CAN总线的汽车仪表探究
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【摘 要】汽车在我国已经成为我国居民生活中越来越普遍的生活交通工具，人们对于汽车性能的要求也逐渐提高。由于汽车总线技术的不断发展创新，总线型汽车仪表取代传统汽车仪表已经是汽车仪表发展的必然趋势。以下我们就对can总线汽车仪表进行简单分析。
【关键词】汽车仪表；CAN总线；汽车电子
0.前言
CAN总线汽车仪表通过实际使用证明该类汽车仪表的稳定性和可靠性以及精准度均要超过传统汽车仪表。CAN总线型汽车仪表具有使用功能强大集成度高，产品成本适中等特点。本文主要针对汽车仪表展开进一步的探索。
1.简述汽车电子
由于现代社会对于汽车性能等方面的要求的逐渐提高，为了更好满足这些需求，我们采用电子控制技术，通过对汽车的一些使用性能如汽车尾气排放、汽车节能、安全及汽车舒适性的不断提高的同时也提高了汽车电子的控制程度。
汽车电子产品大体上可分为两类：一类是汽车电子的控制装置，主要包括汽车动力总成控制与、汽车底盘和车身的电子控制、汽车的舒适系统和汽车防盗系统；第二类就是车载汽车的电子装置，主要有汽车信息系统、汽车的导航系统、车载视听娱乐系统、车载网络以及汽车通信系统等。
2.汽车电子的现状
近几年来，欧美推出的车型大多配有一个两个或两个以上的网络系统，该系统不仅应用于高档车中，部分低档的经济型车也拥有该系统。例如神龙汽车推出的“毕加索”、“萨拉”N7轿车就分别安装了一个和两个网络系统，一汽大众的“宝来”与上海大众的“波罗”也分别装备了CAN网。
伴随着电子技术的不断发展，汽车电子仪表也得到了快速的发展。发达国家已经将全数字式汽车仪表普遍应用于汽车中，而我国虽然对全数字式汽车仪表非常看好，但我国还未具备该技术的开发条件。全数字式的汽车仪表将会是现今以及未来一段时间内汽车仪表显示装置的主导技术。
3.简单介绍CAN
CAN是近年来在汽车行业中广泛应用的一种数据和控制通讯网络，是韧性较强的一种电器规范与协议，CAN具有极高的可靠性与容错能力，所以CAN是应用于轿车或卡车中，用以应对危险与无法预测的恶劣环境中。
CAN最初是由RB公司于1986年的2月在公司年会上提出的，1987年首个CAN控制器开发成功，Philips半导体随后也推出了82C200。由于这两款产品的推出和不断发展，CAN两大阵营就此形成。这两种CAN控制器主要在斑纹过滤及控制上有所差异。
CAN网络是新一代网络通信协议，特点是其架构开放和其广播形式。它属于现场总线技术，是其中的一种,CAN网络被称为控制器局域网的现场总线，在国际上得到了最广泛的应用。CAN最初是应用于汽车的内部测量与汽车执行部件间的数据通信。比如汽车的刹车、安全气囊以及汽车的防抱死系统等。但伴随着汽车电子技术的快速发展，各种汽车电子控制单元数目的持续增加，连接导线也明显增加，因此提高控制单元之间通讯的可靠性与降低导线的生产成本已经成为目前急需解决的大问题。
4.CAN总线节点
4.1智能节点硬件
82C250为高性能CAN总线收发器，其功用是提供向总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力，它具有降低射频干扰、热防护、抗汽车环境下的瞬间干扰等特性。为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，SJA1000的TX0和RX0并不是直接与82C250的TXD和RXD相连，而是通过高速光耦6N137后与82C250相连，这样就很好的实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。光耦部分电路所采用的2个电源Vcc和VDD完全隔离。
4.2 CAN 总线系统节点软件
软件设计主要包括3部分：CAN节点初始化，报文发送和报文接收。
4.2.1 CAN节点初始化
