保证CAN运行稳定的核心设计与测试
基于车联网的车辆远程控制系统设计
基于车联网的车辆远程控制系统设计张东伟;王文扬;杜明星;魏克新【摘要】围绕当前智慧交通和信息技术领域的研究发展趋势,研究并设计了一种基于车联网的车辆远程控制系统.在给出系统总体结构设计的基础上,介绍了系统中车辆云服务平台的搭建及车载终端的硬件设计方案和功能实现,并在移植Linux系统的基础上设计了车载终端软件结构,重点介绍了应用层多线程的设计思路和线程间通信与同步的方法.经过实验测试,系统运行稳定可靠,实现了对车辆的远程控制及信息交互.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2017(039)009【总页数】5页(P67-71)【关键词】车联网;云服务器;车载终端;Linux;远程控制【作者】张东伟;王文扬;杜明星;魏克新【作者单位】天津理工大学,天津 300380;中国汽车技术研究中心,天津 300300;天津理工大学,天津 300380;天津理工大学,天津 300380【正文语种】中文【中图分类】TP2710 引言随着社会的发展,汽车保有量持续增长,汽车已经变成人们除“家与办公室”以外的第三个重要空间。
继智能家居之后,作为日常出行的主要交通工具,人们越来越关注车辆操控的智能化与便捷性。
然而现有大多数交通信息服务系统存在着信息采集有限、分析处理简单、传输发布不及时等问题,未能实现交通系统的充分协调与优化。
车联网的出现为车辆的智能化控制提供了有效的契机,车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础,按照约定的通信协议和数据交互标准,在车-车、车辆与互联网之间,进行无线通信和信息交换,以实现智能交通管理控制、车辆智能化控制和智能动态信息服务的一体化网络[1]。
本文研究并设计的一种基于车联网的车辆远程控制系统能够实现对入网所有车辆的属性信息和动、静态信息进行实时查询和利用,并根据不同需求对整合网络内的车辆主动实施信息共享、智能化管理和控制[2,3],并为用户提供实时准确的车辆信息、路况信息、车辆位置信息和多元化的流媒体服务。
基于CAN总线的车身控制模块
基于CAN总线的车身控制模块一、本文概述随着汽车技术的快速发展,车身控制模块作为汽车智能化和电气化的核心组件,其重要性日益凸显。
基于CAN(Controller Area Network)总线的车身控制模块通过实现车辆各个系统之间的实时信息交换,为车辆的安全性、舒适性和能效提供了强有力的保障。
本文将对基于CAN总线的车身控制模块进行深入探讨,从基本原理、系统设计、关键技术及应用案例等多个方面进行详细阐述。
我们将首先介绍CAN总线的基本特性及其在车身控制领域的应用优势,随后分析车身控制模块的功能需求及设计要求,并重点讨论在CAN总线架构下如何实现高效、稳定的车身控制系统。
我们将通过实际案例来展示基于CAN总线的车身控制模块在实际车辆中的应用效果,以期为相关领域的研究和开发提供参考和借鉴。
二、CAN总线技术原理CAN(Controller Area Network)总线是一种广泛应用于汽车和工业领域的串行通信协议。
其技术原理基于差分电压信号进行数据传输,通过两条信号线CAN_High和CAN_Low构成差分电压。
在逻辑“1”时,CAN_High线电平高于CAN_Low线,在逻辑“0”时,CAN_High线电平低于CAN_Low线。
这种差分信号传输方式具有较强的抗干扰能力,能在汽车这样电磁环境复杂的场合下实现稳定、可靠的数据通信。
CAN总线采用多主站工作方式,网络中的任意节点都可以在任意时刻主动向其他节点发送信息,而不必等待其他节点的响应。
这种通信方式大大提高了数据传输的实时性和灵活性。
CAN总线还采用了短帧结构,每帧数据长度最多为8字节,传输时间短,受干扰的概率低,更适合在电磁环境复杂的汽车中使用。
CAN总线协议定义了两种类型的帧:数据帧和远程帧。
数据帧用于发送节点向接收节点发送数据,远程帧用于发送节点请求接收节点发送数据。
CAN总线还定义了错误帧、过载帧和帧间隔等类型的帧,用于处理通信过程中的错误和过载情况。
CAN总线网络设计
1 引言can(controller area network)即控制器局域网络,最初是由德国bosch公司为解决汽车监控系统中的自动化系统集成而设计的数字信号通信协议,属于总线式串行通信网络。
由于can总线自身的特点,其应用领域由汽车行业扩展到过程控制、机械制造、机器人和楼宇自动化等领域,被公认为最有发展前景的现场总线之一。
can总线系统网络拓扑结构采用总线式结构,其结构简单、成本低,并且采用无源抽头连接,系统可靠性高。
本设计在保证系统可靠工作和降低成本的条件下,具有通用性、实时性和可扩展性等持点。
2 系统总体方案设计整个can网络由上位机(上位机也是网络节点)和各网络节点组成(见图1)。
上位机采用工控机或通用计算机,它不仅可以使用普通pc机的丰富软件,而且采用了许多保护措施,保证了安全可靠的运行,工控机特别适合于工业控制环境恶劣条件下的使用。
上位机通过can总线适配卡与各网络节点进行信息交换,负责对整个系统进行监控和给下位机发送各种操作控制命令和设定参数。
网络节点由传感器接口、下位机、can控制器和can收发器组成,通过can收发器与总线相连,接收上位机的设置和命令。
