基于CAN现场总线的车辆智能数据监控系统

《装备制造技术》２０１２年第８期随着汽车功能的增加与电子控制技术的普遍应用，汽车电气件越来越多，电线也会越来越多，汽车上的电路数量与用电量显著增加，线束也就变得越粗越重。

如何使大量线束在有限的汽车空间中，更有效合理地布置，使汽车线束发挥更大的功能，已成为汽车制造业面临的问题。

ＣＡＮ总线技术的开发，对于汽车电子控制系统的应用无疑是一个突破，并将得到更大的发展。

１ＣＡＮ总线概述ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ的缩写），即控制器局域网络。

ＣＡＮ总线是由德国ＢＯＳＣＨ公司于１９８６年进行开发，并随后通过国标ＩＳＯ１１８９８及ＩＳＯ１１５１９，如今已经成为国际上被最为广泛应用的工业现场总线之一。

尤其在欧洲和北美地区，ＣＡＮ协议已经是汽车网络的标准协议，成为汽车计算机控制系统和控制局域网的标准总线。

在目前的汽车产业中，为了满足对于汽车安全性、便捷性、舒适度、低成本等多种要求，各种不同的电子控制系统不断被开发，并应用于汽车产业中。

但是由于这些电子系统之间通信时所需要的数据类型及要求有不同之处，所以，就要由很多条总线构成，并且不同的地方越多，电气件也越多，电线也就越多，线束也就变得越粗越重。

而与一般的总线相较，ＣＡＮ总线在数据通信的应用中，拥有十分突出的实时性、可靠性和灵活性等优势，其性能良好、设计独特，与传统线束比较，多路传输装置大大减少了导线及联插件数目，使布线更为简易，因此，越来越受到人们的重视和青睐，并且被广泛应用在汽车领域。

因此，为了适应“减少线束的数量”等要求，先进的汽车就引入了ＣＡＮ总线配置，采用多路传输系统。

如世界上著名的汽车制造商ＢＭＷ（宝马）、ＢＥＮＺ（奔驰）、ＲＯＬＬＳ－ＲＯＹＣＥ（劳斯莱斯）等等都采用了ＣＡＮ总线，作为控制总线，用来实现汽车内部的系统控制和检测执行机构之间的数据通信。

２智能汽车和智能汽车系统智能汽车具有自动驾驶的功能，并且集计算机、信息处理和控制、通讯和传感器等多种高端技术于一身。

西南交通大学硕士学位论文基于CAN总线的智能小车控制系统研制姓名:张文杰申请学位级别:硕士专业:机械电子工程指导教师:肖世德20090401摘要智能小车是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一身的光机电一体化系统,它集中运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等高新技术。

CAN总线是一种具有高保密性、高抗干扰能力、有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。

本论文将当前流行的CAN现场总线技术应用到智能小车上,为西南交通大学机电测控实验中心研制分布式控制的智能小车实验平台。

论文首先概要介绍了与智能小车相关的机器人领域和智能车辆领域的研究现状,给出了以电动小车为物理平台的智能小车的概要设计。

然后介绍了智能小车运动控制系统的硬件电路的设计与实现。

智能小车选择飞利浦公司的 LPC2290微控制器作为核心处理器,利用其高速的处理能力和芯片内部集成的丰富的外设接口资源,并结合CAN总线接口为智能小车提供了一个功能强大并具有一定扩展性的硬件平台。

