第3章 汽

14、車(chē)智能儀表系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1硬件系統(tǒng)的組成16</p><p>　　3.2微處理器的選擇17</p><p>　　3.3微處理器的介紹17</p><p>　　3.4 MSCAN總線模塊18</p><p>　　3.5 CAN總線節(jié)點(diǎn)的搭建21</p><p&

15、gt;　　3.6串行接口電路的設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.7按鍵電路設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.8電位計(jì)電路設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.9本章小結(jié)24</p><p>　　第4章 汽車(chē)智能儀表系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.1 LABVIEW簡(jiǎn)介25</p>&l

16、t;p>　　4.2下位機(jī)主程序流程圖28</p><p>　　4.3上位機(jī)流程圖29</p><p>　　4.4 按鍵中斷函數(shù)流程圖29</p><p>　　4.5 CAN總線程序30 </p><p>　　4.6 本章小結(jié)44</p><p>　　第5章 系統(tǒng)測(cè)試45</p><

17、;p>　　5.1 整體概述45 </p><p><b>　　5.2 測(cè)試46</b></p><p>　　5.3 本章小結(jié)53</p><p><b>　　結(jié)論54</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)55</b></p><p&

18、gt;<b>　　致謝56</b></p><p>　　附錄A 英文原文57</p><p>　　附錄B 英文翻譯64</p><p>　　買(mǎi)文檔送全套CAD圖紙，扣扣414951605 </p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1課

19、題研究的目的和意義</p><p>　　傳統(tǒng)的汽車(chē)儀表只能為駕駛員提供汽車(chē)運(yùn)行中必要而又少量的數(shù)據(jù)信息。然而隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，它已經(jīng)漸漸不能滿(mǎn)足現(xiàn)代汽車(chē)對(duì)于汽車(chē)儀表的功能需要。因?yàn)槟壳皩?duì)汽車(chē)儀表的要求，已經(jīng)不僅僅滿(mǎn)足于單純的完成指示工作了，而且還要求汽車(chē)儀表能夠?qū)?shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)各部件參數(shù)的監(jiān)測(cè)，而達(dá)到控制汽車(chē)各種運(yùn)行工況的目的。在未來(lái)，自動(dòng)導(dǎo)航和定位系統(tǒng)會(huì)漸漸成為汽車(chē)儀表的必不可少的配置，而且多媒體等娛樂(lè)技術(shù)也

20、會(huì)嵌入到汽車(chē)儀表當(dāng)中。所以說(shuō)，汽車(chē)儀表的發(fā)展趨勢(shì)一定是向著全數(shù)字儀表的方向去發(fā)展的。</p><p>　　儀表是汽車(chē)工作狀態(tài)的信息顯示中心，是駕駛員與汽車(chē)進(jìn)行信息交流的平臺(tái)，是保證汽車(chē)安全行駛的關(guān)鍵零部件之一。近年來(lái)隨著微電子技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，CAN總線協(xié)議在車(chē)載電控系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，因此汽車(chē)儀表可通過(guò)CAN總線直接在總線網(wǎng)絡(luò)上讀取所需的輸入信號(hào)，無(wú)須專(zhuān)門(mén)布置傳感器，從而可使汽車(chē)儀表系統(tǒng)得到

21、大大簡(jiǎn)化，同時(shí)也顯著降低了儀表的成本。因此,將CAN總線通信應(yīng)用于汽車(chē)儀表已成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用16位微控制器MC9S12XS128，將儀表與微處理器、CAN總線技術(shù)融合，基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的汽車(chē)儀表將代替原有的機(jī)械式儀表、電氣式儀表和模擬電路電子儀表，把各參數(shù)的測(cè)量數(shù)字化，有利于和汽車(chē)其它的電子集中控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，有利于汽車(chē)集中控制系統(tǒng)的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)，此外還使得汽車(chē)儀表的功耗

22、、安全性、可靠性、舒適性得到更好的提高。通過(guò)調(diào)整電路參數(shù)還可適應(yīng)不同種類(lèi)和量程的產(chǎn)品需求，使得汽車(chē)儀表在結(jié)構(gòu)的通用化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度大大提高，進(jìn)而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝和制造設(shè)備。</p><p>　　1.2汽車(chē)儀表的發(fā)展</p><p>　　根據(jù)儀表的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和顯示方式，汽車(chē)儀表的發(fā)展過(guò)程可以分為以下四個(gè)階段[1]：</p><p>　　1．傳統(tǒng)儀表

23、階段。這一階段是從20世紀(jì)初到20世紀(jì)30年代，在此階段中汽車(chē)開(kāi)始安裝各種儀表，如車(chē)速里程表、水溫表、燃油表、機(jī)油壓力表、電流表(電壓表)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表等，這些確定了現(xiàn)代汽車(chē)儀表板的基本結(jié)構(gòu)。</p><p>　　這一階段汽車(chē)上的傳感器和儀表基本上都是機(jī)械式/電磁機(jī)械式的，是基于機(jī)械作用力而工作的機(jī)械式儀表，所以也稱(chēng)機(jī)械機(jī)芯表。這種汽車(chē)儀表功能單一，僅僅顯示傳感器的信息以向駕駛員提供自身的狀態(tài)參數(shù)，更多的是為安全

24、性著想，信息量少，整個(gè)儀表系統(tǒng)的精度低，可靠性較差，體積較大，容易使駕駛員疲勞。</p><p>　　2．電氣式儀表階段。這一階段從20世紀(jì)40年代到50年代，儀表功能實(shí)現(xiàn)不再僅僅依靠機(jī)械作用力，而是基于電測(cè)原理，即通過(guò)各類(lèi)傳感器將被測(cè)的非電量變換成電信號(hào)加以測(cè)量，稱(chēng)之為電氣式儀表。</p><p>　　電氣式儀表中常用的是磁電式儀表，其作用原理是永久磁鐵在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)和可動(dòng)線圈通入電

25、流后，相互作用而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩。磁電式儀表多用于測(cè)量電流和電壓，加上變換器可以進(jìn)行多種非電量的測(cè)量，如溫度、壓力等。磁電式儀表的性能穩(wěn)定，讀數(shù)精確，量限多，使用方便，適應(yīng)于直流電路的精密測(cè)量和實(shí)驗(yàn)室中的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量?jī)x表。但是其存在的最大缺陷就是隨著環(huán)境溫度的改變，測(cè)量誤差變大。</p><p>　　3．現(xiàn)代電子儀表階段，也稱(chēng)模擬電路電子式儀表。第3代汽車(chē)用儀表工作原理與電氣式儀表基本相同，只不過(guò)是用電子器件取代原來(lái)的

26、電氣器件，其出現(xiàn)的時(shí)間大致在20世紀(jì)50～60年代。</p><p>　　隨著集成電路技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，這種儀表現(xiàn)在均采用汽車(chē)儀表專(zhuān)用集成電路，是國(guó)內(nèi)汽車(chē)儀表目前主流產(chǎn)品，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)汽車(chē)還是采用這種結(jié)構(gòu)的儀表。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)形式經(jīng)歷了動(dòng)圈式機(jī)心和動(dòng)磁式機(jī)心階段，圍繞著提高指示精度和指針平穩(wěn)性，動(dòng)磁式代替了動(dòng)圈式[2]。</p><p>　　4．步進(jìn)電機(jī)式全數(shù)字汽車(chē)儀表。全數(shù)字