传感器接口把采集到的现场信号经过网络节点处理后,由can收发器经由can总线与上位机进行数据交换,上位机对传感器检测到的现场信号做进一步分析、处理或存储,完成系统的在线检测,计算机分析与控制。
本设计can总线传输介质采用双绞线。
图 1 can总线网络系统结构3 can总线智能网络节点硬件设计本文给出以arm7tdmi内核philips公司的lpc2119芯片作为核心构成的智能节点电路设计。
该智能节点的电路原理图如图2所示。
该智能节点的设计在保证系统可靠工作和降低成本的条件下,具有通用性、实时性和可扩展性等特点,下面分别对电路的各部分做进一步的说明。
图2 can总线智能网络点3.1 lpc2119处理器特点lpc2119是philips公司推出的一款高性价比很处理器。
手把手教你设计CAN总线系列讲座(2)
手把手教你设计CAN总线系列讲座(2)—CAN总线智能节点的设计在远程测控系统中,都要通过传感器或其他测量装置获取环境或相关的输入参数,传送到处理器,经过一定的算法,做出相应的控制决策,启动执行机构对系统进行控制,基于CAN总线的测控系统将单个测控设备变成网络节点,将控制系统中所需的基本控制、运行参数修改、报警、显示和监控等功能分散到各个远程节点中。
因此总线上的节点应该具有总线通信功能和测控功能,这必然离不开微处理器。
我们把具有这类功能的节点叫智能节点。
1 CAN网络节点结构和SJA1000的应用结构图一般把每个CAN模块分成不同的功能块。
这里以分布式恒温控制节点构成的CAN图1 CAN总线控制网络结构图控制网络为例(如图1所示),分析一下基于CAN总线的分布式网络节点的结构。
CAN节点由微处理器、CAN控制器SJA1000、光耦6N137模块和CAN驱动器82C50构成。
CAN控制器SJA1000执行在CAN规范里规定的完整的CAN协议,用于报文的缓冲和验收过滤,负责与微控制器进行状态、控制和命令等信息交换;在SJA1000下层是CAN收发器PCA82C50,它为CAN控制器和总线接口,它控制从CAN控制器到总线物理层或相反的逻辑电平信号,提供对总线的差动发送和对CAN控制器的差动接收功能。
光耦6N137起隔离作用。
图2 SJA1000的结构图所有这些CAN模块都由微处理器控制,它负责执行应用的功能,负责控制执行器(比如加热设备)、读传感器(比如温度)和处理人机接口。
如图2是SJA1000的应用结构图。
在CAN规范里,CAN核心模块控制CAN帧的发送和接收。
接口管理逻辑负责连接外部微处理器,该控制器可以是单片机、DSP或其他器件。
经过SJA1000复用的地址/数据总线访问寄存器和控制读写选通信号。
SJA1000的发送缓冲器能够存储一个完整的报文(扩展的或标准的)。
当微处理器初始化发送接口管理逻辑,CAN核心模块就会从发送缓冲器读CAN报文。
基于Vector总线设备的CAN总线测试方法概述
基于Vector总线设备的CAN总线测试方法概述CAN(Controller Area Network)总线是一种用于在汽车和工业设备等场景中连接多个设备的网络协议。
作为现代车辆电子系统和工业控制系统的核心,CAN总线已被广泛应用于各种汽车控制模块、传感器和执行器。
为了确保CAN总线系统的正常运行,测试方法变得非常关键。
在CAN总线测试中,Vector总线设备是其中一个非常重要的组成部分。
本文将简要介绍Vector总线设备的CAN总线测试方法概述。
Vector公司是CAN总线测试领域的领军者,他们的硬件和软件可以广泛应用于汽车和工业领域的CAN总线系统中。
这些设备和软件旨在帮助工程师对CAN总线进行测试和诊断,以确保系统稳定和行为正确。
下面是Vector总线设备的CAN总线测试方法概述。
首先是CAN总线的物理层测试。
这一层测试涉及到CAN总线的传输介质和电气特性等方面的测试。
物理层测试是必要的,因为如果总线的物理层存在任何问题,将会导致CAN总线系统的故障或不稳定。
在测试物理层时,可以使用Vector的CAN中继器或CAN分析仪等工具来监视和记录CAN总线信号,并确保线路质量符合CAN总线协议的标准。
接下来是CAN总线数据链路层测试。
这一层测试主要是测试总线的数据传输和错误处理能力。
在这层测试中,需要通过CAN总线上的一些命令和信息来验证数据和错误的传输。
可以使用Vector的CANoe或CANalyzer等工具进行这层测试。
在 CAN总线数据链路层测试中,可以使用Vector的CANoe或CANalyzer等工具进行这层测试。
最后是CAN总线应用层测试。
这层测试主要是验证总线应用程序的逻辑正确性。
在这层测试中,需要对CAN总线向应用程序发送数据和应用程序向总线发送响应请求进行测试。
这可以使用Vector的CANoe或其他测试工具来实现。
在使用Vector总线设备进行CAN总线测试之前,需要进行全面的测试规划和准备工作,包括定义测试目标、测试方案、测试路线、测试模型以及测试数据等。
canopen中的tpdo的测试验证方法
canopen中的tpdo的测试验证方法【实用版3篇】篇1 目录一、介绍1.1 canopen中的tpdo的概念1.2 canopen中的tpdo的应用二、测试验证方法2.1 测试验证的步骤2.2 测试验证的注意事项三、结论3.1 测试验证的意义3.2 测试验证的未来发展篇1正文canopen是一种开放式互联通信框架,主要用于工业自动化领域。
在canopen中,tpdo(Transaction Processor Option 0/1)是一种特殊的设备,可以作为主站使用,负责数据的收集和传输。
