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1、 毕 业 设 计论 文题 目：基于光纤的汽车CAN总线研究系 别：电子信息科学系专 业：电子信息科学与技术班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承当。作者签名： 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保存并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位
2、论文的全部或局部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、 保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、 不保密。请在以上相应方框内打“作者签名： 导师签名： 摘要本文提出了基于SJA1000 CAN控制器的Fiber-CAN接口和CAN通信的设计。采用光纤作为传输介质提高了CAN通信网抗干扰能力。详细分析了Fiber-CAN通信的接口设计的可行性，并设计出了点对点网络通信的Fiber-CAN接口。其主要有单片机控制局部、单片机外设局部和CAN通信接口局部组成。单片机和其外设共同工作产生了CAN通信所传输的信息，另一个节点通过显示局部显示通
3、信的结果。Fiber-CAN通信的光电转换局部采用了SDH收发一体的光电转换模块，比拟容易的实现了光纤接口局部，减少了设计的复杂程度，并提高系统的性能。光纤的使用不仅大大提高通信的抗干扰能力，而且增大了节点间的传输距离。本设计方案应用于汽车总线，能在汽车中极其恶劣的现场稳定的传输汽车各个部件的参数，完成各个局部协调合作的任务。关键词：汽车总线；光纤；CAN控制器；Fiber-CANAbstractThis article proposed based on SJA1000 CAN controller Fiber-CAN interface and the correspondence des
4、ign. The optical fiber used to sharpen the CAN communications network antigambling ability as the transmission medium. Detailed subdivided Fiber-CAN correspondence connection design feasibility, and designed point-to-point network correspondence Fiber -CAN connection. It mainly has outside the monol
5、ithic integrated circuit control section, the monolithic integrated circuit supposes partially with the CAN correspondence connection partial compositions. The monolithic integrated circuit and besides supposed works together has had the CAN message center transmission information, another pitch poi
6、nt through demonstration partial demonstrations correspondence result. Fiber-CAN correspondence photoelectricity transformed partially uses SDH to receive and dispatch a body the photoelectricity transformation module, to have been partial compared with the easy realization optical fiber connection,
7、 reduced the design complex degree, and enhanced the system the performance. The optical fiber use not only enhances the correspondence greatly the antigambling ability, moreover has increased the pitch point transmitting range. This design proposal applies in the automobile bus line, can in the aut
8、omobile the extremely bad scene stable transmission automobile each part parameters, complete each part of coordinated cooperation the duty.Key words: Automobile bus line; Fiber; CAN controller; Fiber -CAN目 录第一章 概述1第二章 汽车总线技术32.1 汽车网络技术的开展历史32.2 汽车网络技术的作用32.3汽车网络技术的开展趋势4在汽车应用中迅速普及42.3.2 高速 、实时、容错网络控
