基于CAN/LIN总线的汽车通信网络设计与实现AET

20世纪80年代末,德国博世公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发了一种串行通信协议CAN,并使其成为国际标准(ISO11898)。到目前为止,世界上已拥有20多家CAN总线控制器芯片生产商,110多种CAN总线协议控制器芯片和集成CAN总线协议控制器的微控制器芯片。

LIN网络是一种低成本的串行通讯网络,用于实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN的目标是为现有汽车网络(例如CAN总线)提供辅助功能。因此,LIN总线是一种辅助的总线网络。在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合,比如智能传感器和制动装置之间的通讯使用LIN总线可大大节省成本(为CAN总线所需成本的1/3~1/2).目前LIN已经成为国际标准,被多数整车厂商和配件厂商所接受。

CAN总线通信协议---J1939通信协议

J1939协议以CAN2.0B为基础,是CAN总线的应用层协议。J1939协议将CAN标识符划分为如下几个部分:优先级(P)、数据页(PGN)、协议数据单元(PDU)格式、PDU特定域(PS)和源地址(SA).J1939/71应用层文档定义了车辆控制的各种参数及命令的PGN.表1为J1939的报文格式。

LIN总线通信协议

LIN协议是一种建立在通用的SCI或UART硬件接口上、用于将车辆中分布的智能传感器和执行器连接到车内主控制器的单总线(12V)串行通信协议。

通过LIN总线传输的实体为帧。一个报文帧由帧头以及回应(数据)部分组成。在一个激活的LIN网络中,通讯通常由主节点启动,主节点任务发送包含有同步间隙的报文头、同步字节以及报文标志符(ID).一个从节点的任务通过接收并过滤标志符被激活,并启动回应报文的传送。回应中包含了1到8个字节的数据以及一个字节的校验码。图1为LIN协议帧结构.

总体通信网络设计

整车通信网络设计

如图2所示,文中将数据传输速率较高的CAN总线(1Mbps)用于B、C类网络,其控制对象为:发动机控制器、自动变速器、驱动防滑系统、牵引力控制系统、ABS/ASR、安全气囊控制器及组合仪表信号的采集系统等。LIN总线用于A类系统,最高传输速率可达20kbps.其控制对象主要为:前后车灯控制开关、电动座椅开关、中央门锁与防盗控制开关、后视镜、空调、车窗控制开关等。这些控制对象对信息传输的实时性要求不高,但数量较多。采用LIN总线可提高抗干扰能力、增加总线传输距离、降低成本。以门窗控制为例,在车门上有门锁、车窗玻璃开关、车窗升降电机、操作按钮等,只需一个LIN网络就可以实现。

CAN总线和LIN总线相互独立,通过中央控制器实现资源共享并进行数据交换。中央控制器是整车管理系统的核心,它同时也是CAN总线和LIN总线的网关服务器,它的主要功能就是对各种信息进行分析处理并发出指令,协调汽车各控制单元及电器设备的工作。

接口设计

整车通信网络是由许多CAN节点和LIN节点通过CAN总线和LIN总线连接组成的一个局域网,因此接口设计十分重要。

目前从事CAN总线及LIN总线芯片开发和制造的厂商很多,如PHILIPS,FREESCALE,ONSEMI,TI等,设计人员可以根据自身需要选择不同的芯片组合。这里中央控制器选择了FREESCALE的MC68HC908AZ60芯片。该芯片是专为汽车电子应用设计的功能强大的8位单片机,内部集成了低速CAN控制器,支持CAN2.0A/2.0B,具有一个SCI模块。该芯片除了完成LIN网络与CAN网络的通信连接外,还兼有其它的控制功能。

CAN智能节点选择PHILIPS器件:PCA82C250作为CAN收发器;CAN节点的MCU选用P89C591,因P89C591内部集成有CAN控制器(有PeliCAN接口),所以没有再选择CAN控制器,其连接图如图4所示。设计人员也可以选用微控制器+外接CAN控制器这样的连接法。

