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基于CANLIN总线的搀和网关计划

作者:admin   时间:2020-01-01   来源:2019注册送38元体验金-2019白菜网站大全

  20世纪90年代,美国汽车工程师协会SAE(Society of Automotive Engineers)将汽车数据传输网分成了A、B、C三类:A类汇集要紧面向传感器/实行器的低速汇集,数据传输位速度普通幼于10 kb/s,目前A类网的首选准绳为LIN(LocalInterconnect Network)合同;B类汇集要紧面向独立模块间数据共享的中速汇集,数据传输位速度正在10~125 kb/s,目前B类汇集要紧采用低速容错准绳ISO11898-3;C类汇集则要紧面向高速、及时闭环把握的多道传输网,数据传输位速度正在 125~1 Mb/s之间,欧洲的要紧采用高速CAN准绳ISO11898-2来杀青该类汇集。下面扼要先容一下CAN合同和LIN合同。

  1986年2月,德国的Bosch公司正在SAE大会上提出了CAN串行总线。时至今日,依靠自己的好处,不单正在汽车周围,并且正在死板、数控机床及传感器等周围都取得渊博操纵。CAN总线的要紧特征有:多主机的劳动式样;最大传输速度可达1 Mb/s(通讯间隔最长40 m),直接通讯间隔可达10 km(速度幼于5 kb/s);采用短帧构造,传输工夫短;精良的检错才华;非摧毁总线仲裁手艺;较高的性价比。

  LIN是1998年由BMW等五家汽车创修商、一家软件器材创修商以及一家半导体厂商结合提出的一个合同。LIN通讯是基于SCI(UART)数据式样,采用单主/多从形式以及低本钱的单线贯穿式样,最高传输速度可达20kb/s。LIN的从节点不消晶振或陶瓷振荡器就能杀青自同步。出于以上手艺特征,LIN总线杀青本钱较低,且齐备可以餍足A类汇集的通讯需求。

  正在实质的汽车电子汇集中,A、B、C三类汇集并不是齐备独立的。为了实现车辆的把握及音讯共享,区别汇集间务必举行相应的数据交流。因为是三种区别的汇集,它们之间的通讯是不行直接举行的,而务必作相应的合同转换及数据管造后才略杀青,这些劳动是由网合来杀青的。本文提出了一种网合的安排计划,用以杀青高速CAN、低速CAN及LIN三种总线 网合总体构造

  本文所商酌的网合其要紧职责是管理车载汇集中A、B、C三类汇集的互相通讯的题目,杀青数据的存储转发及高、低速CAN合同之间或低速CAN与LIN合同之间的合同转换,以便正在区别汇集之间杀青数据通讯。网合要紧分为4个局限:杀青数据存储转发和合同转换的主把握器,用于与高速CAN汇集贯穿的高速CAN 节点模块,与低速CAN汇集贯穿的低速CAN节点模块以及与LIN汇集贯穿的LIN节点模块。网合编造的电道

  网合中三个节点电道永别与各自的汇集相连,且杀青各自对应的汇集与主把握器之间的数据交流。这个数据交流流程是双向的,既包罗从汇集上采纳数据并将数据存到主把握器中,又包罗从主把握器相应的缓存器中读取数据并将其发送到自身对应的汇集中。主把握器要紧担负数据的存储及合同的转换,即将各个节点采纳来的数据遵照其主意汇集的区别,永别存入区别的缓冲区,而且遵照主意汇集的区别,将数据转化为可以正在主意汇集上传送的数据式样。

  如上所述,网合的硬件电道要紧由主把握器、高速CAN节点模块、低速CAN节点模块、LIN节点模块4局限构成。为了餍足网合的寻常通讯央求,务必研商主把握器的数据管造才华。别的,因为网合的劳动情况为

  十分重要的汽车内部,故还须研商网合的抗噪声作梗功能。网合的硬件安排简图如图2所示, AT91SAM7A3为网合的主把握芯片,TJA1020为LIN总线为低速CAN收发器,CTM1050为高速CAN收发器。

  杀青数据的高作用、高质地的存储转发是网合的紧急方向,而主把握器是网合的中枢器件,它的功能瑕瑜直接决议了网合的作用崎岖。主控器对采纳到的数据举行缓存,于是主把握器需求有较高的存储容量。主控器还要对它所采纳与转发的数据举行合同转换等数据管造,于是还要有较强的运算才华。