SJA1000的初始化只有在复位模式下才可以进行初始化主要包括工作方式的设置接收滤波方式的设置接收屏蔽寄存器（AMR）和接收代码寄存器（ACR）的设置波特率参数设置和中断允许寄存器（IER）的设置等在完成SJA1000的初始化设置以后SJA1000就可以回到工作状态进行正常的通信任务。
4.2.2报文发送
发送子程序负责节点报文的发送。报文的传输由CAN控制器sJA1000独立完成，发送方式有中断控制发送和查询控制发送。本系统中采用查询控制方式，主控制器定时将待发送的数据按特定格式组合成一帧报文送人SJA1000发送缓存区中，然后启动sJA1000发送。当SJA1000正在发送报文时，发送缓冲器被写锁定，所以在放置一个新报文到发送缓冲器之前，主控制器必须检查状态寄存器。
4.2.3报文接收
CPU定时读取CAN控制器的状态寄存器，以检查是否接收缓冲区状态标志RBS指示至少接收到一个信息，接收缓冲区状态标志指示空即没有接收到信息，CPU继续当前的任务直到产生一个新的检查接收缓冲区状态的请求；接收缓冲区状态标志指示满即已接收一个或多个信息，CPU从CAN控制器取出第一个信息并置位命令寄存器中的释放接收缓冲区标志，CPU在下一次检查之前处理每个接收到的信息。
5.汽车总线近年来的应用
汽车总线主要应用于汽车和航空工业以及工业控制等工业自动化领域。比如分布式环境监测和温室环境监控系统、变电站的变监测系统，CAN总线在同一个网络上可连接多种功能不同的传感器。
总线与线和功能在逻辑上是等效的，任意一个试图发送数据组件均可以将其拉低。组件间传送的数据遵循标准是CAN讯框格式，其中是由组件ID、组件控制以及组件数据信息负荷和CRC等构成的。
在试图发送组件之前应首先检查总线是否处于空闲的状态，如果出现了多个组件试图在同时要发送的情况，而且总线上的数据出错的情况下各个组件必须要相互侦听，并先后后退一段时间，然后在进行发送尝试。
CAN总线是以双绞线作为通信介质的，是局域网总线中一种以串行多主站控制器的总线系统，是支持分布式的控制或者实时的控制的一种有效支持的串行通讯网络。CAN总线具有通讯速率较高（它的通信速率苛刻达到1Mbps/40m）、可靠性好和价格低廉等优点，这些特点使CAN总线特别适合应用在中小规模工业过程的监控设备之间的互连以及交通运载工具的电气系统中。
6.汽车仪表主要的发展方向
6.1未来的汽车将会向电子仪表化发展
传统的车用仪表是为驾驶员停工汽车运行中的一小部分必要地数据信息的机电式模拟电子仪表，如今该种仪表已不能满足现代汽车高速发展的需求。如今的汽车仪表要求通过对汽车的各个部件的数据进行监测和微处理机的配套，进而达到控制汽车各部件运行状况监控的目的。汽车仪表由于受到现代电子技术发展的推动，精确度高的、灵敏度高的、读数直观的多功能电子数字显示及图像显示的电子仪表已在汽车上得到了不断应用。
未来的汽车仪表的发展趋势将会是充分应用光技术与机电一体化技术，并将信息技术与网络技术充分凸显的计算机终端显示器。
6.2未来汽车仪表的功能将会逐渐拓宽
传统的汽车仪表的功能相当局限，未来的汽车仪表功能将不会局限于汽车的车速、耗油量、方向等的指示等一些简单功能，可能会增加如带有ECU的汽车仪表智能化装置：汽车轮胎气压、汽车的安全气囊、安全带等，未来的汽车仪表将不会是简单的数据信号传输，而是将这些信息提供给ECU读取，并通过ECU准确综合地对这些装置的工作状态进行判断，并给予驾驶员一定的警告提醒，以便驾驶人员及时进行处理。
7.结束语
CAN总线以其较好的稳定性、高度的可靠性、抗干扰能力强以及其高效的通讯、维护的成本较低和其独特的设计受到人们的高度重视。它已高度的优势打入汽车仪表市场，并取代传统的汽车仪表。由此可见，总线型汽车仪表是汽车仪表未来的主要发展趋势，总线汽车仪表的研究和开发可以促进我国汽车仪表的快速发展，具有非常重要的现实意义。
【参考文献】
［１］张铭君.一种CAN总线汽车仪表的测试系统及其测试方法[P].中国专利:CN102033541A,2011-04-27.
［２］张利伟，连春垓.汽车仪表中固定电路板和后盖的集成卡扣[P].中国专利:CN201272252,2009-07-15.