为了确保tpdo设备的安全稳定运行,我们需要进行有效的测试验证。
以下介绍一种常见的测试验证方法。
首先,我们需要进行硬件连接的确认。
tpdo设备需要与canopen总线进行连接,因此我们需要确保设备与总线之间的连接稳定可靠。
同时,我们需要检查设备的电源供应是否正常,以确保设备能够正常工作。
接下来,我们需要进行软件配置的确认。
tpdo设备的软件配置包括设备地址、波特率等参数的设置。
我们需要通过调试工具来检查设备的软件配置是否正确,以确保设备能够正确地与总线进行通信。
在进行测试验证时,我们需要按照以下步骤进行:1.发送正确的命令码和参数,以测试tpdo设备的响应是否正常。
2.发送错误的命令码和参数,以测试tpdo设备是否能够正确地识别并返回错误信息。
3.发送大量的数据,以测试tpdo设备的传输速率和数据完整性。
4.进行频繁的读写操作,以测试tpdo设备的稳定性和可靠性。
在进行测试验证时,我们需要注意以下几点:1.确保测试环境的安全可靠,以避免意外情况的发生。
2.注意测试数据的保密性,以避免数据泄露。
3.注意测试数据的完整性,以避免数据损坏。
篇2 目录I.引言A.Canopen及TPDO简述B.测试验证方法的意义II.TPDO的理论基础与组成A.TPDO的原理B.TPDO的组成部分III.TPDO的测试验证方法A.硬件准备B.软件准备C.测试流程IV.测试结果与分析A.测试结果展示B.结果分析篇2正文Canopen是一种广泛应用于工业自动化领域的开放式现场总线协议,旨在实现设备间的快速通信和控制。
基于CAN总线的智能控制器设计
基于CAN总线的智能控制器设计随着科技的不断发展,智能控制器在工业自动化中的应用越来越广泛。
CAN(Controller Area Network)总线作为一种高效可靠的通信协议,被广泛应用于智能控制器的设计中。
CAN总线是一种串行通信协议,具有高速传输、抗干扰能力强等特点。
它最初是由德国BOSCH公司提出的,用于汽车电子系统的通信。
随着其优越性能的认可,CAN总线逐渐在其他领域的智能控制器中得到应用。
智能控制器是一种能够根据外部环境和用户需求自主调节的控制设备。
它通过传感器采集环境信息,并通过CAN总线与执行器进行通信,实现对设备的控制。
在智能控制器中,CAN总线充当了数据传输的核心角色。
基于CAN总线的智能控制器设计包括硬件和软件两个方面。
在硬件设计中,首先需要选取合适的微控制器作为控制器核心,然后进行外围电路的设计,包括CAN总线收发器、传感器接口电路、执行器驱动电路等。
这些电路的设计需要考虑到CAN总线的特性,确保数据的稳定传输。
在软件设计中,首先需要编写CAN总线通信协议的驱动程序,实现与其他设备的通信。
其次,根据具体的控制需求,设计相应的控制算法,通过CAN总线将控制指令发送给执行器。
同时,还需要编写数据采集程序,将传感器采集到的数据通过CAN 总线发送给上位机或其他设备。
基于CAN总线的智能控制器设计具有许多优势。
首先,CAN总线具有较高的传输速率和较低的误码率,可以满足实时性和可靠性要求。
其次,CAN总线支持多节点通信,可以实现多个智能控制器之间的数据交互。
最后,CAN总线的抗干扰能力强,可以在复杂的工业环境中稳定运行。
综上所述,基于CAN总线的智能控制器设计是一种有效的解决方案。
它通过充分利用CAN总线的特性,实现了智能控制器的高效、可靠和稳定运行。
随着科技的不断发展,基于CAN 总线的智能控制器设计将在工业自动化中发挥更加重要的作用。
基于Vector工具链的CAN总线自动化测试
基于Vector工具链的CAN总线自动化测试周琪【摘要】CAN总线作为实现ECU节点间数据交互的主体,由于其总线长度、总线负载、终端电阻各不相同,可能导致无法针对实际工况进行优化.为了提高数据通信的可靠性,通过Vector工具链开发了一套自动化程度高、可靠性高、通用性强、开放性好的自动化测试系统,帮助开发人员和测试人员尽可能准确地定位故障,提出优化改进的方法和措施,从而提高开发效率.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】4页(P110-113)【关键词】CAN总线;自动化测试;CAPL;Vector【作者】周琪【作者单位】东华大学旭日学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】U467.3CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)10-110-04 随着机载电子系统功能和复杂性的提高,大量的数据信息需要传输,并得到及时的处理,以往所采用的点对点式的通信方式已不能满足系统实时性的要求,同时也导致了布线的复杂性,增加了飞机的重量。
总线技术的出现更好地解决了节点越多,传输效率越低的问题。
它不仅便于合理配置系统资源,优化系统设计,提供系统备份冗余通道,而且也使得飞机上的布线简单,减轻了飞机的重量。
CAN总线是20世纪80年代初德国Bosch公司为解决现代汽车中众多控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行通信协议。
从20世纪90年代到现在,CAN总线技术高性能和可靠性得到认可后,应用范围也逐渐扩展到控制、机械、纺织等行业。