  本安排选用了Atml公司的AT91SAM7A3行为网合的中枢把握器。这是一颗基于ARM7TDMI内核的32位RISC管造器,拥有实行速率疾、作用高的特征,可以餍足网合的数据管造央求。该芯片内置32 KB的SRAM和256 KB的高速Flash存储器,存储才华强,可以餍足网合对数据存储的央求。别的,该芯片内部集成有2个成效壮大的CAN2.OB的把握器,能够管造全面类型的帧构造(数据帧、长途帧、谬误帧及过载帧),每个把握器有16个独立的缓存区(mailbox),至极有利于杀青网合高速、大容量的数据管造。集成的 CAN把握器还可以省略器件数量和PCB布线数目,有利于进步编造的抗作梗功能。

  常用的CAN节点电道如图3所示,它要紧由MCU、CAN把握器及CAN收发器构成。为了加强电道的抗作梗性,还需求正在把握器与收发器之间扩充一个分开电道。

  本网合中的CAN节点共有2个:高速CAN节点和低速CAN节点。因为正在汽车中电磁作梗地步十分重要,仅靠单个的CAN收发器难以餍足通讯品格的央求,需求加上适宜的分开电道以进步电道的抗作梗性。

  2个节点的MCU的成效由主把握芯片AT91SAM7A3杀青,且AT91SAM7A3中集成了两个高功能的CAN把握器,能够永别行为崎岖速CAN节点的把握器。

  6N137杀青CAN节点之间的信号分开,而且采用电源分开模块杀青高速光耦的两个电源的分开。然则这种安排无疑扩充了PCB 的走线,使电道的没计变得杂乱,同时分开电道的分开结果也受到影响。本安排采用广州致远电子有限公司出产的CTM系列的CTM1050和CTM1054,永别行为崎岖速CAN收发器。CTM系列的CAN收发器集成了CAN 收发器以及必定的分开,即正在一块芯片上杀青了分开电道和CAN收发器的成效。云云就不必独自安排分开电道,进步了集成度,使得抗作梗性取得加强。

  高速CAN收发器CTM1050,最高速度可达1 Mb/s,齐备适应ISO11898-2准绳的高速CAN通讯,用它行为高速CAN汇集接口的收发器(电道贯穿伎俩见图2)。容错CAN收发器 CTM1054,最高通讯速度可达125 kb/s,齐备适应ISO11898-3准绳,用它行为低速CAN汇集接口的收发器(电道贯穿伎俩见图2)。需求贯注的是,正在CTM1054的贯穿中,有 2个电阻R1和R2的阻值要遵照低速CAN汇集中节点的个数来确定。整体值的算法见CTM1054行使手册。

  LIN总线是一主多从的总线贯穿式样,节点有主从之分。正在本安排中,将LIN节点安排为主节点。LIN是一个基于单线串行的通讯合同,关于硬件的央求斗劲大略。广泛一个有SCI/UART接口的单片机和一个LIN收发器就可构成LIN节点。本安排行使AT91SAM7A3的UART口和LIN收发器 TJA1020构成一个LIN主节点。

  TJA1020行使的波特率可从2.4~20 kb/s,有较好的爱戴成效:总线终端和电池引脚可提防汽车情况下的瞬变、总线终端对电池和地的

  以及过热爱戴等,能够行为汽车通讯中的LIN通讯接口(整体电道贯穿见图2)。3 网合软件安排

  网合的软件编造要紧包罗主监控序次、数据的发送、数据的采纳、数据的管造(包罗合同转换和善冲区内数据的读写管造)等几局限。

  如图4所示,正在主把握器AT91SAM7A3中划出4块缓冲区BUF1~BUF4,每一块缓冲区中的数据都有了了并且独一的来历和主意地。主监控序次要紧通过轮回顺序查问BUF1~BUF4中的存储境况,来决议是否发送数据以及将数据发送给谁。

  当高速CAN汇集上少见据需求采纳的时刻,通过高速CAN模块采纳数据,对采纳到的数据举行管造后,将其存到缓冲区BUF1中,再由低速CAN模块将其发送到低速CAN汇集上;当LIN汇集上少见据需求采纳时,通过LIN总线模块采纳数据,对采纳到的数据举行数据式样转换(LIN式样的报文帧转换为CAN 式样的报文帧),再将其存入到缓冲区BUF4中,并由低速CAN模块将其发送到低速CAN汇集上;当低速CAN汇集上少见据需求采纳时,先采纳数据,然后判别数据是发送到高速CAN总线,仍旧发送到LIN总线,遵照判别结果对数据举行管造,存入相应的缓冲区(如数据是发往高速CAN总线 数据的发送