27、式汽車(chē)儀表在國(guó)外從80年代末就己經(jīng)開(kāi)始研究，在國(guó)內(nèi)直到最近才開(kāi)始對(duì)其重視。從其應(yīng)用技術(shù)手段上看，還是電子技術(shù)范疇，也屬于電子式儀表，但是信號(hào)傳輸方式己經(jīng)從模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，并朝著數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化方向發(fā)展。其應(yīng)用特點(diǎn)是單片機(jī)與微處理器的廣泛應(yīng)用，同時(shí)軟件程序在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中占的比重也越來(lái)越大，內(nèi)部程序的編寫(xiě)取代了外圍電路的連接閉。與傳統(tǒng)的模擬儀表相比較具有：使用壽命長(zhǎng)、精度高、可靠性好、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。</p&g

28、t;<p>　　1.3 CAN總線技術(shù)推動(dòng)汽車(chē)儀表的升級(jí)換代</p><p>　　隨著汽車(chē)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，將汽車(chē)工業(yè)推入了一個(gè)全新的時(shí)代。由于汽車(chē)排放、節(jié)能、安全和舒適性等使用性能不斷提高，使得汽車(chē)電子控制程度也越來(lái)越高。汽車(chē)電子裝置發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，是大量使用微型計(jì)算機(jī)來(lái)提高汽車(chē)的性能。目前，平均每輛車(chē)上汽車(chē)電子裝置的費(fèi)用約占整車(chē)成本的 20%，而且越是高檔的轎車(chē)電子化程度越高。有的豪華轎車(chē)

29、已經(jīng)使用了48個(gè)單片微型計(jì)算機(jī)。汽車(chē)電子控制裝置的增多，</p><p>　　使得連接汽車(chē)電子控制裝置之間導(dǎo)線也變得更為復(fù)雜[3]。因此，解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多控制裝置和電子儀表之間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題，以及車(chē)載電子裝置之間的數(shù)據(jù)通信問(wèn)題變得越來(lái)越重要，汽車(chē)儀表技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。</p><p>　　為解決該問(wèn)題，德國(guó) Bosch 公司在 80 年代初開(kāi)發(fā)了一種串行數(shù)據(jù)總線，

30、CAN 總線。CAN總線是一種現(xiàn)場(chǎng)總線，通訊線可以是一根雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，將各種汽車(chē)電子裝置連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)[4]。它可以有效地支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)系統(tǒng)中，各控制裝置獨(dú)立運(yùn)行，控制和改善汽車(chē)某一方面的性能，同時(shí)可為其他控制裝置提供數(shù)據(jù)服務(wù)。以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造的汽車(chē)車(chē)載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由于 CAN 總線具有通信速率高、可靠性好、連接方便、多主站點(diǎn)、通訊協(xié)議簡(jiǎn)單和性能價(jià)格比高等突出的優(yōu)點(diǎn)。如今，CA

31、N總線已成為汽車(chē)電子控制裝置之間通信的標(biāo)準(zhǔn)總線，在汽車(chē)分布式控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　為使不同廠家生產(chǎn)的零部件能在同一輛汽車(chē)中協(xié)調(diào)工作，1993 年 11 月，ISO在充分考慮工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的背景下，正式頒布了CAN國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，為控制器局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化推廣鋪平了道路。同時(shí)，CAN總線得到 Motorola、Intel、Philips 等著名半導(dǎo)體器件生產(chǎn)廠家的廣泛支持，他們紛紛推出了CAN

32、接口芯片與直接帶有CAN 控制器的微控制器(MCU)芯片，如 Intel 公司的82527，Philips公司的SJA1000，82C250 等。因此在接口芯片技術(shù)方面，CAN已遙遙領(lǐng)先于其它的現(xiàn)場(chǎng)總線，正逐步形成系列。到目前為至，世界上已擁有 20 多家 CAN總線控制器芯片生產(chǎn)商，110 多種 CAN 總線協(xié)議控制器芯片和集成CAN總線協(xié)議控制器的微控制器芯片。在儀表中的CAN應(yīng)用，主要使用低速通訊接收汽車(chē)信息數(shù)據(jù)，可以從其他ECU

33、接收實(shí)時(shí)的車(chē)速、轉(zhuǎn)速、剩余油量以及發(fā)動(dòng)機(jī)水溫信號(hào)進(jìn)行模擬指示；另外也可以接收如ABS、油壓等報(bào)警信息提示駕駛員。CAN在汽車(chē)中另外一個(gè)重要應(yīng)用是診斷(Diagnosis)，有專(zhuān)門(mén)利用CAN通訊的診斷儀提供給維修廠，汽車(chē)各電子控制部分的診斷信息，也可以通過(guò)</p><p>　　CAN總線是一種非常適于汽車(chē)環(huán)境的汽車(chē)局域網(wǎng)，在現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)中，CAN已經(jīng)成為了必須采用的裝置，奔馳、寶馬、大眾、雷諾汽車(chē)都將 CAN 總線

34、作為控制器聯(lián)網(wǎng)的手段。在國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)中，一些引進(jìn)車(chē)型，如大眾的帕薩特和POLO、豐田“花冠”，福特嘉年華等中檔車(chē)中 CAN總線技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。由于我國(guó)中高級(jí)車(chē)以歐洲車(chē)型為主，因此隨著CAN總線技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車(chē)儀表會(huì)進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。</p><p>　　1.4 研究的基本內(nèi)容</p><p>　　1．基于LABVIEW軟件的汽車(chē)儀表設(shè)計(jì)。</p><p>

35、;　　2．對(duì)汽車(chē)儀表的硬件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文選用飛思卡爾MC9S12XS128單片機(jī)為微處理器。</p><p>　　3．通過(guò)C語(yǔ)言編程和LABVIEW編程實(shí)現(xiàn)兩個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)之間的通信以及單片機(jī)和PC機(jī)之間的通訊。</p><p>　　4．對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。</p><p>　　第2章 CAN總線原理</p><p><b>

36、;　　2.1汽車(chē)總線</b></p><p>　　汽車(chē)總線控制是汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)，現(xiàn)代汽車(chē)的功能日新月異，而每增加一項(xiàng)功能都要增加相應(yīng)的電氣連接，使得分布車(chē)體各處的電纜趨于龐大和昂貴，且導(dǎo)致設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維護(hù)的困難。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)已不能滿(mǎn)足汽車(chē)對(duì)安全性、性能和便利性的要求這種技術(shù)進(jìn)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用就是這種進(jìn)展導(dǎo)致的必然結(jié)果。</p><p>　　汽車(chē)總線控制是汽

37、車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，要想進(jìn)行總線控制，必須從軟件和硬件兩個(gè)方面著手，而使用嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)軟硬件進(jìn)行管理，不論是實(shí)時(shí)性還是從可靠性來(lái)講，都具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在在汽車(chē)上使用的主要總線，CAN總線、LIN總線、FLEXRAY總線以及MOST總線[5]。</p><p><b>　　2.2 CAN總線</b></p><p>　　2.2.1 CAN總線簡(jiǎn)介</p&g

38、t;<p>　　CAN是一種汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中得到廣泛使用的數(shù)據(jù)與控制通信網(wǎng)絡(luò)，是一種極具強(qiáng)韌性的電氣規(guī)范和協(xié)議，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于轎車(chē)或卡車(chē)中危險(xiǎn)、常常無(wú)法預(yù)料的惡劣環(huán)境，而這種環(huán)境中有許多應(yīng)用需要極高的可靠性和容錯(cuò)能力。1986年2月，RobertBosch公司在SAE年會(huì)上介紹了一種新型的串行總線系統(tǒng)—CAN（Controller Area Network）。根據(jù)這個(gè)CAN協(xié)議，在1987年中期，Intel開(kāi)發(fā)了首個(gè)CAN控制器—