随着CAN总线相关技术的日趋成熟,以及车载平台与机载平台在某些方面的相似性,其在航空领域的应用逐渐得到重视,近年来国外的主要飞机制造商已经开始把CAN总线应用到飞机上,使飞机产品在性能改进的同时具有更高的经济性。
本文详细采用Vector工具链中的设备基于CAPL语言开发了一套CAN总线自动化测试系统,帮助开发人员和测试人员尽可能准确地定位故障,提出优化改进的方法和措施,从而提高开发效率。
can总线电路设计
can总线电路设计摘要:1.CAN 总线电路设计概述2.CAN 总线电路的组成部分3.CAN 总线电路的设计流程4.CAN 总线电路的常见问题及解决方法5.总结正文:一、CAN 总线电路设计概述CAN 总线(Controller Area Network)是一种常用于车辆和工业控制领域的通信协议,其主要特点是多主控制器、高可靠性、实时性、高抗干扰能力和低成本。
CAN 总线电路设计是指在硬件层面实现CAN 总线通信的过程,主要包括CAN 控制器、CAN 总线驱动器、CAN 总线收发器等组成部分。
二、CAN 总线电路的组成部分1.CAN 控制器:CAN 控制器是CAN 总线电路的核心部分,负责处理CAN 总线通信的逻辑和数据传输。
常见的CAN 控制器有Microchip 的MCP2510、STMicroelectronics 的STM32 等。
2.CAN 总线驱动器:CAN 总线驱动器负责将CAN 控制器输出的信号转换为适合在总线上传输的信号,同时也能将总线上的信号转换为CAN 控制器能识别的信号。
常见的CAN 总线驱动器有TJA1020、MCP2003 等。
3.CAN 总线收发器:CAN 总线收发器负责处理CAN 总线上的物理层通信,包括信号的放大、整形、滤波等功能。
常见的CAN 总线收发器有MCP2020、TJA1021 等。
三、CAN 总线电路的设计流程1.确定设计需求:根据实际应用需求,确定CAN 总线通信的节点数量、通信速率、传输距离等参数。
2.选择合适的CAN 控制器、驱动器和收发器:根据设计需求,选择性能、接口、封装等满足需求的CAN 控制器、驱动器和收发器。
3.电路设计:设计CAN 总线电路的电源、时钟、接地等部分,同时根据CAN 控制器、驱动器和收发器的接口,设计相应的连接线路。
4.程序设计:编写CAN 总线通信的软件程序,包括初始化CAN 控制器、发送和接收数据、错误检测和处理等功能。
CAN总线系统的设计与实现
CAN总线系统的设计与实现CAN(Controller Area Network)总线是一种用于多节点通信的串行通信协议,最初由德国BOSCH公司于1986年开发用于汽车电子系统中。
随着技术的不断发展,CAN总线逐渐应用于各种工业和嵌入式系统中。
在设计CAN总线系统时,首先需要选择合适的CAN控制器。
CAN控制器是实现CAN通信的核心,其功能包括CAN消息的发送和接收、硬件过滤和错误检测等。
常见的CAN控制器芯片有TI的MCP2515、Microchip的MCP2510等。
选择合适的CAN控制器要考虑通信速率、节点数量、工作温度和可靠性等因素。
传输媒介是CAN总线系统中节点之间传输数据的介质。
常用的传输媒介有双绞线、光纤和无线。
双绞线是最常用的传输媒介,其优点是成本低、抗干扰能力较强;光纤适用于传输距离较长和电磁噪声较多的环境;无线传输适用于节点位置变动频繁的场景。
选择传输媒介时要综合考虑通信距离、成本和抗干扰能力等因素。
节点设备是CAN总线系统中实际参与通信的设备。
节点设备的功能包括CAN消息的生成和解析、CAN总线的物理层连接和节点地址的配置等。
节点设备可以是传感器、执行器、控制器等,可以是硬件设备也可以是软件模拟。
在软件方面,CAN总线系统中的核心是CAN协议栈。
CAN协议栈包括物理层、数据链路层和应用层。
物理层负责将CAN消息转化为电信号传输;数据链路层负责CAN消息的错误检测和纠正;应用层负责解析CAN消息的内容并进行相应的处理。
常见的CAN协议栈有CANopen、J1939和DeviceNet等。
在设计CAN总线系统时需要考虑以下几个方面:1.系统拓扑结构:包括总线结构和节点分布。
总线结构可以是总线型、星型或树型;节点分布要考虑节点之间的通信距离和可靠性要求。
2. 通信速率:通信速率是指CAN总线上消息的传输速率,取决于CAN控制器的时钟频率。
通信速率需要根据实际应用需求确定,通常有几百kbps到几十Mbps不等。
can通讯设计电路
can通讯设计电路Can通讯是一种广泛应用于现代工业控制领域的串行通讯协议。
它具有高速传输、抗干扰能力强等优点,成为许多工业设备中常用的通讯方式之一。
在Can通讯系统中,设计一个稳定可靠的通讯电路至关重要。
本文将探讨Can通讯的设计原理和常见的电路方案。
一、Can通讯原理简介Can通讯使用差分信号传输机制,采用了非线性编码方式进行数据传输。
它的核心原理是基于报文的传输和监听机制,所有设备共用一条总线进行数据通信。
Can通讯系统中的每个设备都有可能发送和接收数据,通过标识符来识别不同的数据报文。
Can通讯协议在工业控制领域得到广泛应用,如汽车电子、工厂自动化等领域。
Can通讯的设计包括物理层和协议层两个方面。
物理层主要负责信号的传输和接收,而协议层负责数据的格式和传输规则。
在物理层设计中,电路的稳定性和抗干扰能力是重要的考虑因素。
二、Can通讯电路设计1. 传输线路设计Can通讯使用差分传输线路,即CANH和CANL两根线。
