初稿--CAN總線技術(shù)在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用

1、全套圖紙聯(lián)系QQ：1834186366CAN總線技術(shù)在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用摘要混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)合了純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)燃油汽車的優(yōu)勢(shì)，具有燃油汽車的動(dòng)力性能，同時(shí)又兼具較低的排放，在城市交通中節(jié)能環(huán)保效果特別明顯。近期原央視主持人柴靜的霧霾調(diào)查紀(jì)錄片穹頂之下得到熱播，更加增強(qiáng)了人們的環(huán)保意識(shí)，在目前純電動(dòng)汽車技術(shù)沒有成熟的大環(huán)境下混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是解決當(dāng)前節(jié)能環(huán)保問題的過渡方案?？刂破骶钟蚓W(wǎng)絡(luò)即CAN網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題，廣泛應(yīng)用于汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域，并已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO11898)，CAN控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)已經(jīng)成為判斷一部汽車是否“數(shù)字化”的一個(gè)重要標(biāo)志。本文通過對(duì)

2、汽車CAN總線技術(shù)的研究，結(jié)合混合動(dòng)力電動(dòng)汽車網(wǎng)絡(luò)控制的特點(diǎn)，制定了適合混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的CAN總線應(yīng)用層的部分協(xié)議，通過對(duì)微芯系列的微控制器PIC32MZ自帶的CAN控制器的編程，結(jié)合相應(yīng)的外圍CAN總線收發(fā)器驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制器節(jié)點(diǎn)與整車CAN網(wǎng)絡(luò)相連。 利用USBCAN數(shù)據(jù)采集卡和CANalyst軟件實(shí)現(xiàn)了電機(jī)運(yùn)行監(jiān)控，通過監(jiān)控界面，成功實(shí)現(xiàn)了電機(jī)運(yùn)行參數(shù)的顯示，同時(shí)也對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行了檢測(cè)。通過與整車控制系統(tǒng)之間通訊試驗(yàn)，證明本ECU節(jié)點(diǎn)工作穩(wěn)定，信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)CAN技術(shù)在混合動(dòng)力汽車上的應(yīng)用具有實(shí)際意義。關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車；CAN總線；電子控制單元；微控制器；CAN

3、 BUS TECHNOLOGY IN THE APP OF THE HYBRID CARSAbstractPure electric vehicles and hybrid electric vehicle is a combination of the advantages of traditional fuel vehicle with fuel automobile dynamic performance, at the same time as a lower emissions, particularly effective energy conservation and envir

4、onmental protection in the urban traffic. Recent former CCTV host chai jing fog investigation and documentary dome under get hit, more enhanced the environmental protection consciousness of people, in the pure electric vehicle technology is not mature under the environment of hybrid electric vehicle

5、 is the transition scheme to solve the problem of the current energy conservation and environmental protection. Controller local area network which CAN bus technology is the hot topic in the research of scholars both at home and abroad, is widely used in automotive electronic products field, and has

6、 formed the international standard (ISO11898), the CAN controller local area network bus technology has become a judge whether a car is an important symbol of digital.In this paper, based on the research of the vehicle CAN bus technology, combined with the characteristics of the hybrid electric vehi

7、cle network control, established suitable for hybrid electric vehicle part of CAN bus application layer protocol, through to the microchip series microcontroller PIC32MZ programming of the CAN controller, combined with the corresponding peripheral CAN bus transceiver drive circuit,realizes the motor

8、 controller are connected to the vehicle CAN network node.Using the USBCAN data acquisition card and CANalyst realized the motor running monitoring software, through the monitoring interface, motor is implemented, according to the operation parameters of tested at the same time also to the CAN netwo

9、rk signal. Through communication between the vehicle control system test, that the ECU node work stability, signal anti-interference ability strong. CAN technology application in hybrid cars has practical significance.Key Words:Hybrid electric vehicle;CAN-BUS；ECU；MCU； 目 錄1 緒論51.1 混合動(dòng)力汽車的發(fā)展情況512汽車電子的

10、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)513 CAN總線在汽車上的應(yīng)用情況614 CAN總線在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上的運(yùn)用72 國(guó)內(nèi)外研究背景82.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)展及應(yīng)用82.2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車組成結(jié)構(gòu)及原理93 CAN總線技術(shù)在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用133.1 CAN總線技術(shù)概述133.3 CAN節(jié)點(diǎn)的組建及功能143.4 CAN節(jié)點(diǎn)各元器件的介紹164 CAN節(jié)點(diǎn)協(xié)議及軟件224.1 CAN節(jié)點(diǎn)通信協(xié)議224.1.1 CAN技術(shù)規(guī)范2.0A224.1.2 CAN技術(shù)規(guī)范2.0B254.2 CAN節(jié)點(diǎn)接口軟件274.3 CAN通信監(jiān)視工具及數(shù)據(jù)監(jiān)控33參考文獻(xiàn)致謝 1 緒論1.1 混合動(dòng)力汽車的發(fā)展情況 混合動(dòng)力

11、汽車:混合動(dòng)力裝置是將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)盡量做小一點(diǎn),讓一部分動(dòng)力由電池- 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)來(lái)承擔(dān),既發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、動(dòng)力性好的優(yōu)點(diǎn),又可以發(fā)揮電動(dòng)機(jī)無(wú)污染、低噪聲的優(yōu)點(diǎn)?；旌蟿?dòng)力汽車是采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源,通過混合使用人力和電力兩套裝置開動(dòng)汽車達(dá)到節(jié)省燃料和降低排放污染的目的,實(shí)用的內(nèi)燃機(jī)既有柴油機(jī)又有汽油機(jī),但是共同的特點(diǎn)是排量小、質(zhì)量輕、速度快、排放好。電動(dòng)系統(tǒng)中包括高效強(qiáng)化的電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和蓄電池?；旌蟿?dòng)力汽車按照能量的合成主要分為串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種。混合動(dòng)力汽車與純電動(dòng)汽車相比,降低了對(duì)電池能量密度和容量的要求,減輕了電池部分的質(zhì)量,有利于提高汽車的質(zhì)量利用系數(shù);動(dòng)力性、

