在現(xiàn)代工業(yè)和電子系統(tǒng)中,通信技術(shù)的重要性不言而喻。其中,CAN(Controller Area Network)總線作為一種高效、可靠的通信標(biāo)準(zhǔn),自20世紀(jì)80年代初由德國(guó)Bosch公司開(kāi)發(fā)以來(lái),已經(jīng)在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備、航空航天以及農(nóng)業(yè)機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域。本文將詳細(xì)介紹CAN總線的原理、特點(diǎn)及其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
當(dāng)CAN總線出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)傳輸異常時(shí),往往會(huì)出現(xiàn)多種奇怪的故障現(xiàn)象,如儀表板顯示異常,車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng),啟動(dòng)后無(wú)法熄滅,車(chē)輛動(dòng)力性能下降,某些電控系統(tǒng)功能失等。這是因?yàn)橄嚓P(guān)數(shù)據(jù)或信息是通過(guò)CAN總線傳輸?shù)?,如果傳輸失敗,那么?huì)產(chǎn)生多種連帶故障,甚至造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓。
充電弓主要包括充電樁電源模塊、控制模塊和第一無(wú)線傳輸模塊,公交部分主要包括BMS電池管理系統(tǒng)和第二無(wú)線傳輸模塊。充電弓的第一無(wú)線通訊模塊和公交車(chē)的第二無(wú)線通訊可配對(duì)進(jìn)行無(wú)線通訊,從而完成自動(dòng)充電。
在嵌入式系統(tǒng)中,接口是指用于將各種集成電路與其他外圍設(shè)備交互連接的通信通路或總線,是微處理器CPU與外部世界的連接部件,是CPU與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。
隨著電動(dòng)汽車(chē)(EV)技術(shù)的不斷發(fā)展,電源管理系統(tǒng)(BMS)作為電動(dòng)汽車(chē)的核心組成部分,其性能直接影響到電動(dòng)汽車(chē)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。CAN總線作為一種廣泛應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域的通信協(xié)議,具有傳輸速度快、可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),因此,基于CAN總線的電動(dòng)汽車(chē)電源管理通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文將從系統(tǒng)架構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)測(cè)試等方面詳細(xì)介紹如何實(shí)現(xiàn)基于CAN總線的電動(dòng)汽車(chē)電源管理通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
CAN被設(shè)計(jì)作為汽車(chē)環(huán)境中的微控制器通訊,在車(chē)載各電子控制裝置ECU之間交換信息,形成汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò)。
CAN總線是一種串行通信協(xié)議,是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的。它最初設(shè)計(jì)用于汽車(chē)內(nèi)的多路電氣布線以節(jié)省銅線,但也可以用于許多其他環(huán)境。在CAN總線中,所有的單元都可以發(fā)送和接收信息,且所有與總線相連的單元都可以開(kāi)始發(fā)送新消息,但如果有多個(gè)設(shè)備同時(shí)傳輸,則優(yōu)先級(jí)最高的設(shè)備可以繼續(xù)傳輸,而其他設(shè)備則后退。每個(gè)設(shè)備幀中的數(shù)據(jù)是按順序傳輸?shù)摹?/p>
CAN通信是一種控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network)通信協(xié)議,是由德國(guó)BOSCH公司開(kāi)發(fā),并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO 11898)。它是一種多主方式的串行通訊總線,基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率、高抗電磁干擾性,而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。
CAN總線通信是一種用于解決汽車(chē)眾多控制部件之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信總線。它的英文全稱(chēng)是Controller Area Network,即控制器局域網(wǎng)。CAN總線通信的特點(diǎn)包括多主控制、通信速度快、通信距離遠(yuǎn)、具有錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤通知和錯(cuò)誤恢復(fù)功能等。
無(wú)論是CAN總線還是485總線,實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種異常,常因總線組網(wǎng)后,波形邊沿出現(xiàn)過(guò)緩、呈“鐮刀”狀的現(xiàn)象,導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或出錯(cuò),那么這現(xiàn)象前因后果大家是否真正的了解呢??
CAN總線和485總線都是常見(jiàn)的串行通信協(xié)議,它們?cè)诠I(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人控制等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。本文將從物理層、數(shù)據(jù)傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信速率和應(yīng)用范圍等方面比較CAN總線和485總線的區(qū)別。
CAN總線是一種串行通信協(xié)議,能有效的支持具有很高安全等級(jí)的分布實(shí)時(shí)控制 應(yīng)用范圍十分廣泛,從高速網(wǎng)絡(luò)到低價(jià)位的多路接線都可以使用CAN,主要運(yùn)用于汽車(chē)電子航天等行業(yè),使用CAN連接發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元等汽車(chē)部件,CAN總線具有可靠,實(shí)時(shí)以及靈活的特性.
深耕于CAN總線產(chǎn)品領(lǐng)域的克薩(Kvaser)推出了Air Bridge系列,其最大的亮點(diǎn)就是具有穩(wěn)定高效的無(wú)線連接功能。
當(dāng)我告訴人們我從事專(zhuān)注于汽車(chē)安全的半導(dǎo)體行業(yè)時(shí),他們通常認(rèn)為一定會(huì)涉及汽車(chē)報(bào)警和車(chē)鑰匙。盡管汽車(chē)盜竊仍是一個(gè)合理的擔(dān)憂,但與內(nèi)部電子控制單元(ECU)及其車(chē)內(nèi)外通信相關(guān)的安全威脅明顯更大。在今年銷(xiāo)售的所有新車(chē)中,大約有50%的車(chē)輛支持聯(lián)網(wǎng)功能,很多人估計(jì)到2030年,這一數(shù)字將達(dá)到95%左右。
汽車(chē)常見(jiàn)總線:隨著汽車(chē)內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)的控制都在向智能化和自動(dòng)化轉(zhuǎn)變,汽車(chē)電氣系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜,汽車(chē)各個(gè)功能系統(tǒng)相互之間、功能系統(tǒng)和汽車(chē)顯示儀表之間、以及功能系統(tǒng)和汽車(chē)故障診斷系統(tǒng)之間都需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。如果使用傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換方法,會(huì)使得布線系統(tǒng)十分復(fù)雜,故障率也難以控制。
21世紀(jì)電動(dòng)汽車(chē)的全面推出,是汽車(chē)工業(yè)的一次大革命。自動(dòng)駕駛技術(shù)讓交通更加便捷,改變了人類(lèi)的駕駛習(xí)慣。在控制單元高度電子化的車(chē)輛架構(gòu)下,CAN總線是關(guān)鍵的通信接口之一。
汽車(chē)電子系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)生了顛覆性變化。它已經(jīng)持續(xù)了近十年,現(xiàn)在正在加快速度。這主要發(fā)生在 BEV 初創(chuàng)公司中,因?yàn)樗鼈儧](méi)有歷史限制或根深蒂固的喜愛(ài)設(shè)計(jì),并且可以從電子架構(gòu)的零基礎(chǔ)開(kāi)始。
在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中,電磁兼容EMC性能對(duì)系統(tǒng)的影響非常大,關(guān)系到其能正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。世界上已經(jīng)開(kāi)始對(duì)電子產(chǎn)品的電磁兼容性做強(qiáng)制性限制,電磁兼容性能已經(jīng)成為產(chǎn)品性能的一個(gè)重要指標(biāo)。 電磁兼容主要有兩方面的內(nèi)容,一個(gè)是產(chǎn)品本身對(duì)外界產(chǎn)生不良的電磁干擾影響,稱(chēng)為電磁干擾發(fā)射EMI;另一個(gè)是對(duì)外界電磁信號(hào)的敏感程度稱(chēng)為電磁敏感度EMS。干擾源、相合途徑及敏感設(shè)備是電磁兼容的三要素,缺一不可。
CAN 是Controller Area Network 的縮寫(xiě)(以下稱(chēng)為CAN),是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中,出于對(duì)安全性、舒適性、方便性、低功耗、低成本的要求,各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)了出來(lái)。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類(lèi)型及對(duì)可靠性的要求不盡相同,由多條總線構(gòu)成的情況很多,線束的數(shù)量也隨之增加。為適應(yīng)“減少線束的數(shù)量”、“通過(guò)多個(gè)LAN,進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要,1986 年德國(guó)電氣商博世公司開(kāi)發(fā)出面向汽車(chē)的CAN 通信協(xié)議。此后,CAN 通過(guò)ISO11898 及ISO11519 進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,在歐洲已是汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
CAN總線首先在汽車(chē)上得到了廣泛應(yīng)用,之后又在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有了很大發(fā)展,那么面對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和工況,如何選擇合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)慢慢成為一個(gè)讓人頭疼的問(wèn)題。在這篇文章中,我將重點(diǎn)介紹用于驅(qū)動(dòng)這些總線電壓的 CAN 驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)的典型拓?fù)?。?duì)于曾經(jīng)在 CAN 網(wǎng)絡(luò)中遇到過(guò)發(fā)射問(wèn)題或輸出差分電壓?jiǎn)栴}的任何人,本博客描述了驅(qū)動(dòng)器的工作原理以及我們可以在數(shù)據(jù)表中查看哪些電氣參數(shù)來(lái)識(shí)別良好的收發(fā)器。我相信對(duì) CAN 驅(qū)動(dòng)程序的基本了解也有助于調(diào)試出現(xiàn)的 CAN 問(wèn)題。