CANH和CANL之间的电压差异表示信息传输的状态。
为了确保稳定的通讯,应采取以下措施:- 使用高质量的传输线材料,如双绞线,以减少电磁干扰的影响;- 在传输线路上添加合适的终端电阻,以匹配传输线和提供良好的信号反射衰减;- 保持传输线的长度适中,避免过长导致信号衰减或过短导致信号反射。
2. 电压转换和隔离为了适应不同的电压水平和隔离通讯环境,Can通讯电路中需要考虑电压转换和隔离电路的设计。
电压转换主要涉及将设备的逻辑电平与Can通讯标准的电压水平匹配,可使用电平转换芯片来实现。
隔离电路则可采用光耦或互感器等元件来实现设备间的电气隔离,以提高系统的安全性和可靠性。
3. 终端电阻在Can通讯线路的两端应添加合适的终端电阻,以匹配传输线和提供良好的信号衰减。
终端电阻的值通常为120欧姆,可以在传输线路末端连接,以减少信号反射和碰撞。
4. 抑制干扰Can通讯线路易受到电磁干扰的影响,为了提高抗干扰能力,可采取以下方法:- 使用屏蔽线材料,如屏蔽双绞线,以减少外界电磁干扰;- 在传输线路上添加滤波器,以过滤高频噪声信号;- 适当布置传输线路,避免与高功率设备或干扰源的靠近。
CAN节点通讯及处理的强度测试设计
0 引 言
C N C n o e A e e o ) A ( ot lr r N t r …总线 又称控 制 局 rl a w k
架产品较多 , 由于这些 产品只考虑 了一般性应用 , 但 其
性能较低 , 连续 帧发送 的帧问隙一般在毫秒级 , 不能满 足高性 能测试 的要 求 , 另外作 为测 试仪器 要求安 全 可 靠、 便携 和易操 作 等。综 合 多方 面 因素 , 者 给 出 了 笔 C N节点通讯强度测试 方案 , 汁并 实现 了基 于单 片 A 设
机 且具有 U B . ’ S 20接 口和 C N双通接 口的高性能 A 数据转发器 。
域 网络 , 早由德 国 B S H公 司推 出 , 于汽 车 内部 最 OC 用 测量 与执行部件 之间的数据通信 , A 已被公认 为 几 CN 种最有前途 的现场 总线之一 。其总线规范 已被 IO国 S 际标准组织 制订 为 国 际标准 。C N总线 通信 的可靠 A 性, 使其在汽车电子 、 空航 天 、 航 工业 现场 等应用 十分 广泛 。而且接 口形式也多样 , 期有 IA、 早 S 并行接 口方
功能。
C N总线接 口电路 、 S A U B接 口电路 、 E R M 电路 、 EP O 终 端设 置电路等 。
选择 Sl o as 司带有 U B . icnL b 公 i S 20片上控制器的
单片机 C 0 l3 0 为主控芯 片, S 20接 口与计 85 F4 … 作 UB . 算机通信 , 采用 N P公 司 SA O 011作 为 C N总线 X J I0 ;. 23 A
中 图分类 号 : P 9 T 33 文献标 识码 : A 文章 编号 :6 3 6 9 ( 0 1 0 — 1 9 0 17 — 2 X 2 l )6 0 8 — 4
某纯电动汽车CAN网络设计
某纯电动汽车CAN网络设计何清华;成艾国【摘要】简要介绍CAN底层协议及其当前应用现状,提出在纯电动汽车基础上CAN总线应用研究的必要性;详细说明某纯电动汽车的CAN网络设计,包括节点设计及网络设计;最后的CANoe测试及实车路试结果均表明:本车cAN网络设计能够达到预期的效果。
%The CAN bottom layer protocol and its present application status are briefly introduced. The necessity of CAN bus application study on PEV is brought forward. The CAN network design for one PEV is particularized, including its node design and network design. The test with CANoe and true running of the vehicle both show that this CAN network design can achieve the anticipative effect.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2012(000)010【总页数】3页(P45-47)【关键词】控制器局域网络;纯电动;节点设计;CAN网络设计【作者】何清华;成艾国【作者单位】湖南大学机械与运载工程学院,湖南长沙410082;湖南大学机械与运载工程学院,湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】U463.6世界能源与环境问题引起越来越多人的关注,各行各业纷纷采取一系列的节能环保措施。
而在汽车行业,人们则把希望寄托于新能源车。
各种研究机构先后对新能源车关键技术进行研究,企业相继开展新能源车的试制,政府出台各项举措,大力支持鼓励新能源车研究与使用。
CAN总线一致被认为是汽车领域最有前途的现场总线。
can 电路设计
can 电路设计
CAN电路设计需要考虑多个方面,包括CAN总线的特性、微处理器的特性、传输速率、传输距离等。
以下是一些CAN电路设计的基本步骤:
1. 确定CAN总线的特性和规格:CAN总线是一种用于汽车和其他工业领域的通信总线,具有高速、可靠、实时性强的特点。