12、續(xù)駛里程以及乘員的舒適性都得到了保證;無(wú)需增加充電設(shè)施,易于推廣應(yīng)用。與傳統(tǒng)的汽車相比,原動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于最佳工況,降低了排放;能量自動(dòng)回收,提高了能量利用率;采用純電動(dòng)行駛模式,可以在特定的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)零排放?；旌蟿?dòng)力汽車除發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、蓄電池等各種單元基礎(chǔ)外,重要的技術(shù)是各系統(tǒng)的電子控制技術(shù)和整車的動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化,匹配好的系統(tǒng)能達(dá)到節(jié)省燃料50%、排放下降80%、制動(dòng)能量回收達(dá)到30%?！笆晃濉逼陂g,重點(diǎn)研究開發(fā)和掌握混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車、純電動(dòng)汽車、代用燃料汽車整車和零部件的關(guān)鍵技術(shù),建立整車評(píng)價(jià)平臺(tái),推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè),促進(jìn)節(jié)能環(huán)保機(jī)車的產(chǎn)業(yè)化。國(guó)際上對(duì)哪種技術(shù)才是汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向存

13、在很多爭(zhēng)議。就目前現(xiàn)狀來(lái)看,混合動(dòng)力汽車憑借其較為成熟的技術(shù),結(jié)合我國(guó)汽車工業(yè)的技術(shù)狀況,發(fā)展混合動(dòng)力汽車較為適宜12汽車電子的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì) 從上世紀(jì)50年代電子管點(diǎn)火設(shè)備替代機(jī)械點(diǎn)火系統(tǒng)開始，現(xiàn)在汽車電子已經(jīng)深深地影響了汽車的發(fā)展。電子控制裝置逐步替代機(jī)械部件，以微控制器（MCU）為主的汽車電子控制設(shè)備、舒適系統(tǒng)設(shè)備、顯示系統(tǒng)設(shè)備在整車設(shè)備中的比重不斷升高，汽車正在由最初的純機(jī)械產(chǎn)品逐漸轉(zhuǎn)向機(jī)電一體化產(chǎn)品，這一改變是以分布式網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化系統(tǒng)，汽車電子化是現(xiàn)代汽車發(fā)展的重要標(biāo)志。當(dāng)前，汽車電子設(shè)備在汽車中所占比率逐年增多，電子技術(shù)在汽車的應(yīng)用水平也不斷得到提升。汽車電子技術(shù)的廣

14、泛應(yīng)用極大提高了汽車在動(dòng)力性能、安全性能、舒適性能和可靠性能上?，F(xiàn)代汽車的高級(jí)性能大多數(shù)來(lái)自汽車中電子部件對(duì)汽車的智能化改造。有資料表明：一輛豪華汽車總的制造成本40來(lái)自采用高級(jí)汽車電子成套設(shè)備的費(fèi)用，汽車分明的知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新的95來(lái)自汽車電子的使用及機(jī)電一體化使用。隨著電子技術(shù)和微電子大規(guī)模集成電路技術(shù)的日益成熟，汽車電子化趨勢(shì)將不短得到發(fā)展，使用汽車電子體現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)也會(huì)越來(lái)越明顯。 汽車電子化在發(fā)展的幾十年間過程中大致經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段，提高個(gè)別機(jī)械零部件的性能而在汽車中嵌入電子控制裝置。如采用電子點(diǎn)火設(shè)備替代機(jī)械式點(diǎn)火系統(tǒng)，引入娛樂系統(tǒng)的FM收音機(jī)及磁帶播放機(jī)等。第二階段，是微控制

15、器（MCU）開始在汽車中使用，此時(shí)電子技術(shù)的應(yīng)用范圍還比較局限，但是隨著燃油成本及尾氣排放問題的出現(xiàn)，電子技術(shù)顯現(xiàn)出了在解決這些問題中的極大優(yōu)勢(shì)。汽車電子與機(jī)械技術(shù)、材料技術(shù)共同獲得極大發(fā)展，機(jī)電一體化成為了汽車領(lǐng)域里的新概念。第三階段，汽車電子進(jìn)入智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向。在汽車的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)中，所有零部件協(xié)同工作滿足汽車操控人員的行駛和操作意圖。自動(dòng)控制、智能控制和模糊控制等先進(jìn)控制技術(shù)與成熟的半導(dǎo)體技術(shù)相結(jié)合，使駕駛變得越來(lái)越輕松。汽車電子的網(wǎng)絡(luò)化是汽車電子走向成熟的一個(gè)標(biāo)志。汽車網(wǎng)絡(luò)的引入于上世紀(jì)80年代，汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是汽車電子發(fā)展到成熟階段的必然產(chǎn)物。汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的概念大部分借

16、鑒自計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但是汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)同時(shí)還被賦予了集中控制的概念。最初，汽車的控制開關(guān)和執(zhí)行單元等零部件是使用直接接線方式實(shí)現(xiàn)的。這種連接方式臃腫、昂貴、復(fù)雜，造成制造和裝配中的諸多不便。由于車身電子設(shè)備的越來(lái)越多，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接連線方式出現(xiàn)了占用空間多、可靠性差、可維護(hù)性差、增加汽車重量等一系列問題。汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的引入自然而然地成為解決上述問題的不二方案?，F(xiàn)代汽車電子部分是各種網(wǎng)絡(luò)的組合，汽車內(nèi)部已經(jīng)形成了從低速到高速，從電纜到光纖，從有線到無(wú)線，從局部ECU的數(shù)據(jù)通信到中央智能控制，從傳感器、顯示到操作控制，從車載娛樂到通信、導(dǎo)航的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的存在，各種電子器件之間不再是單個(gè)傳感器