PCA82C250提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。在低速和总线长度较短时,一般采用斜率控制方式,以限制上升和下降斜率,降低射频干扰,斜率可通过调节由引脚8至地连接的电阻进行控制。通信信号传输到导线的端点时会发生反射,反射信号会干扰正常信号的传输,因而总线两端需接终端电阻,以消除反射信号。其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。

总结

基于CAN总线A类车身控制在汽车上已有广泛应用。随着车上总线节点的增加及高性能系统向中、低档汽车的发展,CAN总线相对较高的实现成本就成为一种障碍。与CAN相比,LIN节点的通信成本是CAN的1/3~1/2,具有较明显的成本优势。文中的汽车通信网络将LIN应用于车身系统,既实现了应有的网络控制功能,又降低了开发、生产、服务的成本,具有较高的实用性。

THE END
1.CAN协议can通信的最快速率是多少CAN就是为了让ECU进行通讯而设计。组成局域网进行通讯。 现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。CAN在欧洲是汽车网络的标准协议。 https://blog.csdn.net/qq_45578181/article/details/135438406
2.汽车中的CAN总线是什么?CAN协议主要用于汽车中各种不同元件之间的通信,以此取代昂贵而笨重的配电线束,该协议的健壮性使其同样https://www.zhihu.com/question/657825185/answer/42734649043
3.5分钟掌握CCP/XCP协议:深入解析其在汽车开发测试和车载标定中的处理CAN总线上的多个节点 闪存编程 即插即用 资源保护(数据采集和校准) 协议详解 CCP是一种主从模式应用,CCP主节点通过向从节点发送命令来开始通信。一条CAN总线上可以连接多个从节点。CCP使用通用的命令进行数据采集,并使用简单的内存处理机制进行数据校正。这两种资源相互独立,因此可以同时使用。 https://www.bilibili.com/read/cv40008002
4.面向汽车的CAN通信协议can总线是为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。对于汽车工业而言,它的实时性、灵活性、可靠性、低成本以及良好的故障珍断和纠错能力都有着很大的吸引力及市场空间。can作https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwNjU4MDQ3NQ==&mid=2247569157&idx=1&sn=447a1f706658b8a513b7d2e799c8c571&chksm=971cf091a06b7987ae2f82584ca95e61cfc9dcb170e26ee984cc7c8b3a63deff02f995cfd921&scene=27
5.基于CCP协议的汽车ABS标定系统CAN通信模块的研发图6即为在本文开发的基于CCP协议的汽车ABS标定平台基础上,进行实时标定的一个界面。标定平台中修改的标定参数可以通过CCP协议的标定系统通过CAN通信模块实时地传递给ABS ECU中,再次进行验证,验证的结果通过检测曲线实时反映出来。通过多次的标定修改,最终达到理想的控制效果,省去了修改控制参数后再烧写入ECU的繁琐过程,大https://www.zaoche168.com/auto/_01-ABC00000000000174405.shtml
6.商用车控制系统局域网络(CAN)通信协议CAN是Controller Area Network(控制器局域网络)的缩写,是ISO国际标准化组织的串行通信协议。由德国电气商博世公司在1986 年率先提出。此后,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化。现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。 CAN协议经过ISO标准化后有两个标准:ISO11898标准和ISO11519-2标准。其中ISO11898是针对通信速率https://www.iteye.com/resource/ywmsdai-11146202
7.汽车can协议是什么CAN(Controller Area Network)协议是一种汽车内部通信协议,主要用于车辆各种控制模块之间的数据交换。它以多路复用的方式在两条总线上传输信息,一条是双向的数据总线,另一条是单向的故障检测总线。 CAN协议的优点包括: 1. 可靠性高:CAN协议具有错误检测和错误恢复功能,可以保证数据的完整性。 2. 实时性好:CAN协议支https://m.yiche.com/baike/285604.htm
8.电动汽车上CAN报文解析符兴锋,电池管理系统CAN信号不同步对于电动汽车控制策略与安全性的影响分析 赵春明,基于CAN总线的电动汽车分布式控制系统的故障诊断研究 李芳,电动汽车动力总成系统控制器局域网(CAN)总线通信协议 钟文浩,电动汽车CAN报文的解析及应用 周竹朋,基于CAN总线的新能源汽车通信网络设计 https://www.eet-china.com/mp/a212040.html
9.车辆网络安全架构——安全通信协议Tesla Model S攻击(2016年):黑客通过CAN总线入侵了特斯拉Model S,实现了远程控制车辆的各种功能。 LIN (Local Interconnect Network): LIN协议用于车辆中低速数据传输,如门控、照明和仪表板等。LIN本身并没有提供强大的安全性,因此在需要更高安全级别的应用中,可以结合其他安全通信协议使用。 https://www.51cto.com/article/758843.html
10.CAN系列协议和以太网协议在汽车电子中的应用出品|汽车电子与软件 本文旨在深入探讨现代汽车电子系统中关键的通信协议,包括CAN(Controller Area Network)、CAN FD(Flexible Data-Rate)、CAN XL(Extended Length)、以及以太网协议,并分析它们在汽车应用中的具体表现和优势。 #01CAN系列协议和以太网协议介绍 https://www.elecfans.com/d/6229188.html
11.《商用车控制系统局域网络(CAN总线)通信协议》.pdf《商用车控制系统局域网络(CAN 总线 )通信协议》 编制说明 一、 任务来源 本标准是根据国家质量监督检验 检疫总局国家标准制修订计划 T-5 号进行编制。 二、 制定的目的、意义 随着汽车行业越来越重视汽车安全、环保等问题,大大促进了新技术的开 发运用,越来越多的电子技术应用到汽车上,如电喷、ABS 、电子点火https://max.book118.com/html/2017/0316/95718182.shtm
12.密码技术在车联网安全中的应用与挑战CAN协议是车辆应用中最常见的车载通信协议,但CAN协议中缺乏加密技术,可能导致数据泄露,同时CAN总线对传输错误进行完整性验证的CRC功能,可能造成数据被恶意注入,破坏完整性。 车联网CAN总线架构示意 数字钥匙是随着车辆智能化变革出现的,可以让车主通过智能手机、可穿戴设备等解锁车辆,并对车辆进行相关操作。它的出现虽然https://gat.zj.gov.cn/art/2022/5/30/art_1229442537_59087083.html
13.新品发布茂睿芯推出高速CANFD收发器MCAN1042,车规级±70V耐压4、支持CAN FD协议 MCAN1042符合ISO11898-2:2016标准,可支持5Mbps的灵活数据速率(Flexible Data-Rate)。 六、典型应用 七、MCAN1042选型表 MCAN1042的推出能有效应对如今汽车内部越发复杂的CAN数据通信,在有限的车辆空间中保证CAN收发器的可靠性,助力汽车控制智能化!https://www.dongchedi.com/article/7277749259691999802
14.汽车诊断—CANBUS协议2.1 CAN-BUS协议中帧的类型分为单帧,首帧,连续帧和流控制帧,后三种可以组成多帧,当单帧发不完命令时,这时候就需要发多帧。N_PCI为协议控制信息,N_Data为诊断数据 帧类型 N_PCI A.单帧:SF,SF_DL不超过7个byte; B.首帧:FF,又称第一帧,FF_DL最大为4095byte,即为1F FF时; https://www.jianshu.com/p/63aaebff1548
15.基于正则表达式与多叉树的DBC网络协议解析方法在之前的研究中,也有采用XML作为CAN网络协议的描述文件[2],这种方法是将协议内容录入到XML文件中,利用了XML格式解析的方便性,但是并没有根本解决工作量大且录入容易出错的问题。 DBC数据文件由德国Vector公司发布,它是一种汽车CAN网络协议描述文件,里面大量的字符映射了各逻辑节点信息及相互之间的通信规则。相较于http://qks.cqu.edu.cn/html/cqdxzrcn/2022/8/20220808.htm