在CAN电路设计中,需要确定CAN总线的特性和规格,包括总线电压、总线电阻、传输速率等。
2. 选择合适的微处理器:微处理器是CAN电路的核心部件,需要选择具有CAN接口的微处理器,并且能够满足CAN总线的传输速率和通信距离的要求。
3. 设计CAN接口电路:CAN接口电路是连接CAN总线和微处理器的桥梁,需要设计合适的接口电路,包括物理接口和逻辑接口。
物理接口需要满足CAN总线的电气特性,逻辑接口需要实现CAN协议的解码和编码。
4. 设计电源电路:CAN电路需要稳定的电源供应,需要设计合适的电源电路,包括电源电压的稳定性和电源电流的限制等。
5. 设计信号隔离电路:CAN总线是一种差分信号传输方式,需要设计合适的信号隔离电路,以防止信号的干扰和损坏。
6. 测试和调试:在完成CAN电路设计后,需要进行测试和调试,以确保CAN电
路的稳定性和可靠性。
需要注意的是,CAN电路设计需要考虑多种因素,包括硬件、软件、通信协议等。
因此,在进行CAN电路设计时,需要综合考虑各种因素,以确保设计的正确性和可靠性。
canopen索引
引言CAN总线由于具有实时性和可靠性高、组网成本低等优点,近年来在汽车工业、楼宇自动化、工厂自动化、机器人控制等领域得到广泛应用。
CANopen协议不仅定义了通信规范,而且为可编程系统、不同器件、接口等设备应用子协议定义了大量的行规。
遵循CAN open协议开发出的设备能实现不同生产厂家的产品间的互操作。
要掌握CANopen协议,重点是对对象字典和设备模型的理解以及对4类通信对象的掌握。
本文先对CANopen协议进行削析,再重点介绍在PICl8F458单片机上开发基于CAN open协议的节点,最后通过温度测控系统实验验证了系统信息传递的可靠性、准确性和实时性。
1 CANopen通信协议简介CANopen协议是CiA协会基于CAN总线定义的应用层协议之一,在各种控制系统中得到了广泛应用。
它以CAN芯片为硬件基础,有效利用CAN芯片所提供的简单通信功能来满足工业控制网络的复杂应用层协议要求。
CANopen网络是主从站(Master—Slave)结构,系统的运行由主站控制,主站可以对127个从设备进行控制,不同设备通过CAN总线进行连接组网。
图1为CANopen设备模型。
CANopen通信协议接口用于提供在总线上收发通信对象的服务,不同CANopen设备间的通信都是通过交换通信对象来完成的。
CANo pen协议中定义了4种通信对象(通信模式),用于对不同作用的信息进行处理:NMT对象(网络管理对象)、SDO对象(服务数据对象)、PDO对象(过程数据对象)、特殊功能对象。
设备对象字典是CANopen协议的核心概念,位于CANopen设备模型中通信层和用户应用层之间,为用户应用层提供接口。
它是一个结构标准化的、有序的对象组,描述了该设备使用的所有数据类型、通信对象和应用对象。
基于CANopen协议的网络系统中每一个设备都要实现一个唯一的对象字典,区别在于设备类型不同其内容则不同。
对象字典中每个对象拥有一个唯一的16位主索引和8位子索引,由此实现对其中各种对象的访问。
can总线电缆技术要求
can总线电缆技术要求
随着现代科技的快速发展,CAN总线电缆技术越来越受到广泛关注和应用。
CAN总线电缆技术是一种可靠、高效的数据传输方式,被广泛应用于汽车、工业控制、航空航天等领域。
为了保证CAN总线电缆技术的稳定性和可靠性,以下是一些技术要求:
1. 抗干扰能力:CAN总线电缆需要具备良好的抗干扰能力,能够抵抗来自外部环境的电磁干扰和噪声。
这样可以保证数据传输的稳定性和准确性。
2. 传输速率:CAN总线电缆需要支持较高的传输速率,以满足现代高速数据通信的需求。
高传输速率可以提高数据传输效率,使系统响应更加迅速。
3. 信号完整性:CAN总线电缆需要确保信号的完整性,防止信号衰减和失真。
信号的完整性对于数据传输的准确性至关重要。
4. 阻抗匹配:CAN总线电缆的阻抗需要与总线控制器和节点设备的阻抗匹配,以减少信号反射和干扰。
5. 可靠性和耐用性:CAN总线电缆需要具备较高的可靠性和耐用性,能够在恶劣环境下长时间工作。
这包括耐高温、耐低温、耐湿度和耐腐蚀等特性。
6. 灵活性:CAN总线电缆需要具备一定的灵活性,以适应不同应用
场景和布线需求。
这样可以提高系统的可扩展性和适应性。
7. 安全性:CAN总线电缆需要具备较高的安全性,能够防止未经授权的访问和数据泄露。
这对于保护系统的安全和数据的机密性非常重要。
CAN总线电缆技术要求的提高,对于现代化的工业控制和汽车电子系统的稳定运行起着重要的作用。
通过不断改进和创新,CAN总线电缆技术将为各行各业带来更高效、更可靠的数据传输解决方案。
电子产品的可靠性设计与测试方法
电子产品的可靠性设计与测试方法随着科技的不断进步,电子产品已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
然而,随之带来的问题是电子产品可靠性的挑战。
为了确保电子产品的正常运行和长久使用,可靠性设计和测试方法变得至关重要。
本文将详细介绍电子产品的可靠性设计和测试方法。
一、可靠性设计的基本原则1. 考虑环境因素:电子产品常常处于恶劣的环境中,因此在设计之初就要考虑这些环境因素,如温度、湿度、震动等。
合理的环境设计可以降低故障率,并延长电子产品的使用寿命。