17、或執(zhí)行器，它們共同組成了以汽車網(wǎng)絡(luò)為介質(zhì)的集成功能系統(tǒng)。13 CAN總線在汽車上的應(yīng)用情況 CAN總線的發(fā)展始于上個(gè)世紀(jì)80年代。1986年2月，Robert Bosch公司在SAE(汽車工業(yè)協(xié)會(huì))大會(huì)上介紹一種新型的串行總線一CAN總線。CAN從一開始就是專為車應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，目前它仍是汽車控制網(wǎng)絡(luò)的主流總線標(biāo)準(zhǔn)。世界上一些著名的汽車制造商，如寶馬、奔馳、保時(shí)捷等已經(jīng)采用CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)同各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。CAN總線的良好性能和獨(dú)特設(shè)計(jì)以及其在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了CAN總線的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。CAN總線已被列入高速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)ISOll898、低速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)I

18、SOll5192和CAN的診斷系統(tǒng)通信標(biāo)準(zhǔn)IS015765等ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以及基于CAN通信協(xié)議的SAE汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)J1939。14 CAN總線在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上的運(yùn)用 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是指由兩種或兩種以上的儲(chǔ)能器，能源或轉(zhuǎn)換器作驅(qū)動(dòng)能源，其中至少有一種能提供電能的車輛。在電池技術(shù)沒有完全解決的今天，混合動(dòng)力汽車作為一種較好的解決方案己經(jīng)成功的實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。優(yōu)秀的混合動(dòng)力汽車結(jié)合了發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，成功的改善了汽車的尾氣排放，提高了燃油效率，降低了油耗，并且不需要充電站等純電動(dòng)車所需的配套設(shè)施。這些優(yōu)點(diǎn)完全適應(yīng)了燃油緊張的今天，是一種準(zhǔn)綠色汽車。 2 國(guó)內(nèi)外研究背景2.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽

19、車發(fā)展及應(yīng)用 進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，能源安全與氣候變化成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域的健康可持續(xù)發(fā)展，世界主要汽車生產(chǎn)國(guó)進(jìn)一步加快推動(dòng)節(jié)能與新能源汽車的發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)3-5年內(nèi)，全球節(jié)能與新能源汽車將進(jìn)入一個(gè)快速產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的階段。根據(jù)機(jī)電混合度的不同，混合動(dòng)力汽車與傳統(tǒng)燃油汽車相比能夠?qū)崿F(xiàn)10%-40%的節(jié)油效果，常規(guī)排放物和CO2排放也顯著降低，并具有性能穩(wěn)定、可靠性強(qiáng)，不依賴于新建配套設(shè)施，因此被認(rèn)為是近中期比較現(xiàn)實(shí)和有效的新能源汽車產(chǎn)品，會(huì)在未來(lái)2-3年內(nèi)將成為汽車市場(chǎng)的主流競(jìng)爭(zhēng)者。 進(jìn)入21 世紀(jì)后, 各國(guó)加快了HEV 的概念產(chǎn)品化的進(jìn)程, 相繼推出了不同型式的HEV 產(chǎn)品, To

20、yata 的Prius、Honda 的Insight 、Ford 的Prodigy、Daimler Chrysler 的ESX3、GM的Precept 、Nissan 的Tino 等都是具有代表性的車型, 其中Prius 和Insight 已是成熟的產(chǎn)品, 并將繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模, 其它車型也將在23 年內(nèi)推向市場(chǎng)。很多車型都顯示出了優(yōu)良的環(huán)保與節(jié)能性能。這標(biāo)志著HEV 市場(chǎng)的逐漸成熟。隨著各國(guó)環(huán)境立法的日趨嚴(yán)厲, 電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車性能的日益提高以及其成本的不斷降低, 混合動(dòng)力汽車的市場(chǎng)份額逐漸增大,已成為重點(diǎn)發(fā)展的新型汽車。 目前，國(guó)際上混合動(dòng)力汽車已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。2007年全球混合動(dòng)力

21、汽車銷量達(dá)到50萬(wàn)輛左右。美國(guó)作為全球最大的混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)，2007年在輕型車銷量下滑2.5個(gè)百分點(diǎn)的情況下，混合動(dòng)力汽車銷量增長(zhǎng)38%，達(dá)到35萬(wàn)輛。另外，自混合動(dòng)力汽車上市以來(lái)，單一品牌混合動(dòng)力轎車的最大累計(jì)銷量已經(jīng)超過120萬(wàn)輛。 我國(guó)目前也非常重視混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的研究與開發(fā), 一些單位的起步研究工作正在展開, 國(guó)家科技部已將其作為“十五”863 重大專項(xiàng)的內(nèi)容。我國(guó)有關(guān)電動(dòng)汽車的研制開始于上世紀(jì)90 年代。廣東省研究開發(fā)電動(dòng)汽車的院校和企業(yè)分布于廣州、深圳、珠海、南海、順德和江門等城市, 從1996 年開始, 廣東省科委統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織研制電動(dòng)汽車, 并取得了可喜的進(jìn)展。清華大學(xué)研制了

22、電動(dòng)中型客車; 中國(guó)遠(yuǎn)望(集團(tuán)) 總公司與北京理工大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)和河北勝利客車廠等單位聯(lián)合, 于1996 年3 月研制成功了51 座YW6120 型電動(dòng)大客車。在此基礎(chǔ)上, 我國(guó)混合動(dòng)力汽車的研制也有了一定的進(jìn)展。1998 年清華大學(xué)與廈門金龍公司合作研制了混合動(dòng)力客車; 同年, 江蘇理工大學(xué)承擔(dān)了江蘇省科委下達(dá)的重點(diǎn)工業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目ZJ K 6700HEV 串聯(lián)式混合動(dòng)力公交輕型客車的研制, 目前樣車的研制工作已結(jié)束。長(zhǎng)春第一汽車制造廠在2001 年4 月19 日閉幕的第3 屆北京國(guó)際清潔車展上推出一款混合動(dòng)力轎車紅旗CA7180AE , 這是長(zhǎng)春第一汽車制造廠汽研所、美國(guó)電動(dòng)車亞洲7

23、公司、汕頭國(guó)家電動(dòng)汽車試驗(yàn)示范區(qū)三方共同合作的成果。這款串聯(lián)式的混合動(dòng)力轎車屬中高檔, 發(fā)動(dòng)機(jī)為13kW汽油機(jī), 電機(jī)為直流15 kW, 144 V (105 Ah) 鉛酸電池, 4 2 前驅(qū)動(dòng)型式, 最高車速可達(dá)135 km/ h。清華大學(xué)與沈陽(yáng)金杯客車制造有限公司在2001 年3 月簽訂了“SY6480 混合動(dòng)力客車的研制與開發(fā)”合作項(xiàng)目的合同。清華大學(xué)通過參加國(guó)家“八五”、“九五”電動(dòng) 汽車的科技攻關(guān)課題, 在HEV 方面積累了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。深圳明華環(huán)保汽車有限公司于2001 年4 月推出了混合電動(dòng)環(huán)保汽車MH6720 , 引起社會(huì)各界關(guān)注。該車采用的是并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng), 發(fā)動(dòng)機(jī)為8

24、7kW。電機(jī)為312V , 充電次數(shù)大于500 次, 異步交流電機(jī)平均功率為36 kW, 滿載最高車速90 km/ h , 最大爬坡度33% , 續(xù)駛程長(zhǎng)可達(dá)1 080 km , 純電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)為100 km ,百公里等速油耗7169 dm3 , 乘客數(shù)22 人。其尾氣排放達(dá)歐洲標(biāo)準(zhǔn), 噪聲指標(biāo)也大大低于國(guó)產(chǎn)普通中巴車。東風(fēng)汽車公司承接“863”混合動(dòng)力汽車研制項(xiàng)目現(xiàn)已完成, 并已于最近推出混合動(dòng)力客車樣車。 汽車公司研制的混合動(dòng)力轎車,天津清源公司開發(fā)的混合動(dòng)力轎車和混合動(dòng)力大客車,北京理工大學(xué)研制的混和動(dòng)力大客車,還有深圳五洲龍汽車有限公司研制的混合動(dòng)力大客車都有進(jìn)展。一汽已經(jīng)與豐田達(dá)成協(xié)議

25、,2005 年在中國(guó)生產(chǎn)銷售混合動(dòng)力Pruise,上海汽車集團(tuán)也與通用汽車公司研究了發(fā)展混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)問題。2.2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車組成結(jié)構(gòu)及原理 混合動(dòng)力汽車 ( hybrid electric vehicle, HEV)根據(jù)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的布置形式可以分為 3類:串聯(lián)式、 并聯(lián)式和串 -并聯(lián)混合式。HEV采用并聯(lián)式系統(tǒng)方案 ,它具有對(duì)原車技術(shù)繼承性好、 實(shí)施方便、 適用范圍廣等特點(diǎn)。 1) 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車 如下圖串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電機(jī)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，最后通過變速機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車。 在這種聯(lián)結(jié)方式下，

26、電池就象一個(gè)水庫(kù)，只是調(diào)節(jié)的對(duì)象不是水量，而是電能電池對(duì)在發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量和電動(dòng)機(jī)需要的能量之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證車輛正常工作。這種動(dòng)力系統(tǒng)在城市公交上的應(yīng)用比較多，轎車上很少使用。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)為: 發(fā)動(dòng)機(jī)總是在最佳工況下驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī), 因此效率高, 有一定節(jié)能效果, 排放亦低, 減少了污染; 安裝了發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組, 源源不斷地將電能輸送給牽引電機(jī), 與電動(dòng)汽車相比行駛里程有顯著的提高; 控制系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,特別是發(fā)電機(jī)運(yùn)行的控制只需根據(jù)蓄電池充放電狀態(tài)決定發(fā)電或停止。缺點(diǎn)為: 由于能量傳遞需要兩個(gè)轉(zhuǎn)換(機(jī)械能電能機(jī)械能) , 增加了中間環(huán)節(jié), 所以其總體效率較低; 多一臺(tái)發(fā)電機(jī), 使

27、得動(dòng)力系統(tǒng)的總體質(zhì)量較大。 2）并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車 如上圖并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)使用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)兩種電力來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪。其基本結(jié)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、HV蓄電池、變壓器和變速器組成。 并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)中利用HV蓄電池的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。因電動(dòng)機(jī)兼用為發(fā)電機(jī)，所以不能一邊發(fā)電一邊用來(lái)行駛。動(dòng)力的流向?yàn)椴⒙?lián)，所以稱為“并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)”。 并聯(lián)式結(jié)構(gòu)其優(yōu)點(diǎn)為: 發(fā)動(dòng)機(jī)可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車, 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的機(jī)械能可以直接傳到驅(qū)動(dòng)橋, 以提高效率, 降低能量損失, 減少燃油消耗; 采用電動(dòng)/發(fā)電機(jī)可以空載發(fā)電, 及時(shí)補(bǔ)充蓄電池部分電能, 延長(zhǎng)蓄電池續(xù)行里程。在較大功率要求的場(chǎng)合, 兩套系統(tǒng)可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽車,

28、由電機(jī)提供額外功率, 發(fā)動(dòng)機(jī)工作于理想工況區(qū)域; 兩套系統(tǒng)都可以單獨(dú)工作,因而系統(tǒng)整體可靠性較高。 其缺點(diǎn)為: 由于安裝兩套動(dòng)力系統(tǒng), 整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量較大; 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 對(duì)控制單元要求高, 因而成本昂貴。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車具有以下特點(diǎn)：1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別是省去了獨(dú)立的發(fā)電機(jī)，兩套動(dòng)力裝置可單獨(dú)或同時(shí)驅(qū)動(dòng)，輸出總功率可以為兩個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的疊加，因而單個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)功率可以減小，有利于機(jī)構(gòu)布置； 2) 兩套動(dòng)力裝置可直接驅(qū)動(dòng)車輪，因此效率提高，能量損失降低；3) 兩套動(dòng)力裝置要根據(jù)車輛狀態(tài)進(jìn)行切換，動(dòng)力控制系統(tǒng)及機(jī)械切換系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜：4) 采用電動(dòng)發(fā)電機(jī)可以空載發(fā)電，及時(shí)補(bǔ)充蓄電池部分電能，延

29、長(zhǎng)蓄電池續(xù)行里程。在并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)系中，聯(lián)接部件用于完成傳動(dòng)系組成部件間的聯(lián)合。根據(jù)具體的聯(lián)接部件位置，并聯(lián)混合動(dòng)力車輛具有單軸聯(lián)合式、雙軸聯(lián)合式和單個(gè)驅(qū)動(dòng)系聯(lián)合式三種基本的布置方案。 3）混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車 如上圖混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車有效地組合了串聯(lián)式和并聯(lián)式，使兩者的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力由動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)分割，一部分直接驅(qū)動(dòng)車輪，另一部分被用于發(fā)電，其使用比例可自由控制。由所產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的使用比例比并聯(lián)式更大。 THS優(yōu)先考慮降低環(huán)境負(fù)荷，TOYOTA在THS成果的基礎(chǔ)之上，以 Hybrid Synergy Drive為理念，使電動(dòng)機(jī)輸出功率增長(zhǎng)了1.5倍，同時(shí)實(shí)

30、現(xiàn)了電源系統(tǒng)的高電壓化,控制系統(tǒng)也得到大幅改進(jìn)。由此發(fā)揮電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)工效的相輔相成之協(xié)同效果，開發(fā)出了降低環(huán)境負(fù)荷與動(dòng)力性能兩者兼?zhèn)涞男乱淮鶷OYOTA油電混合動(dòng)力系統(tǒng)。 相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)： GB/T18488.1-2001電動(dòng)汽車用電機(jī)及其控制器技術(shù)條件； GB/T19750-2005混合動(dòng)力電動(dòng)汽車定型試驗(yàn)規(guī)程； GB/T19751-2005混合動(dòng)力電動(dòng)汽車安全要求； GB/T19752-2005混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力性能試驗(yàn)方法； GB/T19754-2005重型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量消耗量試驗(yàn)方法； GB/T198362005電動(dòng)汽車用儀表； QC/T7432006電動(dòng)道路車輛用金屬氫化物

31、鎳蓄電池。 3 CAN總線技術(shù)在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用3.1 CAN總線技術(shù)概述 CAN（Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)）是20世紀(jì)80年代（1983）德國(guó)Bosch（博世）公司為解決眾多的測(cè)量控制部件之間的數(shù)據(jù)交換問題而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信總線。CAN已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898和ISO11519。 CAN在汽車電子系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，已成為世界汽車制造業(yè)的主體行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，代表著汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)的主流發(fā)展趨勢(shì)。 世界上一些著名的汽車制造廠商都已采用CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。如BENZ（奔馳）、BMW（寶馬）、PORSCHE

32、（保時(shí)捷）、ROLIS-ROYCE（勞斯萊斯）、JAGUAR（美洲豹）和MAZDA（馬自達(dá)）等。 CAN與其他現(xiàn)場(chǎng)總線相比，具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，其技術(shù)特點(diǎn)如下： 1）CAN從本質(zhì)上講是一種多主或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可主動(dòng)發(fā)送報(bào)文。 2）廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；通過報(bào)文過濾，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多點(diǎn)播送（傳送）、廣播等幾種數(shù)據(jù)傳送方式。 3) 采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低。 4)具有多種檢錯(cuò)措施及相應(yīng)的處理功能，檢錯(cuò)效果極好，處理功能很強(qiáng)，保證了通信的高可靠性。位錯(cuò)誤和位填充錯(cuò)誤檢測(cè)、CRC校驗(yàn)、報(bào)文格式檢查和應(yīng)答錯(cuò)誤檢測(cè)及相應(yīng)的錯(cuò)誤處理。 5

33、)通信介質(zhì)（媒體）可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。 6)總線長(zhǎng)度可達(dá)10km（速率為5kbps及其以下）；網(wǎng)絡(luò)速度可達(dá)1Mbps（總線長(zhǎng)度為40m及其以下）。 7)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前可達(dá)110個(gè)；標(biāo)準(zhǔn)格式的報(bào)文標(biāo)識(shí)符可達(dá)2032個(gè)，而擴(kuò)展格式的報(bào)文標(biāo)識(shí)符的個(gè)數(shù)幾乎不受限制。 8)通過報(bào)文標(biāo)識(shí)符來(lái)定義節(jié)點(diǎn)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不同的節(jié)點(diǎn)報(bào)文，可定義不同級(jí)別的優(yōu)先級(jí)，從而保證高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)報(bào)文得到優(yōu)先發(fā)送。 9)采用非破壞性逐位仲裁機(jī)制來(lái)解決總線訪問沖突。通過采用這種機(jī)制，即使在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓現(xiàn)象。 10)發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)具有自動(dòng)關(guān)閉輸出的

34、功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的通信能夠繼續(xù)進(jìn)行。 CAN最初雖然是為汽車的監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，但由于它在性能、可靠性等方面的突出優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航天、電力、石化、冶金、紡織、造紙、倉(cāng)儲(chǔ)等行業(yè)。如在自動(dòng)化儀表、智能傳感器、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械、機(jī)器人、樓宇自動(dòng)化裝置、火車、輪船等元件、設(shè)備、設(shè)施中，CAN總線都得到了良好的應(yīng)用。3.3 CAN節(jié)點(diǎn)的組建及功能 節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)CAN通信，完成接收混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)，同時(shí)通過CAN發(fā)送控制指令信號(hào)。 CAN節(jié)點(diǎn)有兩種實(shí)現(xiàn)方式：微控制器、CAN控制器和CAN收發(fā)器的組合；集成CAN控制器的微控制器和CAN收發(fā)器的組合。CAN總線得到了M

35、otorola,Philips，Siemens等眾多大公司的支持，這些公司提供了許多可以實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議的芯片。CAN協(xié)議是完全公開的，只要符合CAN總線規(guī)范的單元都可以通過CAN接口接入CAN總線。CAN控制器是節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)CAN總線通信的關(guān)鍵器件。它具有完成高性能通信協(xié)議所要求的全部特性，可以完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。目前CAN控制器有集成在微處理器內(nèi)的，也有獨(dú)立的。根據(jù)節(jié)點(diǎn)功能要求及日后的擴(kuò)展需要，我提出以下兩種方案進(jìn)行選擇：方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)進(jìn)行控制。用單片機(jī)控制時(shí)，可采用單片機(jī)加獨(dú)立的CAN控制器方法 或采用帶有在片CAN的單片機(jī)；方案二：ARM進(jìn)行控制。采用單獨(dú)ARM控制器加獨(dú)立

36、的CAN控制器或采用帶有在片 CAN的ARM控制器。 當(dāng)MCU集成了CAN總線通信功能后，CAN通信要占用CPU的地址、寄存器、內(nèi)部存儲(chǔ)器和中斷等資源。所以方案一的單片機(jī)功能不太適合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì);以及ARM具有的一些特點(diǎn)適合本節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，故我們選擇了采用方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的CAN通信。 微芯公司最新系列PIC32MZ EC系列器件處理器ARM，支持CAN20協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，所以可以選用微芯公司的PIC32MZ2048ECH64器件作為CAN控制器，選用周立功公司的CTM1051LA作為CAN收發(fā)器物理總線的接口，提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。系統(tǒng)框圖如下： 節(jié)點(diǎn)電路圖如下：3.

37、4 CAN節(jié)點(diǎn)各元器件的介紹 MIPS32 microAptiv微處理器內(nèi)核是PIC32MZ EC系列器件處理器的核心。CPU取出指令、對(duì)每條指令譯碼、取出源操作數(shù)、執(zhí)行每條指令并將指令執(zhí)行的結(jié)果寫到正確的目標(biāo)地址。 PIC32MZ EC系列器件中的MIPS32 microAptiv微處理器內(nèi)核包含可并行工作的多個(gè)邏輯模塊，從而提供了一個(gè)有效的高性能計(jì)算引擎。以下模塊包含在內(nèi)核中： 執(zhí)行單元 通用寄存器 （General Purpose Register， GPR） 乘法/ 除法單元（MDU） 系統(tǒng)控制協(xié)處理器 （CP0） 存儲(chǔ)器管理單元 （Memory Management Unit ，MM

38、U） 指令/ 數(shù)據(jù)高速緩存控制器 功耗管理 指令和數(shù)據(jù)高速緩存 支持microMIPS 增強(qiáng)型JTAG（EJTAG）控制器 處理器內(nèi)核執(zhí)行單元使用單周期ALU（邏輯、移位、加和減）運(yùn)算和獨(dú)立乘法/除法單元實(shí)現(xiàn)裝載/存儲(chǔ)架構(gòu)。內(nèi)核包含32個(gè)用于整數(shù)運(yùn)算和地址計(jì)算的32位通用寄存器（GPR）。還額外添加了7 組文件寄存器影子寄存器集（包含 32 個(gè)寄存器）以減少中斷 / 異常處理期間的現(xiàn)場(chǎng)切換開銷。該寄存器文件包含兩個(gè)讀端口和一個(gè)寫端口，它完全處于旁路位置以最大程度減少流水線中的操作延時(shí)。執(zhí)行單元包含： 32 位加法器，用于計(jì)算數(shù)據(jù)地址 地址單元，用于計(jì)算下一條指令的地址 邏輯單元，用于進(jìn)行跳轉(zhuǎn)判

39、斷和跳轉(zhuǎn)目標(biāo)地址計(jì)算 裝載對(duì)齊器 旁路多路開關(guān)，用于避免執(zhí)行指令流時(shí) （當(dāng)數(shù)據(jù)生成指令后緊跟使用其結(jié)果的指令時(shí)）出現(xiàn)停頓 1）微控制器PIC32MZ EC 簡(jiǎn)介 工作條件 2.2V 至 3.6V， -40C 至+85C， DC 至200 MHz 2.2V 至 3.6V， -40C 至+125C （已計(jì)劃）內(nèi)核：200 MHz （最高 330 DMIPS） microAptiv 16 KB指令高速緩存和 4 KB 數(shù)據(jù)高速緩存 優(yōu)化嵌入式操作系統(tǒng)運(yùn)行的MMU microMIPS 模式可使代碼壓縮最多 35% DSP 增強(qiáng)型內(nèi)核： -4個(gè) 64 位累加器 - 單周期MAC，飽和和小數(shù)算術(shù) 高效代碼

40、 （C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言）架構(gòu)時(shí)鐘管理 精度為0.9% 的內(nèi)部振蕩器 可編程PLL 和振蕩器時(shí)鐘源 故障保護(hù)時(shí)鐘監(jiān)視器（Fail-Safe Clock Monitor， FSCM） 獨(dú)立的看門狗定時(shí)器（Watchdog Timer，WDT）和程序監(jiān)控定時(shí)器（Deadman Timer， DMT） 快速喚醒和啟動(dòng)功耗管理 低功耗模式（休眠和空閑） 集成上電復(fù)位和欠壓復(fù)位 存儲(chǔ)器接口 50 MHz 外部總線接口（External Bus Interface， EBI） 50 MHz 串行四通道接口（Serial Quad Interface， SQI） 音頻和圖形接口 圖形接口：EBI 或PMP 音頻

41、數(shù)據(jù)通信：I2S、 LJ 和 RJ 音頻控制接口：SPI和 I2C 音頻主時(shí)鐘：可與 USB 時(shí)鐘同步的小數(shù)時(shí)鐘頻率高速 （HS）通信接口 （帶專用 DMA） 符合USB 2.0規(guī)范的高速OTG（On-The-Go）控制器 具有 MII和 RMII 接口的 10/100 Mbps 以太網(wǎng)MAC安全特性 用于數(shù)據(jù)加密/ 解密和認(rèn)證的帶RNG 的加密引擎 （AES、3DES、 SHA、 MD5 和 HMAC） 高級(jí)存儲(chǔ)器保護(hù)： - 外設(shè)和存儲(chǔ)區(qū)域訪問控制直接存儲(chǔ)器訪問（DMA） 8通道，具有自動(dòng)數(shù)據(jù)大小檢測(cè)功能 可編程循環(huán)冗余校驗(yàn)（Cyclic Redundancy Check，CRC） 高級(jí)模擬

42、特性 12 位ADC 模塊： - 轉(zhuǎn)換速度為28 Msps，具有6個(gè)采樣保持電路（Sample and Hold，S&H） - 最多48 個(gè)模擬輸入 靈活獨(dú)立的ADC 觸發(fā)源 2個(gè)比較器，具有32個(gè)可編程電壓點(diǎn)的參考電壓 溫度傳感器，精度為2C 通信接口 兩個(gè)CAN 模塊 （具有專用 DMA 通道）： -2.0B 主動(dòng)模式，且支持 DeviceNet 尋址 6 個(gè)UART 模塊 （25 Mbps）： - 支持LIN 1.2和 IrDA 協(xié)議 6 個(gè)4 線SPI 模塊 （50 Mbps） 可配置為額外 SPI 模塊的 SQI（50 MHz） 5 個(gè)支持 SMBus 的 I2C模塊（最高 1 Mb

43、aud） 并行主端口（Parallel Master Port，PMP） 支持功能重映射的外設(shè)引腳選擇（Peripheral Pin Select，PPS） 定時(shí)器 / 輸出比較 / 輸入捕捉 9 個(gè)16 位或最多 4個(gè) 32位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 9 個(gè)輸出比較 （Output Compare， OC）模塊 9 個(gè)輸入捕捉 （Input Capture， IC）模塊 支持功能重映射的PPS 實(shí)時(shí)時(shí)鐘和日歷（Real-Time Clock and Calendar，RTCC）模塊輸入/輸出 引腳可承受5V電壓且拉/ 灌電流高達(dá) 32 mA 可選擇的漏極開路、上拉和下拉功能 所有I/O 引腳上均可外

44、部中斷規(guī)格和 B 類支持 計(jì)劃通過 AEC-Q100 REVG 標(biāo)準(zhǔn)（等級(jí) 1，-40C至+125C） IEC 60730 B 類安全庫(kù) 備用內(nèi)部振蕩器 調(diào)試器開發(fā)支持 在線及在線應(yīng)用編程 4 線MIPS 增強(qiáng)型JTAG 接口 不受限軟件和 12個(gè)復(fù)雜斷點(diǎn) 支持IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.2（JTAG）邊界掃描 基于硬件的非搶占式指令跟蹤軟件和工具支持 C/C+ 編譯器，支持本機(jī)DSP/ 小數(shù) MPLAB Harmony集成軟件框架 TCP/IP、USB、圖形化和mTouch 中間件 MFi、 Android 和Bluetooth 音頻框架 FreeRTOS、 OpenRTOS、 C/OS和其他受歡

45、迎的RTOS 內(nèi)核 2）微控制器PIC32MZ EC 系列框圖 3）微控制器PIC32MZ EC 最小系統(tǒng)原理框圖 4）CTM1051LA高速CAN隔離收發(fā)器 CTM1051L(A)芯片采用全灌封工藝，內(nèi)部集成 CAN-bus 所必須的收發(fā)電路，完全電氣隔離電路，隔離電壓（DC2500V）。CTM1051(A)是用于 CAN 控制器與 CAN 總線之間的接口芯片，完全符合 ISO 11898 標(biāo)準(zhǔn)。支持標(biāo)準(zhǔn)波特率：40kbps1Mbps。 CTM1051L(A)芯片主要功能：具有將 CAN 控制器邏輯電平轉(zhuǎn)換為 CAN 總線的差動(dòng)電平的功能，另外 CTM1051L(A)還具有對(duì) CAN 控制器

46、與 CAN 總線之間的隔離作用，較CTM1051(A)具有更低的功耗。 參數(shù)列表項(xiàng) 目?jī)?nèi) 容電 源CTM1051L:DC 5V(4.755.25V)，靜態(tài)電流 25mA，最大工作電流50mACTM1051LA:DC 3.3V(3.153.45V)，靜態(tài)電流27mA，最大工作電流55mACAN總線接口符合ISO/DIS 11898標(biāo)準(zhǔn)，雙絞線輸出串行接口標(biāo)準(zhǔn)CAN控制器接口，支持各種CAN控制器串行接口（3、4）引腳電流 小于2mA輸入數(shù)據(jù)比特率40Kbps1Mbps總線引腳漏電流（VCC=0V）250A，(VCANH/L=5V) 總線引腳（6、7）最大 DC電壓-27V+40V濕度5-95%不

47、結(jié)露隔離電壓DC 2500V溫度范圍-40C+ 85C 4 CAN節(jié)點(diǎn)協(xié)議及軟件 隨著串行通訊進(jìn)入更多應(yīng)用領(lǐng)域，因此，在一些應(yīng)用里，需要對(duì)通訊功能的報(bào)文識(shí)別位提出分配標(biāo)準(zhǔn)化的要求。原先的地址范圍由 11 個(gè)識(shí)別位定義，如果地址范圍擴(kuò)大，則這些應(yīng)用就可以更好地由 CAN 來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此引入了第二種報(bào)文格式（擴(kuò)展格式）的概念，其定義的地址范圍更寬，由 29 位定義。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)者將從考慮定義良好的結(jié)構(gòu)命名方案中得到解放。有的用戶不需要由擴(kuò)展格式提供的識(shí)別符范圍，可以繼續(xù)沿用常規(guī)的 11 位識(shí)別符范圍（標(biāo)準(zhǔn)格式），在這種情況下，可以采用市場(chǎng)上可用的 CAN 儀器，或使用兼容這兩種模式的新控制器類儀器。為

48、了區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式，按 CAN 1.2 規(guī)范定義，使用了 CAN 報(bào)文格式的第一個(gè)保留位。因?yàn)镃AN1.2 定義的信息格式相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)格式，因此仍然是有效的。此外，由于擴(kuò)展格式已經(jīng)定義，因此網(wǎng)絡(luò)中會(huì)共存標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的報(bào)文。 CAN 規(guī)范技術(shù)規(guī)范由兩部分組成： 1）CAN 的報(bào)文格式說明（按 CAN1.2 規(guī)范定義）。 2）標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的說明。 為了兼容 CAN2.0，要求 CAN的儀器應(yīng)兼容 以上兩點(diǎn)。4.1 CAN節(jié)點(diǎn)通信協(xié)議4.1.1 CAN技術(shù)規(guī)范2.0A 1）CAN節(jié)點(diǎn)的分層結(jié)構(gòu) 如上圖邏輯鏈路控制（LLC）子層的主要功能是：為數(shù)據(jù)傳送和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求提供服務(wù)，確認(rèn)由MA

49、C子層接收的報(bào)文實(shí)際已被接收和為恢復(fù)管理和通知超載提供信。LLC子層的主要功能是報(bào)文過濾、超載通知和恢復(fù)管理。 如上圖媒體訪問控制（MAC）子層的功能主要是：傳送協(xié)議，亦即控制成幀，執(zhí)行仲裁，錯(cuò)誤檢測(cè)，錯(cuò)誤標(biāo)注和故障界定。MAC子層是CAN協(xié)議的核心。它把接收到的報(bào)文呈現(xiàn)給LLC，并接收來(lái)自LLC的報(bào)文以便發(fā)送。MAC子層由稱為故障界定的一個(gè)管理實(shí)體監(jiān)控。它具有識(shí)別永久性故障或短暫擾動(dòng)的自檢機(jī)制。 物理層的范圍是有關(guān)全部電氣特性的不同節(jié)點(diǎn)間的位的實(shí)際傳送。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，物理層所有節(jié)點(diǎn)必須是相同的。然而，在選擇物理層時(shí)存在很大的靈活性。 物理層定義信號(hào)怎樣進(jìn)行發(fā)送，因而涉及位定時(shí)、位編碼和同步的

50、描述。在這部分技術(shù)規(guī)范中未定義物理層的驅(qū)動(dòng)器/接收器特性，以便允許根據(jù)它們的應(yīng)用，對(duì)發(fā)送媒體和信號(hào)電平進(jìn)行優(yōu)化。 2）CAN的一些基本概念 報(bào)文（Messages）：總線上的信息以固定格式的不同而有限長(zhǎng)度的報(bào)文發(fā)送。當(dāng)總線開放時(shí)，任何連接的單元均可開始發(fā)送一個(gè)新報(bào)文。 信息路由(Information Routing)：在CAN系統(tǒng)中，一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)不使用有關(guān)系統(tǒng)配置的任何信息（例如站地址）。CAN廢除了站地址編碼方式，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。 系統(tǒng)靈活性（System Flexibility）：節(jié)點(diǎn)可添加到CAN網(wǎng)絡(luò)上，而不要求任何節(jié)點(diǎn)的軟件或硬件以及應(yīng)用層有任何改變。 報(bào)文路由(Mes

51、sage Routing)：一個(gè)報(bào)文的內(nèi)容由一個(gè)標(biāo)識(shí)符ID命名。ID并不指明報(bào)文的目的，但描述數(shù)據(jù)的含義，以便網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)有可能借助報(bào)文過濾決定該數(shù)據(jù)是否由它們接收。 多點(diǎn)傳送（Multicast）：作為報(bào)文過濾概念的結(jié)果，任何數(shù)目的節(jié)點(diǎn)均可接收一個(gè)報(bào)文，并且同時(shí)按該報(bào)文的要求作出響應(yīng)。 數(shù)據(jù)一致性(Data Consistency)：在CAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可以確保一個(gè)報(bào)文同時(shí)被所有節(jié)點(diǎn)或者沒有節(jié)點(diǎn)接收。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性是借助于多點(diǎn)傳送概念和錯(cuò)誤處理達(dá)到的。 位速率(Bit Rate)：CAN的數(shù)據(jù)傳輸速度在不同系統(tǒng)中是不同的。然而，在一個(gè)給定系統(tǒng)中，位速率是唯一的，并且是固定的。 優(yōu)先權(quán)(Pr

52、iorities)：在總線訪問期間，標(biāo)識(shí)符ID為報(bào)文定義了一個(gè)靜態(tài)的優(yōu)先權(quán)。 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求(Remote Data Request)：通過發(fā)送一個(gè)遠(yuǎn)程幀，一個(gè)需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請(qǐng)求另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的遠(yuǎn)程幀以相同的標(biāo)識(shí)符ID命名。 多主站(Multi-master)：當(dāng)總線開放時(shí)，任何單元均可開始發(fā)送一個(gè)報(bào)文。具有要發(fā)送的最高優(yōu)先權(quán)報(bào)文的單元贏得總線訪問權(quán)。 仲裁(Arbitration)：總線開放時(shí)，任何單元均可發(fā)送報(bào)文，若有2個(gè)或更多的單元同時(shí)開始發(fā)送報(bào)文，總線訪問沖突借助標(biāo)識(shí)符ID進(jìn)行逐位仲裁來(lái)解決。這種仲裁機(jī)制可以使信息和時(shí)間均無(wú)損失。若具有相同標(biāo)識(shí)符ID的一個(gè)數(shù)據(jù)幀和一個(gè)遠(yuǎn)程幀同時(shí)啟動(dòng)，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀。仲裁期間，每一個(gè)發(fā)送器都將發(fā)送的位電平與在總線上監(jiān)視到的電平進(jìn)行比較。若相同，則該單元可以繼續(xù)發(fā)送。當(dāng)發(fā)送一個(gè)“隱性”電平（Recessive Level），而監(jiān)視到一個(gè)“顯性”電平（Dominant Level）時(shí)，該單元丟失仲裁，并且必須退出而不再發(fā)送后續(xù)位。 安全性(Safety)：為獲得盡可能高的數(shù)據(jù)傳送安全性，在每個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)中，均設(shè)有錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤標(biāo)定和自檢的強(qiáng)有力措施。為檢測(cè)錯(cuò)誤，采取的措施包括：監(jiān)視（發(fā)送器對(duì)發(fā)送的位電平與總線上監(jiān)視到的位電平進(jìn)行比較）、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、位填充和報(bào)