  数据的发送由发送子序次实现,网合中要紧有3个发送子序次,永别对应两道CAN把握器以及一起 LIN发送器。高速CAN的发送子序次担负发送BUF1中的数据,LIN的发送子序次担负发送BUF3中的数据,低速CAN的发送子序次担负发送BUF2 和BUF4中的数据。数据的发送采用查问总线形态的发送式样:查问总线的忙闲境况,假若总线忙,则退启程送子序次,举行其他的劳动;假若总线空闲,则发送数据。发送完1帧数据后,再查抄与之相应的缓冲区的形态。假若为空,则退启程送子序次;假若非空,则再查抄总线的忙闲形态。假若忙,则退启程送子序次;假若空闲,则发送数据。然后再起源新一轮的数据查问发送流程。图5为高速CAN向低速CAN发送的流程,其他的发送子序次流程与此似乎。

  数据采纳是从总线上采纳数据,举行需要的合同转换,再将转换后的数据存人相应的缓冲区。网合中有3个采纳子序次,永别对应两道CAN把握器及一起LIN发送器。数据采纳采用终了式样,因为区别汇集有区别的及时性央求,于是为3个采纳序次设定了区别的终了级别。高速CAN的及时性央求最高,终了级别也设为最高;而LIN总线的及时性正在三者中最低,故终了级别也最低。当一个采纳终了产生后,进入采纳终了子序次,判别相应的缓冲区是否已满(低速CAN的采纳序次正在采纳到数据后需求遵照数据的主意汇集确定缓存区为BUF2仍旧BUF3)。假若缓冲区已满,则爆发一个溢出谬误符号;假若没有满,则将数据举行相应的合同转换,并将转换后的数据存入相应的缓存区,退出终了并实现采纳。图6所示为低速CAN数据采纳流程的扼要流程。

  网合的数据管造是指合同的转换和数据正在缓冲区的存储与转发。每当采纳到一组数据时,首前辈行合同转换,然后再将其存入到相应的缓存区。崎岖速CAN的合同一样,并不需求转换,于是要紧是举行CAN合同和LIN合同之间的转换。

  CAN合同和LIN合同都是以帧(frame)为数据单元举行通讯的。正在举行LIN合同到CAN合同的转换时,最先是将LIN帧领悟,从标识符场 (identfield)提取出此中的ID标识符,从数据场(data field)提取出有用数据,然后遵照这些音讯

  成适应央求的CAN帧式样。CAN合同到LIN合同的转换流程亦是这样。先将CAN帧领悟,从仲裁域 (arbitration field)和数据域(data field)中提取出有效音讯,然后封装成适应央求的LIN帧式样。

  数据的4个缓冲区BUF1~BUF4为FIFO(First InFirst Out)缓冲区,本文采用轮回队伍(circular queue)来杀青数据的前辈先出。两个指针Read和Write永别指示队头元素和队尾元素正在缓冲区空间中的名望,它们的初值正在队伍初始化时均应置为 0,每读取或写入一次数据,都要对缓冲区的参数举行调剂。写数据时,然后将Write加1;读数据时,删去Read所指的元素,然后将Read加1并返回被删元素。

  4 网合通讯测试将网合的高速CAN接口和低速CAN接口永别与独自的CAN节点电道相连,LIN接口与独自的LIN从节点相连,构成测试汇集。测试的要紧实质为高速 CAN和低速CAN之间的通讯,低速CAN和LIN汇集之间的通讯。高速CAN汇集采用速度为500 kb/s,低速CAN汇集采用的速度为100kb/s,LIN汇集采用的速度为10 kb/s。行使PC机的串口发送测试数据,同时正在另一个串口终端进取行数据的监测。测试结果剖明,发送数据实质与监测到的数据实质类似。

  ,杀青了汽车汇集中高速CAN总线、容错CAN总线及LIN总线三类汇集之间的通讯,使汽车中的各式汇集的音讯可以有用共享,杀青了区别性子汇集的互联。

  参考文件1. 罗峰.苏剑.袁大宏 汽车汇集与总线准绳 [期刊论文] -汽车工程2003(4)

  现场总线. 崔俊锋.袁涛 车身同化汇集中CAN/LIN网合的安排与杀青 [期刊论文] -微阴谋机音讯2006(8)


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