39、82526。不久，Philips半導(dǎo)體也推出了82C200。這兩種CAN控制器在報(bào)文過(guò)濾和控制上有許多的不同。Philips半導(dǎo)體的方式叫BasicCAN；Intel的方式叫FullCAN，由此后的不斷發(fā)展，從而形成了FullCAN和BasicCAN兩大陣營(yíng)。</p><p>　　在20世紀(jì)90年代初，Bosch CAN規(guī)范（CAN 2.0）被提交給了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織。經(jīng)過(guò)討論，應(yīng)一些法國(guó)主要汽車(chē)商的要求，包含了吸

40、收一些VAN網(wǎng)（Vehicle Area Network）的內(nèi)容。并于1993年11月出版了正式的CAN國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898[6]。從此CAN協(xié)議被廣泛的用于各類(lèi)自動(dòng)化控制領(lǐng)域。在1992年，奔馳公司首先在他們的高級(jí)轎車(chē)上使用了CAN技術(shù)。這是CAN技術(shù)在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的首次實(shí)際使用。</p><p>　　CAN網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的一種，它是一種架構(gòu)開(kāi)放、廣播式的新一代網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，稱(chēng)為控制器局域網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線,

41、是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。隨著汽車(chē)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車(chē)上各種電子控制單元的數(shù)目不斷增加，連接導(dǎo)線顯著增加，因而提高控制單元間通訊可靠性和降低導(dǎo)線成本已成為迫切需要解決的問(wèn)題。CAN推出之初是用于汽車(chē)內(nèi)部測(cè)量和執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。例如汽車(chē)剎車(chē)、防抱死系統(tǒng)、安全氣囊等。機(jī)動(dòng)車(chē)輛總線和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的需求有許多相似之處，即能夠以較低的成本、較高的實(shí)時(shí)處理能力在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下可靠地工作。CAN總線可廣泛應(yīng)用于離散控制領(lǐng)域中的過(guò)程監(jiān)

42、測(cè)和控制，特別是工業(yè)自動(dòng)化的底層監(jiān)控，以解決控制與測(cè)試之間的可靠和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。CAN總線能有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，具有抗干擾性強(qiáng)和使用可靠等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)和工業(yè)控制等自動(dòng)化領(lǐng)域，如分布式環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、變電站變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，CAN總線可在同一網(wǎng)絡(luò)上連接多種不同功能的傳感器（如位置，溫度或壓力等）。</p><p>　　總線上的每個(gè)CAN組件都分配有一個(gè)軟

43、件賦值的ID?？偩€在邏輯上等效于線與功能，可以被任意一個(gè)試圖發(fā)送數(shù)據(jù)的組件拉低。發(fā)送時(shí)脈是由發(fā)送組件產(chǎn)生的，因此所有接收組件必須重建時(shí)脈和數(shù)據(jù)位。組件之間傳送的數(shù)據(jù)遵循標(biāo)準(zhǔn)的CAN通訊格式，其中包括目的組件ID、控制和數(shù)據(jù)信息負(fù)荷以及CRC。最終指定的接收器將把總線拉低以確認(rèn)收到一個(gè)完整的、CRC正確的訊框，然后釋放總線使之回到空閑狀態(tài)。每個(gè)試圖發(fā)送的組件在發(fā)送之前首先要檢查總線是否處于空閑狀態(tài)。如果出現(xiàn)多個(gè)組件試圖同時(shí)發(fā)送的情況，并且

44、總線上數(shù)據(jù)出錯(cuò)時(shí)它們必須相互偵聽(tīng)，先后退一段時(shí)間然后再?lài)L試發(fā)送。</p><p>　　CAN總線是一種串行多主站控制器局域網(wǎng)總線，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串性通訊網(wǎng)絡(luò)。CAN總線的通信介質(zhì)可以是雙絞線，同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá)1Mbps/40m，通信距離可達(dá)10Km/40Kbps。由于其通信速率高，可靠性好以及價(jià)格低廉等特點(diǎn)，使其特別適合中小規(guī)模的工業(yè)過(guò)程監(jiān)控設(shè)備的互連和交通運(yùn)載工具電氣系統(tǒng)中

45、?，F(xiàn)代汽車(chē)典型的控制單元有電控燃油噴射系統(tǒng)，電控傳動(dòng)系統(tǒng)，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)，防滑控制系統(tǒng)(ASR)，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，巡航系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)，車(chē)身電子控制系統(tǒng)(包括照明指示和車(chē)窗，刮雨器等)。</p><p>　　2.2.2 CAN總線基本特點(diǎn)</p><p>　　CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)數(shù)據(jù)的成幀處理，用戶(hù)可在其基

46、礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)適應(yīng)系統(tǒng)實(shí)際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議[7]。</p><p>　　CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊編碼，采用這種方法可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制，還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)收到相同的數(shù)據(jù)。CAN采用非破壞性仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，有效避免了總線沖突,節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間；CAN

47、采用短幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度最多為8個(gè)字節(jié),每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)（CAN技術(shù)規(guī)范2.0A），數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送的時(shí)間短，8個(gè)字節(jié)不會(huì)占用總線時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而保證了通信的實(shí)時(shí)性。CAN的每幀數(shù)據(jù)都有CRC效驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?，適于在高干擾環(huán)境中使用；CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上其它操作不受影響；CAN是一種多主總線，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)均可成為主機(jī)

48、，且節(jié)點(diǎn)機(jī)之間也可進(jìn)行。</p><p>　　通信網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向總線上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)；CAN總線提供高速數(shù)據(jù)傳送，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，在短距離(40m)條件下具有高速(1Mbit/s)數(shù)據(jù)傳輸能力，而在最大距離10000m時(shí)具有低速(5kbits/s)傳輸能力，采用不歸零碼（NRZ-Non-Return

49、-to-Zero）編碼／解碼方式，并采用位填充（插入）技術(shù)。</p><p>　　2.2.3 CAN總線介質(zhì)通訊訪問(wèn)方式</p><p>　　CAN采用了的3層模型：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。CAN支持的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型。傳輸介質(zhì)為雙絞線、同軸電纜和光纖等。采用雙絞線通信時(shí)，速率為1Mbps/40m,50Kbps/10Km,結(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)。CAN的通信介質(zhì)訪問(wèn)為帶有優(yōu)先級(jí)的CS-MA

50、/CA。采用多主競(jìng)爭(zhēng)方式結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，即當(dāng)發(fā)現(xiàn)總線空閑時(shí)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都有權(quán)使用網(wǎng)絡(luò)。在發(fā)生沖突時(shí)，采用非破壞性總線優(yōu)先仲裁技術(shù)，當(dāng)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息時(shí)，運(yùn)用逐位仲裁原則，借助幀中開(kāi)始部分的表示符，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止發(fā)送數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響的繼續(xù)發(fā)送信息，從而有效地避免了總線沖突，使信息和時(shí)間均無(wú)損失。例如，規(guī)定0的優(yōu)先級(jí)高，在節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息時(shí)，CAN總

51、線作與運(yùn)算。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是邊發(fā)送信息邊檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，當(dāng)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送1而檢測(cè)到0時(shí)，此節(jié)點(diǎn)知道有更高優(yōu)先級(jí)的信息在發(fā)送，它就停止發(fā)送信息，直到再一次檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)空閑。</p><p>　　CAN的傳輸信號(hào)采用短幀結(jié)構(gòu)（有效數(shù)據(jù)最多為8個(gè)字節(jié)）和帶優(yōu)先級(jí)的CS-MA/CA通信介質(zhì)訪問(wèn)控制方式，對(duì)高優(yōu)先級(jí)的通信請(qǐng)求來(lái)說(shuō)，在1Mbps通信速率時(shí)，最長(zhǎng)的等待時(shí)間為0.15ms，完全可以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)控制的實(shí)時(shí)性要求。CAN突出的差

52、錯(cuò)檢驗(yàn)機(jī)理，如5種錯(cuò)誤檢測(cè)、出錯(cuò)標(biāo)定和故障界定；CAN傳輸信號(hào)為短幀結(jié)構(gòu)，因而傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，這些保證了出錯(cuò)率極低。另外，CAN節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯(cuò)誤的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉輸出的功能，以使總線上其它節(jié)點(diǎn)的操作不受其影響。</p><p>　　CAN的通信協(xié)議主要有CAN總線控制器完成。CAN控制器主要由實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議部分和微控制器接口部分電路組成。通過(guò)簡(jiǎn)單的連接即可完成CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功

53、能，應(yīng)用層功能由微控制器完成。CAN總線上的節(jié)點(diǎn)即可以是基于微控制器的智能節(jié)點(diǎn)，也可以是具有CAN接口的I/O器件[8]。</p><p>　　2.2.4 CAN總線物理層設(shè)計(jì) </p><p>　　CAN總線協(xié)議對(duì)物理層沒(méi)有嚴(yán)格定義，給使用者較大的靈活性，同時(shí)也給設(shè)計(jì)者帶來(lái)了困難。CAN總線物理層的設(shè)計(jì)原則是：針對(duì)CTXO的輸出狀態(tài)顯性、隱性，總線應(yīng)具有兩種不同電平，接收端呈現(xiàn)（顯性和隱

54、性）兩種狀態(tài)。不要求總線必須是數(shù)字邏輯電平，只要是能夠呈現(xiàn)兩種電平（顯性和隱性）的模擬量，滿(mǎn)足上述設(shè)計(jì)原則就可以。</p><p>　　CAN控制器芯片的片內(nèi)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入比較器可編程，它可方便地提供多種發(fā)送類(lèi)型，諸如：?jiǎn)尉€總線、雙線總線（差分）和光纜總線。它可以直接驅(qū)動(dòng)總線，若網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模比較大，節(jié)點(diǎn)數(shù)比較多，需要外加總線驅(qū)動(dòng)元件，以增大輸出電流。用CAN收發(fā)器作為CAN控制器和物理總線之間的接口，提供向總線的

55、差動(dòng)發(fā)送能力和對(duì)CAN控制器的差動(dòng)接收能力。一般在驅(qū)動(dòng)芯片和CAN控制器之間加入光電耦合器,增加抗干擾能力。CAN總線的速度將由光電耦合器的速度決定。比如：用4N27光耦，因?yàn)樗捻憫?yīng)速度比較慢，CAN網(wǎng)絡(luò)的位速度只能達(dá)到幾十Kbit/S。如果采用6N137高速光電耦合器，CAN網(wǎng)絡(luò)速度可以達(dá)到和電阻網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)時(shí)的速度一樣。</p><p>　　2.2.5 CAN應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)原則</p><p&

56、gt;　　CAN控制器其內(nèi)部硬件實(shí)現(xiàn)CAN總線物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有協(xié)議內(nèi)容，有關(guān)CAN總線的通信功能均由CAN控制器自動(dòng)管理執(zhí)行。CAN控制器對(duì)于CPU來(lái)說(shuō)，是以確保雙方獨(dú)立工作的存儲(chǔ)影像外圍設(shè)備出現(xiàn)的。CAN控制器的地址域由控制段和報(bào)文緩存器組成，在初始化向下加載期間，控制段可被編程以配置通信參數(shù)。CAN總線上的通信也通過(guò)此段由CPU控制，被發(fā)送的報(bào)文必須寫(xiě)入發(fā)送緩存器，成功接收后，CPU可以從接收緩存器讀取報(bào)文，然后釋放它，以備

57、下次使用。對(duì)于在片的CAN控制器，它與CPU之間的接口一般借助于4個(gè)特殊寄存器：CAN地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、控制寄存器、狀態(tài)寄存器。對(duì)于單獨(dú)的CAN控制器，MCU可以通過(guò)其地址總線對(duì)其寄存器直接尋址，就像MCU對(duì)一般外部RAM尋址一樣。通過(guò)對(duì)這些寄存器編程操作，可很方便控制CAN控制器完成通訊功能。</p><p><b>　　2.3汽車(chē)其他總線</b></p><p&

58、gt;　　2.3.1 LIN總線簡(jiǎn)介</p><p>　　LIN總線是用于車(chē)體控制應(yīng)用的新興標(biāo)準(zhǔn)，用于汽車(chē)中分布電子系統(tǒng)的新型低成本串行通訊系統(tǒng)，它是現(xiàn)有汽車(chē)多重傳輸網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。LIN瞄準(zhǔn)一些低端應(yīng)用，在這些應(yīng)用中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的通訊成本都必須大大低于CAN而且不需要CAN的高性能、高帶寬和多功能。LIN相對(duì)于CAN的成本節(jié)省主要是由于采用單線傳輸、硅片中硬件或軟件的低實(shí)現(xiàn)成本和無(wú)需在從屬節(jié)點(diǎn)中使用石英或陶瓷諧振器。L

59、IN總線是一種串行通信網(wǎng)絡(luò)，可以將開(kāi)關(guān)、顯示器、傳感器和執(zhí)行器等簡(jiǎn)單控制設(shè)備連接起來(lái)，主要用于汽車(chē)中的分布式電子控制系統(tǒng)。LIN采用單主機(jī)/多從機(jī)的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（沒(méi)有總線仲裁），僅使用一根12V信號(hào)總線。主節(jié)點(diǎn)包含主任務(wù)和從任務(wù)，從節(jié)點(diǎn)只包含從任務(wù)。它不需要專(zhuān)門(mén)的片上通訊模塊，采用標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口USART，速率可達(dá)20kbps，總線長(zhǎng)度不大于40m。</p><p>　　LIN總線作為一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)，在不需

60、要CAN總線的優(yōu)越性能的場(chǎng)合，相比于CAN總線具有更高的性?xún)r(jià)比LIN瞄準(zhǔn)一些低端應(yīng)用，在這些應(yīng)用中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的通訊成本都必須大大低于CAN而且不需要CAN的高性能、高帶寬和多功能。LIN是關(guān)于汽車(chē)本地互連網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)總體通訊概念。該規(guī)范包含協(xié)議的定義、物理層以及用于開(kāi)發(fā)工具和應(yīng)用軟件的接口定義。對(duì)于不需要控制器局域網(wǎng)絡(luò)的高帶寬和多種功能的應(yīng)用，LIN實(shí)現(xiàn)了一種具有成本效益的智能傳感器和執(zhí)行器的通訊方式。這種通訊是基于串行通訊接口(SCI)、

61、數(shù)據(jù)格式、單宿主/多從概念、單線12V總線和沒(méi)有穩(wěn)定時(shí)間基的節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步。低端多路通訊的汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)不久前才出現(xiàn)。LIN協(xié)會(huì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)串行低成本通訊概念和開(kāi)發(fā)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)，采用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，汽車(chē)制造商及其供應(yīng)商能以非常經(jīng)濟(jì)的方式創(chuàng)建、實(shí)現(xiàn)和處理復(fù)雜的分層化多路復(fù)用系統(tǒng)。</p><p>　　LIN規(guī)范包含傳輸協(xié)議、傳輸介質(zhì)以及用于開(kāi)發(fā)工具和應(yīng)用軟件的接口。LIN在硬件和軟件方面支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的互操作性并具有可預(yù)測(cè)的電磁兼容

62、(EMC)行為。這個(gè)概念可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)工具鏈并提高了開(kāi)發(fā)速度和網(wǎng)絡(luò)的可靠性。LIN瞄準(zhǔn)一些低端應(yīng)用，在這些應(yīng)用中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的通訊成本都必須大大低于CAN而且不需要CAN的高性能、高帶寬和多功能。LIN相對(duì)于CAN的成本節(jié)省主要是由于采用單線傳輸、硅片中硬件或軟件的低實(shí)現(xiàn)成本和無(wú)需在從屬節(jié)點(diǎn)中使用石英或陶瓷諧振器。這些優(yōu)點(diǎn)是以較低的帶寬和受局限的單宿主總線訪問(wèn)方法為代價(jià)的。</p><p>　　2.3.2

63、FLEXRAY總線簡(jiǎn)介</p><p>　　FlexRay標(biāo)準(zhǔn)在車(chē)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)中具有較大優(yōu)勢(shì)和廣泛的潛在應(yīng)用機(jī)會(huì)。在FlexRay協(xié)議制定5年后，該協(xié)議規(guī)范的第二版(V2.1)在2005年春季發(fā)布。由于新技術(shù)能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的新應(yīng)用，整個(gè)行業(yè)對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生了濃厚的興趣，F(xiàn)lexRay提供了傳統(tǒng)車(chē)內(nèi)通信協(xié)議所不具備的大量特性，包括：2×10Mbps的數(shù)據(jù)速率，F(xiàn)lexRay支持兩個(gè)通信信道，每個(gè)信道的速度達(dá)到

64、10Mbps。與CAN協(xié)議相比，將可用帶寬提高10-40倍，具體大小取決于配置和對(duì)比模式的不同。FlexRay中使用的訪問(wèn)方法是基于同步時(shí)基的。該時(shí)基通過(guò)協(xié)議自動(dòng)建立和同步，并提供給應(yīng)用。時(shí)基的精確度介于0.5us和10us之間(通常為1-2us)。知道消息的到達(dá)時(shí)間，通信是在不斷循環(huán)的周期中進(jìn)行的，特定消息在通信周期中擁有固定位置，因此接收器已經(jīng)提前知道了消息到達(dá)的時(shí)間。到達(dá)時(shí)間的臨時(shí)偏差幅度會(huì)非常小，并能得到保證。</p>

65、;<p>　　冗余和非冗余通信為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性，F(xiàn)lexRay提供了冗余傳輸消息的選項(xiàng)。消息能夠冗余傳輸，但并不是所有消息都必須冗余傳輸，否則會(huì)導(dǎo)致帶寬的過(guò)多損耗。在FlexRay協(xié)議的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，關(guān)注的主要問(wèn)題是靈活性。不僅提供消息冗余傳輸或非冗余傳輸兩種選擇，系統(tǒng)還可以進(jìn)行優(yōu)化，以提高可用性(靜態(tài)帶寬分配)或吞吐量(動(dòng)態(tài)帶寬分配)。用戶(hù)還可以擴(kuò)展系統(tǒng)，而無(wú)需調(diào)整現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)中的軟件。同時(shí)，還支持總線或星型拓?fù)?。Flex

66、Ray提供了大量配置參數(shù)，可以支持對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，如通信周期的持續(xù)時(shí)間、消息長(zhǎng)度等，以滿(mǎn)足特定應(yīng)用的需求。</p><p>　　FlexRay適合于很多應(yīng)用領(lǐng)域，替代CAN總線在數(shù)據(jù)速率要求超過(guò)CAN的應(yīng)用中，人們現(xiàn)在同時(shí)使用了兩條或多條CAN總線。FlexRay是替代這種多總線解決方案的理想技術(shù)。骨干網(wǎng)絡(luò)FlexRay具有很高的數(shù)據(jù)速率，因而非常適合于汽車(chē)骨干網(wǎng)絡(luò)，用于連接多個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。實(shí)時(shí)應(yīng)用，分布式控制系統(tǒng)

67、用戶(hù)可以提前知道消息到達(dá)時(shí)間，消息周期偏差非常小，這使得FlexRay成為具有嚴(yán)格實(shí)時(shí)要求的分布式控制系統(tǒng)的首選技術(shù)。面向安全的系統(tǒng)FlexRay本身不能確保系統(tǒng)安全，但它具備大量功能，可以支持面向安全的系統(tǒng)(如線控系統(tǒng))設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.3.3 MOST總線簡(jiǎn)介</p><p>　　MOST是汽車(chē)業(yè)合作的成果，是車(chē)內(nèi)多媒體通訊的一個(gè)協(xié)議，但是不具備正式的標(biāo)準(zhǔn)，最初構(gòu)想始于9

68、0年代中期，作為寶馬公司、戴姆勒克萊斯勒（DaimlerChrysler）公司、Harman/Becker公司（音響系統(tǒng)制造商）和OasisSilicon Systems公司之間的一項(xiàng)聯(lián)合。（1998年），參與各方建立了一個(gè)自主的實(shí)體，即MOST公司，由它控制總線的定義工作。MOST定義標(biāo)準(zhǔn)OSI模型的所有七層，對(duì)汽車(chē)多媒體環(huán)境作了高度的優(yōu)化，對(duì)要處理的主要流量類(lèi)型規(guī)定了信號(hào)類(lèi)別。</p><p>　　在物理層上

69、傳輸介質(zhì)本身是有塑料保護(hù)套、內(nèi)芯為1mm的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）光纖，OEM供應(yīng)商可將一束光纖像電線一樣捆成光纜。光纖傳輸采用650nm（紅色）的LED發(fā)射器。</p><p>　　MOST的定義是非常普通的，允許采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括星形和環(huán)形，大多數(shù)汽車(chē)裝置都采用環(huán)形布局。一個(gè)MOST網(wǎng)絡(luò)中最多可以有64個(gè)結(jié)點(diǎn)。一旦汽車(chē)接通電源，網(wǎng)絡(luò)中的所有MOST結(jié)點(diǎn)就全部激活。MOST結(jié)點(diǎn)在通電時(shí)的默認(rèn)狀態(tài)是直通（

70、Pass-throught），即進(jìn)入的數(shù)據(jù)從接收器直接傳送至發(fā)器，以保持環(huán)路的暢通。MOST的數(shù)據(jù)傳送使用512b的幀，以及16個(gè)幀的塊。幀的重復(fù)率為44.1kHz每幀22.67ms，每個(gè)幀內(nèi)除了前導(dǎo)碼和其它內(nèi)部管理位以外，還包含有同步、異步和控制數(shù)據(jù)。總線是完全同步的，可將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何設(shè)備指定為主設(shè)備，其它所有結(jié)點(diǎn)都從主設(shè)備處獲得自己的時(shí)鐘。網(wǎng)絡(luò)完全是即插即用的，當(dāng)上電或有連接改變時(shí)，主結(jié)點(diǎn)上保持著一個(gè)所連設(shè)備的中心注冊(cè)處。</

71、p><p>　　2.3.4 汽車(chē)總線比較</p><p>　　LIN為CAN的補(bǔ)充，兩者一般結(jié)合使用，與CAN總線相比，LIN總線控制方式的成本較低是最大的優(yōu)勢(shì)；從高容錯(cuò)性的比較而言，CAN總線的目標(biāo)應(yīng)用是汽車(chē)的高速和多路數(shù)據(jù)通信。目前，CAN仍然是汽車(chē)電子控制中可靠性最高的總線，F(xiàn)lexray是它的升級(jí)，但是目前成本還很高，不能實(shí)際應(yīng)用。MOST主要用于音視頻流傳輸?shù)幕诠饫w的總線，不能用于

72、控制[9]。</p><p>　　LIN專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于低端系統(tǒng)，作為CAN的輔助網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)絡(luò)。在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合，比如智能傳感器和制動(dòng)裝置之間的通信，使用LIN總線可以大大節(jié)省成本。未來(lái)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將是CAN、LIN、MOST三網(wǎng)合一的整體。MOST負(fù)責(zé)音視頻，CAN負(fù)責(zé)重要的電子控制單元，如發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS、安全氣囊等，LIN負(fù)責(zé)次要的電子控制單元，如門(mén)窗、車(chē)燈等。FlexRay能夠把所有系統(tǒng)連接在一

73、起，同時(shí)為汽車(chē)系統(tǒng)以一個(gè)整體而不是分散的多個(gè)系統(tǒng)工作提供了機(jī)會(huì)。使用FlexRay后，汽車(chē)的安全系統(tǒng)將從這一全新的整合中獲益，從而顯著提高汽車(chē)的安全性能。FlexRay將會(huì)逐漸取代CAN而成為未來(lái)車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。</p><p>　　2.4 汽車(chē)通訊協(xié)議</p><p>　　2.4.1 SAE J1939通訊協(xié)議</p><p>　　SAE J1939通信協(xié)議使

74、汽車(chē)電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)捷、快速。所有在SAEJ1939規(guī)范中定義的通訊裝置都可用該軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而使汽車(chē)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者能夠集中精力進(jìn)行自己應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。這種基于OSI層模型的協(xié)議軟件具有標(biāo)準(zhǔn)組件的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)最適于移植到特殊的目標(biāo)系統(tǒng)。例如，訪問(wèn)CAN控制器通過(guò)一個(gè)適當(dāng)?shù)腃AN接口來(lái)實(shí)現(xiàn),該接口的功能包含在一個(gè)單獨(dú)的模塊之中。如果需要的話，該軟件能夠很容易地移植到不被支持的CAN控制器中。另外，通過(guò)配置文件，SAE J1939通信

75、協(xié)議棧能夠被精確地移植，完全適合特定應(yīng)用的需要，因此要求這種通信協(xié)議棧完全由C源代碼編寫(xiě)。所提供的源代碼、文檔、例子程序使用戶(hù)能夠很快地應(yīng)用SAE J1939軟件進(jìn)行工作。所有的源代碼、例子程序都能夠在參考平臺(tái)上直接運(yùn)行(重型車(chē)和客車(chē)組合儀表)。通常接入目標(biāo)硬件能夠在幾天內(nèi)實(shí)現(xiàn)，而借鑒例子程序，汽車(chē)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者很容易完成自己的應(yīng)用程序。</p><p>　　J1939協(xié)議棧完全實(shí)現(xiàn)SAE J1939協(xié)議，協(xié)議棧

76、處理了J1939網(wǎng)絡(luò)中涉及到的所有低端細(xì)節(jié)，汽車(chē)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)只需要從應(yīng)用層的角度實(shí)現(xiàn)應(yīng)用即可。J1939協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)OSI標(biāo)準(zhǔn)中定義的數(shù)據(jù)鏈路層及傳輸層，實(shí)現(xiàn)J1939協(xié)議為傳輸報(bào)文所附加的兩層[10]。協(xié)議棧的源代碼采用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言編寫(xiě)。通信協(xié)議棧配套有完整的開(kāi)發(fā)文檔，可幫助汽車(chē)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者迅速理解整套代碼。</p><p>　　協(xié)議棧包括數(shù)據(jù)鏈路層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)管理層、過(guò)濾層。數(shù)據(jù)鏈路層：CAN控制芯片實(shí)現(xiàn)了幾

77、乎全部的數(shù)據(jù)鏈路層內(nèi)容，但J1939對(duì)該層進(jìn)行了一些修改，如對(duì)ID號(hào)重新進(jìn)行了定義，J1939只支持?jǐn)U展幀模式。傳輸層：這是最復(fù)雜的一層，需要根據(jù)J1939協(xié)議實(shí)現(xiàn)接收和發(fā)送報(bào)文的算法規(guī)則。本層有兩種傳輸模式，廣播通訊(TP-BAM)及連接管理（TP-CM）。J1939通信協(xié)議棧需要完全支持這兩種傳輸模式。網(wǎng)絡(luò)管理層：該層不屬于OSI標(biāo)準(zhǔn)的一部分，但對(duì)于采用J1939協(xié)議通訊的設(shè)備很重要。網(wǎng)絡(luò)管理層支持所有的J1939網(wǎng)絡(luò)管理功能，如地

78、址聲明及地址請(qǐng)求。用戶(hù)所要實(shí)現(xiàn)的J1939設(shè)備類(lèi)型對(duì)這一層的具體實(shí)現(xiàn)方法是有影響的，J1939協(xié)議定義了不同的設(shè)備類(lèi)型以及該類(lèi)型設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接的具體操作標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)濾層：該層允許用戶(hù)應(yīng)用程序根據(jù)報(bào)文的PGN或目的地址進(jìn)行接收濾波。將J1939協(xié)議棧轉(zhuǎn)換到應(yīng)用硬件平臺(tái)，將J1939協(xié)議棧成功應(yīng)用在需要的硬件平臺(tái)上，汽車(chē)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)只需要完成硬件抽象層（HAL）程序的編寫(xiě)，該程序由用戶(hù)采用的CAN物理器件決定[11]。協(xié)議棧將向目標(biāo)重型車(chē)和客車(chē)

79、組合儀表提供完善的文檔信息，以幫助用</p><p>　　議棧的主要功能：傳送和接收特殊的請(qǐng)求信息（已知的和未知的），處理大規(guī)模數(shù)據(jù)塊的傳輸協(xié)議（面向信息和用戶(hù)的），同時(shí)通訊到若干個(gè)可能的節(jié)點(diǎn)，支持結(jié)點(diǎn)地址動(dòng)態(tài)定義的"地址需求"處理目標(biāo)硬件所需資源為一個(gè)自由定時(shí)器中斷，以實(shí)現(xiàn)協(xié)議的時(shí)間控制和CAN控制器的中斷控制。通過(guò)配置文件，SAE J1939協(xié)議軟件能夠被精確地向多種MCU硬件移植，完全適

80、合特定應(yīng)用的需要。通信協(xié)議棧源代碼完全由標(biāo)準(zhǔn)ANSIC代碼編寫(xiě)，可以和多種商業(yè)用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)配套使用。CAN控制器的編程和激活，啟動(dòng)時(shí)地址聲明（Address Claiming）的傳輸，在啟動(dòng)和以后操作過(guò)程中對(duì)地址聲明報(bào)文的響應(yīng)，支持命令地址（Commanded Address）參數(shù)群（Parameter group），支持請(qǐng)求（Reques）參數(shù)群，聯(lián)接節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸塊的獨(dú)立處理，廣播報(bào)文塊的獨(dú)立處理，自動(dòng)傳輸和接收應(yīng)用特定PG（app

81、lication-specific PGs）循環(huán)接收的超時(shí)監(jiān)控。</p><p>　　2.4.2 CAN總線協(xié)議</p><p>　　CAN總線協(xié)議最早是由Bosch公司在20世紀(jì)80年代初為汽車(chē)應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的。在CAN的概念形成之后，CAN所帶來(lái)的收益很快吸引了很多其它工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使之成為小型分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)所需的聯(lián)網(wǎng)方法之一。</p><p>　　最新的CAN協(xié)

82、議2.0版有兩個(gè)不同的部分[12]：A部分(標(biāo)準(zhǔn)格式)和B部分(擴(kuò)展格式)。A部分由以下三層組成：(1)對(duì)象層；(2)傳輸層；(3)物理層。對(duì)象層負(fù)責(zé)處理信息，比如選擇傳輸或接收信息，作為傳輸層和CPU上運(yùn)行的應(yīng)用程序之間的接口。傳輸層確保消息符合協(xié)議，而物理層實(shí)際發(fā)送和接收消息。B部分包括數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。數(shù)據(jù)鏈路層依次由邏輯鏈路(LLC)子層和中間訪問(wèn)子層(即MAC子層)組成。LLC子層、MAC子層以及物理層與CAN 2.0版A部