2. 优化电路设计:电路是电子产品的核心部分,因此需要进行优化设计,减少布线、减少电路复杂度,降低能源消耗,提高可靠性。
3. 选择高质量的元件和材料:元件和材料是电子产品的基础构成部分,选择高质量的元件和材料可以提高产品的可靠性。
要注意选择符合标准的元件和材料,避免使用低质量或假冒伪劣的产品。
4. 合理的布局和散热设计:电子产品中的元件在工作过程中会产生热量,如果热量不能有效散发,会导致元件工作温度过高,降低可靠性。
因此,合理的布局和散热设计是非常重要的。
二、可靠性测试方法1. 压力测试:通过对电子产品进行高温、低温、高湿度、低湿度等环境压力的测试,评估电子产品在不同环境下的可靠性。
这些测试可以模拟产品在实际使用中可能遇到的极端环境,检查电子产品在各种压力下的性能和稳定性。
2. 振动测试:通过模拟电子产品在振动环境下的工作情况,检测电子产品的抗振能力。
这种测试可以模拟电子产品在运输、搬运过程中可能遇到的振动状况,以确保产品在实际使用中的稳定性和可靠性。
3. 可靠性加速寿命测试:通过对电子产品进行长时间高负荷工作的测试,评估产品在较短时间内的可靠性表现。
这种测试通过提前模拟电子产品的使用寿命,可以有效地发现潜在的故障点,并提前采取相应的措施,以确保电子产品的长期可靠性。
4. 可靠性统计分析:通过对产品故障数据的统计分析,评估产品的可靠性指标,如故障率、平均无故障时间等。
can总线阻抗要求100欧
can总线阻抗要求100欧
摘要:
1.引言
2.can总线阻抗的概念与作用
3.can总线阻抗的要求与标准
4.实际应用中can总线阻抗的考虑因素
5.总结
正文:
1.引言
CAN总线是一种广泛应用于汽车、工业自动化和通信领域的串行通信协议。
在设计和使用CAN总线时,阻抗要求是一个重要的考虑因素。
本文将详细介绍CAN总线阻抗的概念、作用,以及实际应用中需要考虑的因素。
2.can总线阻抗的概念与作用
CAN总线阻抗是指在CAN总线上传输信号时的电压与电流之比,通常用欧姆表示。
阻抗要求是确保CAN总线正常工作的一个关键因素,因为它直接影响到信号的传输质量和稳定性。
3.can总线阻抗的要求与标准
根据CAN总线的标准,其阻抗要求为100欧。
这是在考虑了信号传输的稳定性、抗干扰能力以及总线驱动能力等多方面因素后得出的最佳值。
遵循这个阻抗要求,可以确保CAN总线在各种应用场景下都能实现稳定可靠的通信。
4.实际应用中can总线阻抗的考虑因素
虽然在设计CAN总线时,遵循100欧的阻抗要求是至关重要的,但在实际应用中,还需要考虑其他因素。
例如,总线的拓扑结构、传输速率、通信距离、电源电压等都会对阻抗产生影响。
因此,在实际应用中,可能需要根据具体情况进行阻抗的调整,以满足系统的性能要求。
5.总结
CAN总线阻抗在设计和使用CAN总线时是一个关键因素。
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BusOff(总线关闭)的测试
通过流量分析可观察到错误主动->错误被动->总线关闭过程 然后将流量分析界面缩小,测量两个干扰团之间的时间 间隔,即为BusOff后的恢复时间。
BusOff(总线关闭)的测试
现在很多CAN控制器对ID和控制域的干扰进行豁免,就是只干扰ID或者控制域是无法让一个节点进入错误被动,所以我们 要如此设置干扰,只干扰数据。
-0.45%
+0.45%
典型值500Kbps,C1=4700pF、C2=4700pF、C3=3300pF
-0.5%
+0.5%
典型值125Kbps,C1=100pF、C2=100pF、C3=0pF
-0.5%
+0.5%
典型值125Kbps,C1=10000pF、C2=10000pF、 C3=6800pF
测试参数
CANH对地电阻 CANL对地电阻 CANH对CANL电阻
测试值 最小值
5KΩ 5KΩ 10KΩ
典型值
-
最大值
50KΩ 50KΩ 100KΩ
网络总负载电阻
120欧 60欧 40欧 30欧 24欧
CAN-diff幅值
2.5V左右 2V左右 1.5-1.7V左右 1.1-1.3V左右 0.9-1.1V左右
CAN节点电容的影响与测试
CAN节点的电容会影响整个网络的电容,电容越大边沿越缓,导致位采样错误。
CAN节点内阻和电容的快速测试
使用CANScope的配a件板StressZ可以在断电情况下,快速扫描出节点的内阻和电容。
CAN节点内阻的影响与测试
CAN总线上面的信号幅值是接收节点能正确识别逻辑信号的保证。高速CAN差分电平CANdiff=(CANH-CANL)的幅值只 有大于0.9V才能被100%识别成显性电平,同理如果幅值低于0.9V就有被识别出隐形电平的可能。
慢恢复
1s 中速CAN 250-100kbps 3.7S 低速CAN <83.3kbps
保证CAN运行稳定的核心设计和测试
线缆的阻抗影响
线缆的阻抗(主要是直流电阻和电容),是非常容易被忽略的。也是影响我们现场应用的关键,采用一端接CANScope,另 外一端接120欧的方式,可以扫出来这个导线的阻抗
DSUB9 connec tor 0.25 mm²~0.34 (female or male) pin de signat ion 70mΩ/m mm² n.c. 1 AWG23, AWG22
电缆1*)
0…40m
1Mbps at 40m
DSUB9 connector (female or male) pin de signat ion n.c.