论文结合嵌入式系统的特点说明了在智能小车中引入嵌入式操作系统的价值,介绍了嵌入式操作系统u C/OS—II在微处理器LPC2290的移植过程和开发方法。

论文根据智能小车各个模块的功能,详细描述了小车控制系统各个任务的执行流程。

由于采用了统一的CAN总线通讯协议,使得各个模块避免了重复繁琐的底层软硬件开发和调试工作,提高了智能小车开发效率。

研制的智能小车样机初步实验证明了本文叙述的技术方案的有效性和正确性,对于智能运输车辆开发具备一定参考和实用价值。

关键词:智能小车; 运动控制; CAN总线; 嵌入式系统;la C/OS—IIABSTRACTIntelligent vehicle is an integration system of optical system and mechatronics system combined with environmental perception、path planning and decision making and automatic driving functions using computer, sensing, information, communications,navigation,artificial intelligence and automatic control technology. CAN Bus is a type of serial communication network with many features such as high confidentiality,hi曲anti—interference ability,the effective support of distributedcontr01and real—time contr01mode. A distributed control experiment platform of intelligent vehicle is designed based on CAN bus technologyin mechatronics measuring and monitoring experiment center of Southwest Jiaotong University.At first,the key technology of intelligent vehicle is summarized in the paper. And then the design of control circuit and interface circuits for intelligent vehicle are presented.With high processor speed and abundant interface support LPC2290is used as the core processor of contr01circuits.It can afford an extensible platform for the intelligent vehicle combined with the application of CAN bus.Combined with the characteristics of embedded system the value of embedded operating system which is introduced into the intelligent vehicle is showed.The whole process of la C/OS——II operating system is migrated to LPC2290CPU. Based on the functions of intelligent vehicle the flow chart of every task module is described in thepaper.It is independent between modules and convenient for mutual communication by application of CAN Bus.Owning to the use of uniform communication agreement,we can avoid repeated bottom development or debugging of software and hardware.The test shows that the intelligent vehicle design is the effectiveness and correctness that can be taken as a reference for the intelligent transport vehicles. Keywords:InteI I igent VehiCle:Motion OontroI:CAN—Bus:Embedded System; uC/OS—II西南交通大学曲南爻遗大罕学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

基于CAN总线的车号信息采集系统的设计摘要:简单介绍了基于CAN总线的车号信息采集系统的设计和实现方法,给出了该系统CAN总线的硬件接口电路和软件设计流程。

关键词:CAN总线上位机光耦缓冲区随着科学技术的不断发展,现场对于集中控制多套设备通讯的要求也越来越强烈。

现场总线技术也越来越广泛的应用到工业控制领域来。

本文介绍了基于CAN总线的车号信息采集系统的设计方法,能够对多套采集设备实现数据通讯,此设计不仅充分发挥了现场总线CAN的实时、可靠、高速、远距离、易维护等通信特点,而且将现场总线技术与集中控制技术有机结合。

用户也可以在同一个上位机(PC机)上可以远程监控。

1 系统构成系统由各个车号采集设备、CAN总线、上位机组成,系统结构图如图1所示,采集设备负责自动接收车号信息并完成组织、处理分析信息,形成报文等功能;CAN总线用于上位机与采集设备的数据传递;由于需要集中控制管理,又需分散实时控制的特殊要求,系统采用现场总线式集散控制系统;采用CAN总线技术。

控制器局域网CAN(Controller Area Net)是德国Bosch公司在1986年开发的一种现场总线,主要用于各种过程检测及控制。

CAN最初是应用于汽车监测和控制上的,目前CAN已逐步应用到其它工业控制领域中了。

其具有以下几个技术特点:(1)CAN可以是对等结构,即多主机工作方式,网络上任意一个节点可以在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息,不分主从,通讯方式灵活。

