CAN总线技术在车身控制器硬件设计中的应用

"该资源是关于车身控制器硬件设计的课件，主要讲解了现场总线技术，特别是CAN通信技术。由阳宪惠教授在清华大学自动化系进行讲解。内容涵盖车身控制器的设计要求，如功能和工程需求，以及客户特定要求。此外，深入探讨了CAN通信技术的原理和特点，如其在不同领域的应用、技术优势和通信模型。" 正文: 车身控制器硬件设计是汽车电子系统中的关键部分，它需要满足多种功能要求，包括确保车身部件的正常运行、实现数据通信以及提供诊断信息。在工程设计中，还需要考虑工作温度范围、抗干扰性、尺寸限制以及耐用性等因素。此外，设计还必须符合客户的特定需求，比如电源管理、微处理器的选择以及输入输出点的定义。 现场总线技术是现代工业控制系统中常用的一种通信方式，其中CAN（Controller Area Network）通信技术尤为重要。CAN是由德国博世公司为了解决汽车内部各控制部件间的通信问题而开发的，后来被广泛应用于多个行业，如航天、电力、自动化设备等。CAN已成为ISO 11898国际标准，其设计初衷虽是针对汽车，但其灵活性和高效性使其在其他领域也得到了广泛应用。 CAN的主要技术特点体现在以下几个方面： 1. 网络上的所有节点平等，任何节点都可以在任何时候启动通信，无需主从架构，这使得通信方式更为灵活。 2. CAN采用独特的非破坏性总线仲裁技术，可以有效避免数据冲突，优先级高的节点可以在短时间内完成数据传输。 3. 报文过滤机制支持点对点、一点对多点及全局广播的通信方式，无需额外的调度机制。 4. 通信距离和速率可根据实际需求调整，最远可达10公里（低速情况下），最高通信速率可达1Mbps（此时通信距离为40米）。 5. 支持大量的网络节点，通常可达110个，并且有多种报文标识符供选择，增强通信的多样性和灵活性。 6. CAN帧结构紧凑，传输速度快，降低了受干扰的可能性，同时具有强大的错误检测和自我校验能力。 7. 当节点出现严重错误时，能自动关闭输出，保护其他节点的正常工作。 8. CAN总线支持多种通信介质，并具备节能模式，可以在无内部活动时进入睡眠状态，减少系统功耗。 CAN的通信参考模型遵循OSI七层模型的简化版，主要包括数据链路层，该层包含逻辑链路控制子层（LLC），负责管理和维护通信链路。这些特性使得CAN成为实现高效、可靠车身控制器通信的理想选择。