can能夠?yàn)槠囯娮釉O(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的低成本網(wǎng)絡(luò)連接，迄今為止，全球的can節(jié)點(diǎn)已達(dá)1.5億個(gè)，本地互連網(wǎng)絡(luò)(lin)能夠?yàn)殡姍C(jī)、開關(guān)、傳感器和車燈提供了一種低成本的網(wǎng)絡(luò)連接方式，本文介紹飛思卡爾的車內(nèi)can/lin網(wǎng)絡(luò)解決方案。

    控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(can)是一種異步的多主(multi-master)串行通信協(xié)議，可用來(lái)連接汽車和工業(yè)應(yīng)用中的各種電子控制模塊。最初，can是為需要高級(jí)數(shù)據(jù)集成能力、以及要求數(shù)據(jù)數(shù)率達(dá)1mbit/s以上的汽車應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。

    除了汽車外，can網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域還包括樓宇自動(dòng)化、環(huán)境與照明控制、空調(diào)系統(tǒng)、警報(bào)系統(tǒng)、自動(dòng)灑水裝置、電梯、自動(dòng)販賣機(jī)和電機(jī)控制系統(tǒng)等。未來(lái)，can的應(yīng)用范圍還會(huì)繼續(xù)增加。以至于任何一個(gè)需要穩(wěn)定、可靠的低成本網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)或設(shè)備，都有可能成為can節(jié)點(diǎn)。迄今為止，全球的can節(jié)點(diǎn)已達(dá)1.5億個(gè)。

    圖1: 飛思卡爾的can應(yīng)用框圖。

    can應(yīng)用的挑戰(zhàn)

    然而，并非所有的can網(wǎng)絡(luò)都是一樣的。汽車應(yīng)用中的can網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)流量性質(zhì)的不同，分為兩種截然不同的類型。第一種是車身控制網(wǎng)絡(luò)，它的功能是控制乘客的舒適系統(tǒng)，因此該網(wǎng)絡(luò)主要處理多種無(wú)序或以非規(guī)律頻率出現(xiàn)的消息標(biāo)示符(message identifier)。另一種是汽車動(dòng)力總成網(wǎng)絡(luò)(powertrain network)，它的功能是傳輸與引擎和傳動(dòng)控制有關(guān)的消息，這些待處理信息的類型相對(duì)單一，但出現(xiàn)的頻率卻非�？�，也非常有規(guī)律。由于需要處理的信息類型的不同，導(dǎo)致兩種網(wǎng)絡(luò)在硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)上也大相徑庭。

    與其它重要的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一樣，can需要一個(gè)物理層器件來(lái)執(zhí)行通信功能。其物理層規(guī)范源自iso/osi規(guī)定的7層模型，負(fù)責(zé)對(duì)總線進(jìn)行電流和電壓控制。物理層器件還需要處理瞬態(tài)電流和瞬態(tài)電壓，以及信令鏈路上的錯(cuò)誤，并盡可能的糾錯(cuò)。

    博世(bosch)公司制訂的can規(guī)范并沒(méi)有專門的物理層規(guī)范。這對(duì)設(shè)計(jì)工程師而言既是福、也是禍。在過(guò)去10年里，有2個(gè)主要的物理層設(shè)計(jì)走上前臺(tái)，并成為絕大多數(shù)can應(yīng)用的物理層設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。它們通常被稱為高速和低速的物理層，并且都以電壓差的方式在一對(duì)差分信號(hào)線上執(zhí)行通信功能。當(dāng)差分信號(hào)線中的某一條線出現(xiàn)短路或開路故障時(shí)，低速物理層架構(gòu)就可變成一種單線架構(gòu)(參考地電平)。由于要執(zhí)行這項(xiàng)功能，低速架構(gòu)對(duì)于總線速度高于125kbit/s的操作來(lái)說(shuō)，成本過(guò)于昂貴。這也是125kbit/s成為劃分低速can與高速can的根本原因。盡管兩種架構(gòu)都是在一對(duì)線上使用一個(gè)電壓參考，但每一種架構(gòu)的終止方法(termination method)并不一樣，產(chǎn)品系統(tǒng)也互不兼容。

    另外，通用汽車在不久前開發(fā)了一種新的can物理層。這種物理層只采用一根線，并將速度性能限制在33.33kbit/s。這種單線的can物理層與上面兩種類型有著顯著的不同，也沒(méi)有得到廣泛接受。

    其實(shí)，can標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中并沒(méi)有任何對(duì)物理層的要求，其它的標(biāo)準(zhǔn)組織也開發(fā)出了各種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)幫助設(shè)計(jì)工程師開發(fā)各種能相互兼容的can設(shè)備。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(iso)和汽車工程師協(xié)會(huì)(sae)分別為歐洲和美國(guó)市場(chǎng)制訂了各種標(biāo)準(zhǔn)，以確保各種物理層器件與推薦的設(shè)計(jì)規(guī)程之間有互用性。請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.iso.org，了解iso11519-2(低速容錯(cuò)can)和iso 11898(高速can)；或者訪問(wèn)www.sae.org了解sae j2411(單線can)和sae j2284-125/250/500(高速can)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

    針對(duì)can應(yīng)用的解決方案

    圖2: 飛思卡爾的lin車門系統(tǒng)框圖。

    飛思卡爾深刻認(rèn)識(shí)到汽車can器件與系統(tǒng)的開發(fā)商所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。由于不同的can網(wǎng)絡(luò)具有不同的can消息機(jī)制，因此飛思卡爾將提供不同的硬件方案來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。

    飛思卡爾的32位mcu采用了toucan或flexcan硬件模塊，來(lái)與can總線進(jìn)行通信。這些模塊都是基于傳統(tǒng)的“郵箱”或“完全can(full