83、分中的對(duì)象層、傳輸層和物理層一一對(duì)應(yīng)。圖2.1顯示了CAN 2.0中A、B部分的協(xié)議層。</p><p>　　圖2.1 CAN 2.0A&B協(xié)議的ISO/OSI參考模型</p><p>　　CAN協(xié)議中獨(dú)有的特點(diǎn)是缺少消息的起始和目標(biāo)地址，而是使用了內(nèi)嵌在每個(gè)消息中的標(biāo)識(shí)符。這意味著一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以在不改變網(wǎng)絡(luò)上任何已有軟件和硬件的情況下可連接到網(wǎng)絡(luò)上，并能使多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以執(zhí)行同一個(gè)消息

84、，這樣就提供了多信道廣播(multicasting)的能力。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)上的任何一個(gè)成員都可以在網(wǎng)絡(luò)上傳輸和請(qǐng)求消息。協(xié)議包括了一個(gè)直接仲裁技術(shù)和復(fù)雜的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制。為了節(jié)約能源，協(xié)議同時(shí)支持睡眠模式和喚醒模式的節(jié)點(diǎn)操作。</p><p>　　在CAN網(wǎng)絡(luò)總線上有四種不同的消息(幀)：(1)數(shù)據(jù)幀；(2)遠(yuǎn)程幀；(3)錯(cuò)誤幀；(4)過(guò)載幀。數(shù)據(jù)幀包括多個(gè)子域，如圖2.2所示。

85、</p><p>　　圖2.2 CAN數(shù)據(jù)幀</p><p>　　開(kāi)始域由一個(gè)單獨(dú)的支配位(邏輯0)組成。接收節(jié)點(diǎn)用這個(gè)位來(lái)同步數(shù)據(jù)的接收。仲裁域包括一個(gè)消息標(biāo)識(shí)數(shù)字，接收節(jié)點(diǎn)用這個(gè)標(biāo)識(shí)數(shù)字來(lái)決定接受或者拒絕一個(gè)特定的數(shù)據(jù)幀，這個(gè)標(biāo)識(shí)有11位或者29位，前者對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)格式，后者對(duì)應(yīng)于擴(kuò)展格式。仲裁域也包括一個(gè)遠(yuǎn)程傳輸請(qǐng)求(RTR)位來(lái)區(qū)別一個(gè)數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀。對(duì)于數(shù)據(jù)幀，這個(gè)位必須為支配(邏

86、輯低)，而遠(yuǎn)程幀則必須為退讓(邏輯高)。控制域用以字節(jié)為單位的四個(gè)位指定數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度用4個(gè)不同的位表示，允許數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為1～8個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)域包含實(shí)際的傳輸信息。對(duì)于每個(gè)字節(jié)，最高位先傳。循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)域用來(lái)測(cè)試接收數(shù)據(jù)的有效性。CRC域以CRC分隔符(退讓位)結(jié)束。應(yīng)答域(ACK)包含了一個(gè)ACK槽發(fā)送一個(gè)支配位表示。ACK分隔符位是一個(gè)單獨(dú)的退讓位。幀的最后一個(gè)域由7個(gè)退讓位組成。</p><p&g

87、t;　　接收點(diǎn)用遠(yuǎn)程幀來(lái)請(qǐng)求重新傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)幀。除了沒(méi)有數(shù)據(jù)域，遠(yuǎn)程幀很像數(shù)據(jù)幀。仲裁域中的RTR位把遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀區(qū)別開(kāi)來(lái)，遠(yuǎn)程幀的RTR域是退讓位，而數(shù)據(jù)幀是支配位。</p><p>　　錯(cuò)誤幀表明了CAN總線上發(fā)生了錯(cuò)誤，如圖2.3所示。每個(gè)錯(cuò)誤幀由一個(gè)錯(cuò)誤標(biāo)記和一個(gè)錯(cuò)誤分隔符組成。錯(cuò)誤標(biāo)記域包含主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)記，即6個(gè)支配“0”位(由于CAN總線上的其它節(jié)點(diǎn)也能發(fā)送錯(cuò)誤位，支配位的數(shù)量能最多達(dá)到12位)；或包

88、含被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)記，即6個(gè)退讓“1”。錯(cuò)誤分隔域由8個(gè)退讓位組成。</p><p>　　圖2.3 CAN錯(cuò)誤幀</p><p>　　過(guò)載幀和錯(cuò)誤幀格式相似，如圖2.4所示，過(guò)載標(biāo)記由6個(gè)支配位組成。過(guò)載標(biāo)記位產(chǎn)生的條件是：</p><p>　　(1)接收點(diǎn)不能在分配的時(shí)間內(nèi)處理有效幀而需要額外的時(shí)間；</p><p>　　(2)在幀間空間發(fā)現(xiàn)了支

89、配位。通過(guò)至少三個(gè)退讓位的幀間空間把CAN總線上的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀與其它幀分隔開(kāi)來(lái)。過(guò)載分隔符由8個(gè)退讓位組成。</p><p>　　圖2.4 CAN過(guò)載幀</p><p>　　錯(cuò)誤處理在消息傳輸過(guò)程中可能發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)一個(gè)主動(dòng)(發(fā)送消息)或者被動(dòng)(接受消息)節(jié)點(diǎn)探測(cè)到錯(cuò)誤，相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)就會(huì)發(fā)送前文描述的錯(cuò)誤幀。若一個(gè)主動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤消息，錯(cuò)誤標(biāo)記成為主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)記；若一個(gè)被動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤

90、標(biāo)記，相應(yīng)的錯(cuò)誤標(biāo)記就成為被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)記。有5種可能的錯(cuò)誤會(huì)造成發(fā)送錯(cuò)誤幀：(1)位錯(cuò)誤；(2)填充錯(cuò)誤；(3)CRC錯(cuò)誤；(4)構(gòu)成錯(cuò)誤；(5)應(yīng)答錯(cuò)誤。</p><p>　　當(dāng)一個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)探測(cè)到一個(gè)傳輸?shù)娇偩€上的位和受監(jiān)控的同一位不一致時(shí)就會(huì)發(fā)生位錯(cuò)誤。當(dāng)一個(gè)消息域中6個(gè)連續(xù)的支配位或者6個(gè)連續(xù)的退讓位中包含錯(cuò)誤時(shí)發(fā)生位填充錯(cuò)誤。當(dāng)接收方計(jì)算的CRC值和收到的CRC值不相符時(shí)發(fā)生CRC錯(cuò)誤。當(dāng)一個(gè)幀的子域包含無(wú)

91、效應(yīng)位時(shí)發(fā)生構(gòu)成錯(cuò)誤。最后，當(dāng)ACK槽中的支配位不存在時(shí)發(fā)生應(yīng)答錯(cuò)誤。</p><p>　　位定時(shí)如圖2.5所示，CAN總線中的每個(gè)位時(shí)間段分為4個(gè)部分：(1)同步段；(2)傳播時(shí)間段；(3)相位緩沖段1；(4)相位緩沖段2。</p><p>　　一個(gè)位的邏輯狀態(tài)在相位緩沖段1之后采樣。同步段包含了一個(gè)上升沿跳變電壓，用來(lái)與總線上的節(jié)點(diǎn)同步。傳播時(shí)間段協(xié)調(diào)總線上的發(fā)送/接收延遲和信號(hào)傳播時(shí)

92、間。相位段1和相位段2可以變長(zhǎng)或變短，用于總線上的位協(xié)調(diào)。</p><p>　　圖2.5 標(biāo)稱(chēng)比特時(shí)間段</p><p><b>　　2.5本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了CAN總線汽車(chē)儀表的相關(guān)理論知識(shí)和協(xié)議規(guī)范。其中詳細(xì)描述了CAN總線協(xié)議以及在應(yīng)用時(shí)應(yīng)重點(diǎn)注意的事項(xiàng)，為后續(xù)進(jìn)行CAN總線儀表硬件電路的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

93、 </p><p>　　第3章 汽車(chē)儀表系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　在數(shù)字電子式的汽車(chē)儀表中，單片機(jī)是最主要的器件。汽車(chē)儀表的絕大部分外圍器件都是為單片機(jī)服務(wù)的。所以，單片機(jī)的功能決定了汽車(chē)儀表的功能?，F(xiàn)在，世界上有很多大公司為汽車(chē)儀表提供專(zhuān)用芯片。本文選用飛司卡爾公司的MC9S12XS128芯片作為主芯片，同時(shí)汽車(chē)儀表上除了主芯片之

94、外還有很多電子器件和功能芯片。本章將重點(diǎn)闡述這款芯片在應(yīng)用到汽車(chē)儀表上時(shí)所涉及到的具體用法，以及電子器件與主芯片的電路連接方法以及功能芯片的外圍電路設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.1硬件系統(tǒng)的組成</p><p><b>　　CAN總線</b></p><p>　　圖3.1 硬件系統(tǒng)組成</p><p>　　3.2微處理

95、器的選擇</p><p>　　因?yàn)閱纹瑱C(jī)的片上資源非常寶貴，所以汽車(chē)儀表的芯片大都是專(zhuān)用芯片。針對(duì)汽車(chē)儀表的使用環(huán)境，世界上各大芯片生產(chǎn)商都爭(zhēng)相推出功能強(qiáng)大、價(jià)格合理的汽車(chē)儀表專(zhuān)用芯片。為汽車(chē)儀表提供芯片的供應(yīng)商很多，有美國(guó)飛司卡爾(Freescale)公司的16位MC9S12系列芯片；美國(guó)Micronas公司的16位CDC16xyF系列芯片；富士通公司的16位MB90F428芯片；NEC電子公司的32位V850

96、E/Dx3芯片；德州儀器(TI)的32位TMS470芯片；瑞薩公司的基本型H8S/2282以及高端的H8SX/1544系列芯片；意法半導(dǎo)體(ST)公司的M29W320芯片[13]。</p><p>　　從上面的介紹中可以知道，在整個(gè)裝置的硬件系統(tǒng)中，微處理器是最為核心的部分，所以它的選擇工作就顯得十分重要。在本設(shè)計(jì)中，選用了美國(guó)飛思卡爾（Freescale）生產(chǎn)的 MC9S12 系列的微處理器。</p>

97、;<p>　　飛思卡爾半導(dǎo)體是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，它的產(chǎn)品在汽車(chē)半導(dǎo)體產(chǎn)品市場(chǎng)占有量位居世界領(lǐng)先地位，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用在了奔馳、寶馬、福特、現(xiàn)代和通用汽車(chē)之中。顯然，飛思卡爾的微處理器已經(jīng)經(jīng)過(guò)了市場(chǎng)檢驗(yàn)，所以這款芯片對(duì)于完成本論文所需要的任務(wù)來(lái)說(shuō)，更加顯得綽綽有余，所以更無(wú)需為它的工作性能、可靠性等因素提出擔(dān)心。</p><p>　　從另一方面來(lái)講，要選擇一款芯片，就必須考慮它的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。由

98、于飛思卡爾公司的芯片功能強(qiáng)大，說(shuō)明文擋豐富，而且價(jià)格適中，所以最終選中MC9S12XS128芯片作為本文設(shè)計(jì)用的主芯片。</p><p>　　3.3 微處理器的介紹</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用的微控制器為MC9S12XS128。MC9S12XS128是Freescale公司推出的S12系列微控制器中的一款增強(qiáng)型16位微控制器。其集成度高，片內(nèi)資源豐富，接口模塊包括SPI、SCI、II

99、C、A/D、PWM等，它不僅在汽車(chē)電子、工業(yè)控制、中高擋機(jī)電產(chǎn)品等應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的用途，而且在FLASH存儲(chǔ)控制及加密方面也有很強(qiáng)的功能[14]。</p><p>　　MC9S12XS128微控制器采用增強(qiáng)型16位S12CPU，片內(nèi)總線時(shí)鐘最高可達(dá)40MHz片內(nèi)資源包括8K RAM、128K Flash、6K EEPROM。SCI、SPI、PWM串行接口模塊。脈寬調(diào)制(PWM)模塊可設(shè)置成8路8位，可寬范圍的選

100、擇邏輯時(shí)鐘頻率。它還提供兩個(gè)8路10位精度A/D轉(zhuǎn)換器，控制器局域網(wǎng)模塊(CAN)，增強(qiáng)型捕捉定時(shí)器，并支持背景調(diào)試模式。</p><p>　　如圖3.2所示，MC9S12XS128系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大致可以分為MCU核心和MCU外設(shè)兩部分。</p><p>　　圖3.2 MC9S12XS128系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　1．MCU核心</b>

101、;</p><p>　　該部分包括MCU的的三種內(nèi)存(FLASH、RAM、EEPROM)；多電壓調(diào)整器，包括數(shù)字電路和模擬電路電源電壓；具有單線背景調(diào)試接口(BDM)和運(yùn)行監(jiān)視功能的增強(qiáng)S12CPU；程序內(nèi)存的頁(yè)面模式控制；具有終端識(shí)別、讀寫(xiě)控制、工作模式等。</p><p><b>　　2．MCU外設(shè)</b></p><p>　　S12外設(shè)部

102、分包括：A/D轉(zhuǎn)換器，增強(qiáng)型定時(shí)與捕捉模塊(ECT)，串行接口SPI、CAN等接口是許多微控制器所沒(méi)有的。</p><p>　　3.4 msCAN總線模塊</p><p>　　msCAN 模塊是飛思卡爾 MC9S12 系列單片機(jī)中直接集成的 CAN 總線控制器。它是完全按照 CAN2.0A/B 的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，支持標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀格式數(shù)據(jù)的發(fā)送，同時(shí)也支持遠(yuǎn)程幀的傳送。對(duì)于CAN總線

103、的通訊速率可以允許用戶(hù)編程設(shè)置，最大可以達(dá)到 1Mbps。msCAN 模塊設(shè)計(jì)了3個(gè)具有局部?jī)?yōu)先級(jí)的發(fā)送緩沖器和5個(gè)擁有FIFO（先入先出）機(jī)制的接收緩沖器。在接受數(shù)據(jù)的時(shí)候，用戶(hù)可以靈活的對(duì)接受信息進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇過(guò)濾。當(dāng)msCAN模塊做出發(fā)送，接受等一系列操作的時(shí)候，允許引起相應(yīng)的中斷。</p><p>　　圖3.3是msCAN模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，從直接用戶(hù)的角度，并不需要了解其內(nèi)部工作的詳細(xì)機(jī)理，只需要從應(yīng)用的角

104、度上去理解其詳細(xì)功能即可。從圖3.3中，對(duì)msCAN模塊直觀的感覺(jué)就是：它可以直接應(yīng)用系統(tǒng)總線時(shí)鐘，也可以外接振蕩器時(shí)鐘。它一共可以引起 4 種類(lèi)型的中斷，而且與外界聯(lián)系的引腳有兩個(gè)：RxCAN（接受信息）和TxCAN（發(fā)送信息）。</p><p>　　圖3.3 MSCAN模塊結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　1．傳輸單元</b></p><p&