9、制技术42.3.3 多媒体、高带宽的网络4丰富的软件设计52.3.5 统一网络协议52.4 车用网络的拓扑结构52.4.1 总线拓扑52.4.2 星型拓扑62.4.3 环形拓扑62.5汽车CAN总线72.5.1 CAN总线的特点72.5.2 CAN总线技术的优点8第三章 方案比照93.1Wire-LIN，Wire-CAN93.1.1 Wire-LIN93.1.2 Wire-CAN103.2 Fiber-CAN103.2.1 Fiber-CAN节点113.2.2 光纤的选择113.2.3 Fiber-CAN的网络拓扑结构123.3方案选择12第四章 系统硬件设计134.1系统设计的根本任务134
10、.2系统的硬件外设原理设计134.2.1 CAN控制器SJA1000134.2.2 控制器原理图154.2.3 CAN光纤接口原理164.2.4 CPU、RAM 扩展和ROM扩展局部174.3系统的硬件外设PCB设计234.3.1 PCB设计中的流程和抗干扰措施234.3.2 PCB制作27第五章 系统CAN通信软件设计295.1 BasicCAN节点的主程序设计295.2程序设计说明31系统宏定义315.2.2 CAN接口配置子程序34自动发送37第六章 系统的安装及测试设计386.1 PCB板的安装386.2PCB板的测试38焊接测试38单元测试39CAN接口通信测试396.3系统的改良4
11、0结束语42致谢43参考文献44附录A主要模块源代码45附录BPCB板设计截图69第一章 概述在当今的中高档汽车中都采用了汽车总线技术。汽车总线为汽车内部各种复杂的电子设备、控制器、测量仪器等提供了统一数据交换渠道。一些汽车专家认为，就像在20世纪70年代引入集成电路、80年代引入微处理器一样，近10年来数据总线技术的引入也将是汽车电子技术开展的一个里程碑。20世纪90年代以来，汽车上由电子控制单元(ECU)控制的部件数量越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置、平安气囊装置、电控门窗装置、主动悬架等等。随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，车上的ECU数量越来越多。因此，一种新的概念
12、-车上控制器局域网络CANController Area Network的概念也就应运而生了。CAN最早是由德国BOSCH公司为解决现代汽车中的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种数据通信协议，按照ISO有关标准，CAN的拓扑结构为总线式，因此也称为CAN总线。CAN协议中每一帧的数据量都不超过8个字节，以短帧多发的方式实现数据的高实时性；CAN总线的纠错能力非常强，从而提高数据的准确性；同时CAN总线的速率可到达1M bit/s，是一个真正的高速网络。总之，将CAN总线应用在汽车中使用有很多优点： (1)用低本钱的双绞线电缆代替了车身内昂贵的导线，并大幅度减少了用线数量；提高可靠性,平安
13、性、降低本钱。 (2)具有快速响应时间和高可靠性，并适合对实时性要求较高的应用如刹车装置和气囊；控制平台、信息平台、驾驶平台的互连根底。 (3)CAN芯片可以抗高温和高噪声，并且具有较低的价格，开放的工业标准。在现代轿车的设计中，CAN已经成为必须采用的装置，奔驰、宝马、群众、沃尔沃、雷诺等汽车都采用了CAN作为控制器联网的手段。据报道，中国首辆CAN网络系统混合动力轿车已在奇瑞公司试装成功，并进行了初步试运行。在上海群众的帕萨特和POLO汽车上也开始引入了CAN总线技术。但总的来说，目前CAN总线技术在我国汽车工业中的应用尚处于试验和起步阶段，绝大局部的汽车还没有采用汽车总线的设计，因而存在
14、着不少弊端。比方，众所周知汽车的核心设备就是发动机，发动机的运行参数，例如发动机转速、机油压力、冷却剂温度等等是和汽车驾驶是紧密相关的。传统汽车仪表的设计方法是：通过放置在汽车部件如发动机内部的传感器，将机械信号转换成电信号，如电压、电流、脉冲信号，再经过D/A转换或计数器等，将电信号转换成可视的指针信号显示在模拟仪表盘上。随着汽车总线技术的开展，不少进口的发动机已经不再直接向外提供传感器信号，而改用CAN总线通信接口。一旦发动机出现故障时，由于缺乏基于CAN总线的测试维修设备，目前我们的维修人员使用的方法只能是在发动机上钻孔，将传感器直接放进发动机内部进行测量，操作繁琐、设备复杂，且不利于保
15、护发动机的整体结构。又比方，现有的局部汽车仪表使用了专用的总线设计，由于硬件标准不统一，通信协议也不兼容，为甲公司汽车生产的仪表完全不能在乙公司的汽车上使用，生产本钱难以降低、故障维修很不方便。如果能将各种专用总线统一到CAN总线标准上来，就可以解决问题。再比方，在手动挡汽车中，驾驶员的换挡是依照经验进行的，有可能发生应该加高挡位而没能及时加挡的情况，即低档高速行驶，既不利于降低油耗，又容易造成汽车传动部件磨损。如果能实现自动换挡提示，车辆就能始终保持在经济时速行驶。根据ISO(国际标准化组织)定义的OSI模型，CAN协议定义了物理层及数据链路层标准，这为不同的汽车厂商制定符合自身需要的应用层协议提供了很大的便利。如果需要建立更加完善的系统，还需要在CAN的根底上选择适宜的应用层协议。如CANOpen、DeviceNet、SAE J1939等。现代汽车