CAN总线上面的信号幅值是接收节点能正确识别逻辑信号的保证。高速CAN差分电平CANdiff=(CANH-CANL)的幅值只 有大于0.9V才能被100%识别成显性电平,同理如果幅值低于0.9V就有被识别出隐形电平的可能。
波特率设计方案
位宽度有偏差,则需要对其程序中的位定时寄存器或者晶振进行修正。比如不要使用带小数点的晶振,如11.0592HZ。这 样算出来的波特率肯定不准。不要使用陶瓷晶振,会有偏差超过1%的概率,即使重同步也会失败。
CAN网络布线与接地
保证CAN运行稳定的核心设计和测试
位时间的影响与测试
CAN波特率的位宽时间是CAN通讯的基础,是最最基本的要素。如果波特率不匹配或者波特率有所偏差,就会导致识别信 号的错误,造成无法通讯或者通讯异常。以下的任何测试都没有意义了。
位时间的影响与测试
GMW14241 信号位时间标准
BusOff(总线关闭)的设计
GMW14242,要求在DUT在Busoff后快恢复时间符合要求。如果错误持续,将在10次快恢复后执行慢恢复时间。慢恢复20 次后,停止恢复,必须人工处理。
恢复类型 快恢复 测试参数
最快128×11bit的时间 最慢128×133bit的时间 160ms 高速CAN >500kbps
保证CAN运行稳定的核心设计和测试
接入方式选择——内置三通接头
主动 错误
REC > 127 或 TEC > 127 复位或检测到128次 11位连续隐性位
只能发出隐性错 误标识
被动 错误
TEC > 255
总线 关闭
数据帧的收发 都被禁止
BusOff(总线关闭)的测试
通过CANScope-Pro的错误与干扰功能,可以对节点进行模拟干扰,使其进入总线关闭,查看其是否能恢复,恢复时间和恢 复策略。
波特率设计方案
1.保证TSEG1+TSEG2的时间份额在10-20之间; 2.(TESG1+1)/( TSEG1+TSEG2 +1)的采样点位置在75%-81.5%之间为宜,极限情况下不得在70%-87.5%之外; 3. 同步调转宽度SJW在TSEG2-1为宜。
时间份额数 10 12
TSEG1 6 8
光缆组网
光缆组网是指将CAN信号变成光信号,然后进行传输。
光缆星形拓扑
由于光纤收发器的点对点单向传输特性。无法像电信号传输那样采用“挂接”的方式。目前最成熟的就是星形拓扑。
使用光纤HUB,变成 CAN电信号进行ID仲 裁等。
光缆星形拓扑特点
优点
1.光缆可以远传,并且不会被干扰和雷击; 2.使用光纤HUB,维持CAN的各种特性,实时性强 。
直线型拓扑特点
1.布线施工简单;
优点
2.阻抗匹配固定规则(首尾各1个120欧电阻匹配) ;
3.接线操作简单方便。
缺点
网络拓扑不灵活,会增加实际传输距离
星形拓扑
· 星形拓扑结构:即每个分支都基本等长的网络
· 在完全等长情况下,可不使用集线器设备,调整终端电阻即可实现组网: R=n×60欧姆 R:每个分支的终端电阻 n:分支数量
CAN总线错误截图
3. 总线支线过长,电平下降沿台阶过高,导致位宽度失调的错误
CAN总线错误截图
4. 卡车打开/关闭大灯时,耦合到CAN总线上的干扰,导致的错误
CAN总线错误截图
5. 波特率异常(位宽度从2us突然变成1.6us),导致位错误
CAN总线错误截图
6.发送节点0和1不对称的情况。
TSEG2 3 3
SJW 2 2
单位 tQ tQ tQ tQ tQ
14
16 18 20
9
11 12 14
4
4 5 5
3
3 3 3
tQ
保证CAN运行稳定的核心设计和测试
CAN总线错误截图
1. 电动汽车逆变器干扰导致的错误
CAN总线错误截图
2. 终端电阻并联过多,差分电平幅值太小导致接收节点识别失败的错误
差分电平幅值
>0.9V 0.5~0.9V <0.5V
识别成的逻辑值
显性电平(0) 不确定区域 隐形电平(1)
高速CAN
容错CAN
显性(0)
Min:2.75 Nom:3.50 Max:4.50 Min:0.50 Nom:1.50 Max:2.25 Min:1.5 Nom:2.0 Max:3.0
逻辑
CANH (单位V) CANL (单位V) CANdiff(单位zV)
保证CAN运行稳定的核心设计与测试
国内领先工业互联网/工业4.0设备系统解决方案提供商
保证CAN运行稳定的核心设计和测试
CAN收发器
CAN节点内阻的影响与测试
为了保证CAN节点对网络的阻抗匹配,以及CAN收发器所能驱动的最大负载。所以要求每个CAN节点的内阻不得太小,按 照ISO11898-2的测试规范如下:
CAN_H CAN_L CAN_GND Shield
2 3 0.34 mm²~0.6 n.c.mm² 40m…300m <60mΩ/m 4 127Ω/1% 2*) 5 AWG22, AWG20 n.c. 6 CAN_H 7 0.5 mm²~0.6 CAN_GND n.c.mm² 2*) 300m…600m <40mΩ/m 8 127Ω/1% (at inner wire shield) n.c. 9 AWG20 Do not connec t to earth connector case at this poi nt ! n.c. = not connected 0.75 mm² ~0.8 600m…1km <20mΩ/m mm² 127Ω/1% 2*) AWG18
>500Kbps n.c. at 100m
n.c.
>100Kbps n.c. at 500m n.c. >50Kbps at 1km
1 2 3 4 5 6 7 8 9 connector case earth (PE)
保证CAN运行稳定的核心设计和测试
电缆直线型拓扑
所谓直线型拓扑结构就是“手牵手”把每个节点都挂上去。
线缆的选择
为了避免受到外界干扰的影响,传输数据的电缆通常使用带有屏蔽层的双绞线,并且屏蔽层要接到参考地。在使用双层屏蔽 线的双绞线时,使用者必须注意:电缆的外屏蔽层只能通过一个连接器的外壳连接到大地上。
Wire structure
Double S hield ed w ire w ith transposed w ires
测试参数
高速CAN(最小负载) 500K~1Mbps 高速CAN(最大负载) 500K~1Mbps 中速CAN(最小负载) 100K~250Kbps 中速CAN(最大负载) 100K~250Kbps
位时间偏差 最小值
-0.45%
最大值
+0.45%
条件
典型值500Kbps,C1=100pF、C2=100pF、C3=0pF
隐性(1)