客车网络控制中的CAN/CAN网桥设计方案

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                    ???? 1 引言
　　控制器局部网CAN（CONtrollerAreaNetwork）是德国RobertBosch公司在20世纪80年代初为汽车业开发的一种车载专用串行数据通信总线，经过多年的发展，现在越来越多的被众多汽车厂商所认可，并在包括BMW、Benz、VOLVO等汽车上使用。CAN由于其独特的特性，不仅在汽车领域，而且在工业控制领域也得到了广泛的运用，如工业现场控制、小区安防、环境监控等。由于在具体工程运用中，往往需要连接两路CAN子网，因此CAN/CAN网桥是必不可少的，是组网的关键设备之一。本文在将客车网络控制系统划分为底盘和车身的两个网络控制子系统的基础上，利用Philips公司的LPC2119微控制器，从硬件和软件上设计了一个CAN/CAN网桥。
　　2 客车网络控制中的CAN/CAN网桥
　　由于目前汽车电子应用的日益广泛，CAN在轿车上应用日益广泛，但是在国内的应用还不是很多，只有在某些高档豪华的车型上才会采用，CAN在国内客车上的应用也仅限于由国外公司帮助实施单总线局部联网。汽车电子技术的网络化是我国汽车电子研究与应用的必然趋势，CAN作为标准车载网络技术，其在汽车网络化应用的进程中将起着桥梁和纽带的作用。由于客车中底盘部分涉及到整车行使的安全性，实时性要求和通信的信息量都明显高于车身部分，因此本文在将客车网络控制系统划分为两个子系统（底盘CAN和车身CAN）的基础上，设计了连接两路CAN的网桥。整个系统框架如图1所示。




　　CAN/CAN网桥除了以上主要部分以外还加了LED指示、看门狗电路和复位电路。几个LED主要指示两路CAN的工作状况以及出错报警。LPC2119内置了看门狗电路，当由于程序跑飞或者其他原因导致系统工作不正常时将自动复位。复位电路采用MAX708SD来产生稳定的复位信号。
　　3.3 CAN/CAN网桥的软件设计
　　CAN/CAN网桥的主要功能是实现两路CAN之间的数据过滤及转发，由于客车网络控制系统中对通讯的实时性的要求，在进行软件设计时要做到数据存储和转发的时间要求尽可能的短。为了达到这一要求，数据的接收采用向量中断（IRQ）方式，而且由于底盘CAN控制子系统的数据通讯量明显要高于车身CAN控制子系统，因此将连接底盘CAN控制子系统的CAN1接收优先级设置为最高，而连接车身CAN控制子系统的CAN2接收优先级次之。同时尽量精简中断服务程序，使系统的响应时间尽量的短。对应两路CAN设置了两个FIFO的环形接收缓冲区，由于CAN1的数据通讯量要高，因此CAN1的FIFO环形接收缓冲区比CAN2的大，这样更适合实际情况。
　　CAN/CAN网桥的软件设计主要包括：两路CAN控制器的初始化，FIFO环形接收缓冲区的设置，两路CAN控制器的全局验收过滤器的设置，接收中断服务程序，CAN发送程序，主监控程序。
　　CAN控制器的初始化流程如图3所示。其中全局验收过滤器的配置是一个难点，也是区别于SJA1000独立CAN控制器的一个地方。有5个地址寄存器用来指向验收过滤器RAM中的表格：fullCAN标准地址、标准单个地址、标准地址范围、扩展单个地址和扩展地址范围。这些表格在存储器中必须是连续的。后4个表格的起始地址分别是各自相邻的前一个表格的终止地址。扩展地址范围表格的终止地址在表格终止寄存器中给出。如果一个表格的起始地址等于下一个表格的起始地址或表格终止寄存器的值，则该表格为空。




　　4总结
　　本文在LPC2119的基础上设计了一个CAN/CAN网桥，并从硬件和软件的角度论述了设计过程。作者采用广州周立功单片机发展有限公司的CANalyst-II和USBCAN-II分别模拟客车底盘CAN和车身CAN对网桥进行了大量数据的反复测试，在向两路CAN连续不间断发送100000帧数据的情况下能够准确的转发，说明网桥工作可靠。下一步的研究目标将在网桥上移植实时多任务操作系统μC/OS-II来进一步提高网桥的实时性能。
　　本文作者创新点:将客车网络控制系统划分为底盘和车身的两个网络控制子系统，并且设计了CAN/CAN网桥互连两个网络控制子系统。