(2)CAN网络上的节点可以分为不同的优先级,满足不同的实时需要。

高优先级的数据最多可在130ms内得到传输。

(3)CAN采用非破坏性仲裁技术,当两个节点同时向网络上传送信息时,优先级低的节点自动停止发送,即使在网络负载很重的情况下不会出现网络瘫痪。

(4)CAN可以点对点、点对多点、点对网络的方式发送和接收数据,通信速率可达最高1Mbps,传输距离远,可最大挂接110个节点。

基于CAN总线与以太网的地铁车辆运行监控系统研究王爽【摘要】研究一种基于CAN总线和以太网的地铁车辆监控系统,并使用双CAN驱动器进行冗余设计.主要针对基于CAN总线的监控系统中网关控制器的双总线CAN控制器和以太网接口硬件电路以及CAN冗余收发数据软件系统进行设计.最后通过试验方法对基于双CAN总线冗余系统的车辆运行监控系统的可靠性进行验证,结果表明:各个时间段双总线冗余系统的可靠度要优于单总线系统.如果加长试验时间,则单、双CAN总线系统可靠度区别将更加明显.当突然断开系统中主CAN总线,节点的通信状态依然有效,验证了双CAN总线冗余系统的可靠性.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】5页(P91-95)【关键词】城市交通;CAN总线;车辆监控;冗余系统;以太网【作者】王爽【作者单位】辽宁铁道职业技术学院,辽宁锦州121000【正文语种】中文【中图分类】TP273在故障诊断技术、计算机技术、通信技术以及控制技术的融合下衍生出了地铁车辆诊断、检测和控制系统，其主要的技术手段就是车载微机，通过在车辆内部进行应用地铁车辆总线就可以综合处理服务信息、机车状态监测、故障诊断、运行控制、车辆控制等[1-2]。

目前主流的地铁车辆监控系统的总线有MVB和WTB专用总线和CAN通用总线等。

作为专门为通信网所指定的两种标准，在最初制定MVB和WTB的过程中从车辆级和列车级两个方面进行了具体和明确的定义，由于这种开发产品只在通信网中应用，因此相比于其他几种通用总线，其经济性、供货商以及使用范围存在着一定的缺陷[3]。

作为始终能够实现实时控制和分布式控制的串行通信网络，在开发费用上相比于其他现场总线CAN总线比较低，因此在连接一些分布式控制应用设备时能够发挥比较好的效果，因此在地铁通信网络中有比较大的应用优势[4]。

因此，研究一种基于CAN总线和以太网的地铁车辆监控系统，并使用双CAN驱动器进行冗余设计。

O 引言电动汽车是集计算机技术、通信技术、电子技术、新材料技术等一体化的高科技产品，其结构复杂，有多种相互作用却又相对独立的部件，且车载环境较恶劣，有很强的干扰，用模拟量的控制可靠性不高。

先进高效的控制体系结构，可以使电动汽车各系统之间的数据交换满足简单迅速、可靠性高、抗干扰能力强、实时性好、系统错误检测和隔离能力强等要求。

本文采用了先进的计算机技术和CAN总线技术，集智能控制、信号采集、数据处理和通信于一体，控制实时性好，可实现整车控制智能化和多传感器信息的有效融合。

1 CAN总线的简介CAN(ControllerAreaNewtork)即控制器局域网，是一种先进的串行通信协议，属于现场总线范围。

CAN总线是最初由德国Bosch公司在80年代初期，为了解决现代汽车中众多的控制与测试一起之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，目的是通过较少的信号线将汽车上的各种电子设备通过网络连接起来，并提高数据在网络中传输的可靠性，CA N总线具有较强纠错能力，支持差分收发，因而适合高噪声环境，并具有较远的传输距离，特别适合于中小型分布式测控系统，目前己在工业自动化、建筑物环境控制、机床、医疗设备等领域得到广泛应用。

CAN总线具有以下几个重要特点：1)结构简单，只有两根线与外部相连，且内部含有错误探测和管理模块。

2)通信方式灵活。

可以多种方式工作，网络上任意一个节点均可在任意时刻主动的向网络上的其他节点发送信息，而不分主从。

3)可以点对点、点对多点及全局广播方式发送和接受数据。

4)网络上的节点信息可分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。

5)CAN通讯格式采用短帧格式，每帧字节数最多为8个，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态和测试数据的一般要求。

同时，8个字节也不会占用总线时间过长，从而保证了通讯的实时性。

6)采用非破坏性总线仲裁技术。

当两个节点同时向总线上发送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可以不受影响继续传输数据，这大大地节省了总线仲裁冲突时间，在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪。