第4.1章 车载网络系统现场总线技术__08CAN

1、 阳宪惠阳宪惠CANCAN简介简介 CANController Area NetworkCANController Area Network是控制器局域网是控制器局域网的简称的简称 它是德国它是德国BoschBosch公司在公司在19861986年为解决现代汽车中年为解决现代汽车中众多测量控制部件之间的数据交换而开发的一种众多测量控制部件之间的数据交换而开发的一种串行数据通信总线串行数据通信总线 现已被列入现已被列入ISOISO国际标准国际标准ISO11898ISO11898 最初为汽车测控数据通信而设计的最初为汽车测控数据通信而设计的CAN CAN ，现已在，现已在多领域被广泛采用多领域被广

2、泛采用 航天、电力、石化、冶金、纺织、造纸、仓储等行业航天、电力、石化、冶金、纺织、造纸、仓储等行业 火车、轮船、机器人、楼宇自控、医疗器械、数控机火车、轮船、机器人、楼宇自控、医疗器械、数控机床、智能传感器、过程自动化仪表等床、智能传感器、过程自动化仪表等CANCAN的主要技术特点的主要技术特点 CANCAN网络上的节点不分主从网络上的节点不分主从 任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，通信方式灵活信息，通信方式灵活 CANCAN采用非破坏性的总线仲裁技术采用非破坏性的总线仲裁技术 CANCAN网络上的节点具有不同的优先级，网络

3、上的节点具有不同的优先级， 当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而节省了总线冲突的仲裁时间继续传输数据，从而节省了总线冲突的仲裁时间。 可满足对实时性的不同要求可满足对实时性的不同要求 高优先级的数据可在高优先级的数据可在134134微秒内得到传输微秒内得到传输 通过报文滤波可实现点对点、一点对多点及全局通过报文滤波可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式收发数据，无需专门的广播等几种方式收发数据，无需专门的“调度调度”

4、 ” CANCAN的直接通信距离的直接通信距离 最远可达最远可达10km10km（速率（速率5kbps5kbps以下）；以下）； 通信速率最高可达通信速率最高可达1Mbps(1Mbps(此时通信距离最长为此时通信距离最长为40m40m）。）。 CANCAN总线上的节点数决定于总线驱动电路，一般为总线上的节点数决定于总线驱动电路，一般为 可达可达110110个；个； 报文标识符：报文标识符： CAN2.0ACAN2.0A为为20322032种种 CAN2.0BCAN2.0B扩展帧的报文标识符几乎不受限制扩展帧的报文标识符几乎不受限制 CANCAN为短帧结构，传输时间短，受干扰概率低为短帧结构，传

5、输时间短，受干扰概率低 CANCAN节点节点具有良好的检错功能，具有良好的检错功能，出错率低出错率低 节点中均有错误检测、标定和自检能力。节点中均有错误检测、标定和自检能力。 具有发送自检、循环冗余校验、位填充、报文格式检查等。具有发送自检、循环冗余校验、位填充、报文格式检查等。 CANCAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。以使总线上其他节点的操作不受影响。 CANCAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。灵活。 CANCAN器件可被置于无任何内部活动

6、的睡眠方式器件可被置于无任何内部活动的睡眠方式 相当于未连接到总线驱动器相当于未连接到总线驱动器 可降低系统功耗可降低系统功耗 其睡眠状态可借助总线激活或者系统的内部条件被唤醒。其睡眠状态可借助总线激活或者系统的内部条件被唤醒。 CANCAN通信技术通信技术 CANCAN的通信参考模型的通信参考模型 CANCAN的通信模型的分层结构的通信模型的分层结构 数据链路层数据链路层 包括逻辑链路控制子层包括逻辑链路控制子层LLCLLC LLCLLC的主要功能是：为数据传送和远程数据请求提供服务，的主要功能是：为数据传送和远程数据请求提供服务，确认由确认由LLCLLC子层接收的报文实际已被接收，并为恢复

7、管理子层接收的报文实际已被接收，并为恢复管理和通知超载提供信息和通知超载提供信息 媒体访问控制子层媒体访问控制子层MACMAC MACMAC子层主要规定传输规则，即控制帧结构、执行仲裁、子层主要规定传输规则，即控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出错标定和故障界定错误检测、出错标定和故障界定 物理层物理层 物理层规定了节点的全部电气特性物理层规定了节点的全部电气特性 数据链路层数据链路层 逻辑链路子层逻辑链路子层 接收滤波接收滤波 超载通知超载通知 恢复管理恢复管理 媒体访问控制子层媒体访问控制子层 数据封装数据封装/ /拆装拆装 帧编码（填充帧编码（填充/ /解除填充）解除填充） 媒体访问管理媒

8、体访问管理 错误监测错误监测 出错标定出错标定 应答应答 串行化串行化/ /解除串行化解除串行化 物理层物理层 位编码位编码/ /解码；位定时；同步；解码；位定时；同步； 驱动器驱动器/ /接收器特性接收器特性 CANCAN节点的网络连接节点的网络连接CANCAN总线信号的显总线信号的显位与隐位位与隐位 显位显位(0)(0) V VCANHCANH： 3.5v3.5v V VCANL 1 CANL 1 1.5v1.5v 隐位隐位(1)(1) V VCANHCANH 2.5v2.5v V VCANL CANL 2.5v2.5v 显位可改显位可改写隐位写隐位CANCAN通信帧的类型通信帧的类型 4

9、 4种不同类型的帧：种不同类型的帧： 数据帧、远程帧、出错帧、超载帧数据帧、远程帧、出错帧、超载帧 数据帧携带数据，由发送器传送至接收器数据帧携带数据，由发送器传送至接收器 远程帧用以请求总线上的相关单元发送具远程帧用以请求总线上的相关单元发送具有相同标识符的数据帧有相同标识符的数据帧 出错帧由检测出总线错误的单元发送出错帧由检测出总线错误的单元发送 超载帧用于提供当前的和后续的数据帧的超载帧用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟附加延迟CANCAN的帧结构的帧结构 数据帧由数据帧由7 7个不同的位场（域）组成个不同的位场（域）组成： 帧起始帧起始、仲裁场、控制场、数据场、仲裁场、控制场、数据

10、场、CRCCRC场、应场、应答场、答场、帧结束帧结束 帧起始位（帧起始位（1 1个显位），表示标志帧的开始个显位），表示标志帧的开始 中间有仲裁场、控制场、数据场、中间有仲裁场、控制场、数据场、CRCCRC场、应答场场、应答场 帧结束（帧结束（7 7个隐位）个隐位） 数据场长度可为零数据场长度可为零CANCAN数据帧的组成数据帧的组成 CAN2.0ACAN2.0A与与CAN2.0BCAN2.0B CAN2.0ACAN2.0A与与CAN2.0BCAN2.0B是是19911991年颁布的年颁布的CANCAN技术规范的两个部分技术规范的两个部分 CAN2.0ACAN2.0A只有标准帧一种帧格式只有标

11、准帧一种帧格式 CAN2.0BCAN2.0B包括标准帧与扩展帧两种包括标准帧与扩展帧两种 标准帧与扩展帧的区别主要在仲裁场与控制场标准帧与扩展帧的区别主要在仲裁场与控制场 标准帧具有标准帧具有1111位标识符位标识符 扩展帧具有扩展帧具有2929位标识符位标识符 标准帧的仲裁场由标准帧的仲裁场由1111位标识符和远程发送请求位位标识符和远程发送请求位RTRRTR(Remote(Remote Transmission Request)Transmission Request)组成组成 仲裁场的仲裁场的1111位标识符从高位到低位顺序发送，最低位为位标识符从高位到低位顺序发送，最低位为ID.0ID

12、.0，最高位，最高位为为ID.10ID.10，其中的高，其中的高7 7位（位（ID.10ID.10ID.3ID.3）不能全为隐位。）不能全为隐位。 远程发送请求位（远程发送请求位（RTRRTR）用于区分数据帧与远程帧）用于区分数据帧与远程帧 在数据帧中在数据帧中RTRRTR位必须是显位位必须是显位 在远程帧中在远程帧中RTRRTR位必须为隐位。位必须为隐位。 扩展帧仲裁场的组成扩展帧仲裁场的组成 2929位标识符位：位标识符位：ID.28ID.28至至ID.0ID.0 远程请求替代位远程请求替代位SRR SRR (Substitute Remote Request)(Substitute Re

13、mote Request)： 设置设置SRRSRR为保持扩展帧与标准帧的格式兼容为保持扩展帧与标准帧的格式兼容 扩展帧中的扩展帧中的SRRSRR为隐位为隐位 标识扩展位标识扩展位IDE (Identifier Extension)IDE (Identifier Extension)： 标识扩展位标识扩展位IDEIDE在标准帧中为显位在标准帧中为显位, ,在扩展帧中为隐位在扩展帧中为隐位 远程发送请求位远程发送请求位RTRRTR组成组成 控制场由控制场由6 6位组成位组成 在扩展格式中控制场包括在扩展格式中控制场包括4 4位数据长度码位数据长度码DLCDLC和和2 2位保留位，位保留位， 在标准

14、格式中控制场包括在标准格式中控制场包括4 4位数据长度码位数据长度码DLCDLC、1 1位保留位、位保留位、1 1位标识扩展位位标识扩展位IDEIDE 数据场包含被传送的数据，可包括数据场包含被传送的数据，可包括0-80-8个个8 8位位的字节，先发送最高有效位。的字节，先发送最高有效位。 CRCCRC场：场：1515位的位的CRCCRC序列，序列，1 1个隐位的个隐位的CRCCRC界定界定符符 应答场应答场2 2位：位：1 1位应答间隙，位应答间隙，1 1位应答界定符位应答界定符 发送器在应答间隙发送发送器在应答间隙发送1 1位隐位，接收器在正确位隐位，接收器在正确接收到报文后在应答间隙发送

15、接收到报文后在应答间隙发送1 1位显位。位显位。 应答界定符为隐位应答界定符为隐位远程帧远程帧 远程帧由远程帧由6 6个场组成：帧起始、仲裁场、控制个场组成：帧起始、仲裁场、控制场、场、CRCCRC场、应答场和帧结束。远程帧不存在场、应答场和帧结束。远程帧不存在数据场。数据场。 远程帧的远程帧的RTRRTR位必须是隐位。位必须是隐位。出错帧出错帧 出错帧由两个不同场组成，第一个场由来自各站的出错帧由两个不同场组成，第一个场由来自各站的出错标志叠加得到，第二个场是出错界定符出错标志叠加得到，第二个场是出错界定符 错误标志具有两种形式：错误标志具有两种形式： 活动出错标志活动出错标志(Active

16、 error flag)(Active error flag)，由，由6 6个连续的显位组个连续的显位组成成 认可出错标志认可出错标志(Passive error flag)(Passive error flag)，由，由6 6个连续的隐位个连续的隐位组成组成 出错界定符包括出错界定符包括8 8个隐位个隐位超载帧超载帧 超载帧包括两个位场：超载标志和超载界定超载帧包括两个位场：超载标志和超载界定符符 超载标志由超载标志由6 6个显位组成个显位组成 超载界定符由超载界定符由8 8个隐位组成个隐位组成 发送超载帧的超载条件：发送超载帧的超载条件： 接收器要求延迟下一个数据帧或远程帧接收器要求延迟下

17、一个数据帧或远程帧实现实现CANCAN通信控制的几种通信控制的几种ASICASIC芯片芯片 CANCAN通信控制器通信控制器82C200:82C200:实现实现CAN2.0ACAN2.0A的标准格式通信帧的通信的标准格式通信帧的通信控制控制 CANCAN通信控制器通信控制器SJA1000:SJA1000:实现实现CAN2.0BCAN2.0B的两种格式通信帧的通的两种格式通信帧的通信控制信控制 带带CANCAN通信控制器与通信控制器与8 8位微控制器的位微控制器的P8XC592P8XC592 带带CANCAN通信控制器与通信控制器与1616位微控制器的位微控制器的87C196CA/CB87C19

18、6CA/CB 带带3232位位ARM7 ARM7 处理器内核、可编程逻辑、存储子系统、处理器内核、可编程逻辑、存储子系统、CANCAN接接口、以太网接口、口、以太网接口、I/OI/O接口等的片上系统接口等的片上系统TA7VTA7V 带带CANCAN通信控制器的通信控制器的CANCAN总线总线I/OI/O器件器件82C15082C150 CANCAN总线收发接口器件总线收发接口器件82C25082C250CANCAN通信控制器通信控制器 CANCAN通信控制器要实现通信控制器要实现CANCAN总线协议并具备与微控制总线协议并具备与微控制器的接口器的接口 不同型号的不同型号的CANCAN总线通信控

19、制器，其结构和功能大体相同；总线通信控制器，其结构和功能大体相同； 与微控制器接口部分的结构及方式存在一些差异与微控制器接口部分的结构及方式存在一些差异 由由CANCAN通信控制器芯片完成通信控制器芯片完成CANCAN总线协议中物理层和总线协议中物理层和数据链路层的所有功能数据链路层的所有功能 应用层功能由微控制器完成应用层功能由微控制器完成 芯片工作的温度范围为芯片工作的温度范围为： 4040125125，汽车及某些军用领域，汽车及某些军用领域， 40408080，一般工业领域，一般工业领域CAN通信控制器82C200的功能框图82C200实现CAN2.0A协议CANCAN通信控制器通信控制

20、器SJA1000SJA1000 SJA1000 SJA1000 实现CAN2.0B协议 SJA1000CANSJA1000CAN通信控制器由以下几部分构成通信控制器由以下几部分构成: : 接口管理逻辑接口管理逻辑IML:IML:它接收微处理器的命令它接收微处理器的命令, ,控制控制寄存器的地址寄存器的地址, ,并为微处理器提供中断和状态信息。并为微处理器提供中断和状态信息。 发送缓冲器发送缓冲器TXB: TXB: 它是和位流处理器（）它是和位流处理器（）之间的接口之间的接口, , 有字节长。能存储一条将在总有字节长。能存储一条将在总线上发送的完整报文。报文由写入线上发送的完整报文。报文由写入,

21、 , 由位流处理由位流处理器读出。器读出。 接收缓冲器（接收缓冲器（, ,）: : 是和接是和接收滤波器之间的接口收滤波器之间的接口, , 用来存储从总线收到并接用来存储从总线收到并接收的报文。接收缓冲器收的报文。接收缓冲器FIFOFIFO共字节长。其中有共字节长。其中有字节的窗口可供访问。在处理一个报文的字节的窗口可供访问。在处理一个报文的同时，由这个继续接收其它正在到来的报文同时，由这个继续接收其它正在到来的报文 CANCAN通信控制器通信控制器SJA1000(SJA1000(续）续） 接收滤波器接收滤波器ACF: ACF: 接收滤波器把收到的报文标识符和接收滤接收滤波器把收到的报文标识符

22、和接收滤波寄存器中的内容进行比较波寄存器中的内容进行比较, ,以判断该报文是否被接收。如以判断该报文是否被接收。如果判断结果是肯定的果判断结果是肯定的, , 则报文被存入。则报文被存入。 位流处理器位流处理器BSP: BSP: 位流处理器控制发送缓冲器和位流处理器控制发送缓冲器和总线之间数据序列总线之间数据序列, ,同时它也执行错误检测、仲裁、位同时它也执行错误检测、仲裁、位填充和总线错误处理功能。填充和总线错误处理功能。 位定时逻辑位定时逻辑BTL: BTLBTL: BTL监视总线上的串行序列，处理与监视总线上的串行序列，处理与CANCAN总总线相关的位时间，按收到的报文头与总线上的位流同线

23、相关的位时间，按收到的报文头与总线上的位流同步。步。BTLBTL还为补偿传输迟延时间和相位跳变提供可编程的时还为补偿传输迟延时间和相位跳变提供可编程的时间段。间段。 错误管理逻辑错误管理逻辑EML:EML:它按照协议完成错误界定。它接受它按照协议完成错误界定。它接受来自来自BSPBSP的出错通知，并向的出错通知，并向BSPBSP和和IMLIML提供出错统计提供出错统计 SJA1000SJA1000功能框图功能框图出错处理功能的增强出错处理功能的增强 仲裁丢失捕捉寄存器（）：以找到丢失仲仲裁丢失捕捉寄存器（）：以找到丢失仲裁位的位置裁位的位置 出错代码捕捉寄存器（）：分析总线错误出错代码捕捉寄存

24、器（）：分析总线错误类型和位置类型和位置 出错警告限寄存器（）：定义出错警告出错警告限寄存器（）：定义出错警告极限值极限值 接收出错计数寄存器（）接收出错计数寄存器（） 发送出错计数寄存器（）发送出错计数寄存器（） 记录发送和接收时出现的错误个数等。记录发送和接收时出现的错误个数等。可根据从这两个可根据从这两个寄存器读取的错误个数来判断目前控制器的出错寄存器读取的错误个数来判断目前控制器的出错状态。状态。 出错中断：出错中断： 出错中断源出错中断源: :总线出错中断、错误警告限中断总线出错中断、错误警告限中断( (可编程设置可编程设置) )和被动出错中断。由中断允许寄存器和被动出错中断。由中断

25、允许寄存器( () )区分出以上区分出以上各中断各中断, , 也可直接从中断寄存器也可直接从中断寄存器( () )中直接读取中断寄中直接读取中断寄存器的状态来判断出错类型。存器的状态来判断出错类型。 出错代码捕捉寄存器出错代码捕捉寄存器( () )： 当总线发生错误时当总线发生错误时, , 产生相应的出错中断产生相应的出错中断, ,同时，把同时，把对应的错误类型和产生位置写入出错代码捕捉寄存器对应的错误类型和产生位置写入出错代码捕捉寄存器( (相对地址为相对地址为12)12)。这个代码一直保存到被主控制器读取出。这个代码一直保存到被主控制器读取出来后来后,ECC,ECC才重新被激活工作，捕捉下

26、一个错误代码。才重新被激活工作，捕捉下一个错误代码。 可以从可以从ECCECC读取的数据来分析属于何种错误以及错误产生的读取的数据来分析属于何种错误以及错误产生的位置，从而为调试工作提供了方便。位置，从而为调试工作提供了方便。 SJA1000SJA1000的应用电路的应用电路 SJA1000SJA1000与以下芯片或电路组合，构成与以下芯片或电路组合，构成CANCAN应用节点应用节点 微控制器微控制器CPUCPU 总线收发器总线收发器 晶振、电源、复位电路晶振、电源、复位电路 其它测量控制电路其它测量控制电路 SJA1000的应用电路其它与其它与CANCAN通信相关的器件通信相关的器件 INT

27、EL 82527CANINTEL 82527CAN通信控制器，支持通信控制器，支持CAN 2.0BCAN 2.0B规范规范 带带CANCAN通信控制器的通信控制器的8 8位微控制器位微控制器 P8XC592P8XC592 具有微控制器具有微控制器P8XC552P8XC552和和CANCAN通信控制器通信控制器82C20082C200的功能组合的功能组合 带带CANCAN通信控制器的通信控制器的1616位微控制器位微控制器 87C196CA/CB87C196CA/CB P51XA-C3P51XA-C3 CANCAN总线收发接口器件总线收发接口器件82C25082C250 CANCAN总线总线I/

28、OI/O器件器件82C15082C150CANCAN总线收发接口器件总线收发接口器件82C25082C250 82C25082C250是是CANCAN通信控制器与物理总线之间的接口，通信控制器与物理总线之间的接口，器件可以提供对总线的差动发送和接收功能。器件可以提供对总线的差动发送和接收功能。82C25082C250的主要特性如下：的主要特性如下： 与与ISO/DIS 11898ISO/DIS 11898标准全兼容标准全兼容 高速性（最高可达高速性（最高可达1Mbps1Mbps） 具有抗汽车环境下瞬间干扰的能力具有抗汽车环境下瞬间干扰的能力 降低射频干扰的斜率控制降低射频干扰的斜率控制 热保护

29、热保护 总线与电源及地之间的短路保护总线与电源及地之间的短路保护 低电流待机方式低电流待机方式 掉电自动关闭输出掉电自动关闭输出 可支持多达可支持多达110110个节点相连接个节点相连接 对于对于CANCAN控制器及带有控制器及带有CANCAN总线接口的器件，总线接口的器件，82C25082C250并不是必须使用的器件，因为多数并不是必须使用的器件，因为多数CANCAN控制器均具有配置灵活的收发接口并允许总线控制器均具有配置灵活的收发接口并允许总线故障，只是驱动能力一般只允许故障，只是驱动能力一般只允许20203030个节点个节点连接在一条总线上。连接在一条总线上。 而而82C25082C25

30、0支持多达支持多达110110个节点，并能以个节点，并能以1Mbps1Mbps的的速率工作于恶劣电气环境速率工作于恶劣电气环境CANCAN总线总线I/OI/O器件器件82C15082C150 82C15082C150是一种具有是一种具有CANCAN总线接口的模拟和数字总线接口的模拟和数字I/OI/O器件，器件，可用于传感器、执行器接口。主要功能包括：可用于传感器、执行器接口。主要功能包括： CANCAN接接口功能和口功能和I/OI/O功能功能 CANCAN接口功能接口功能 符合具有严格的位定时的符合具有严格的位定时的CANCAN技术规范技术规范2.0A2.0A和和2.0B2.0B 全集成内部时

31、钟振荡器（不需要晶振），位速率为全集成内部时钟振荡器（不需要晶振），位速率为20K125Kbit/s20K125Kbit/s 具有位速率自动检测和校正功能具有位速率自动检测和校正功能 由由4 4个可编程标识符位，在一个个可编程标识符位，在一个CANCAN总线系统上最多可连接总线系统上最多可连接1616个个82C15082C150 支持总线故障自动恢复支持总线故障自动恢复 具有通过具有通过CANCAN总线唤醒功能的睡眠方式总线唤醒功能的睡眠方式 带有带有CANCAN总线差分输入比较器和输出驱动器总线差分输入比较器和输出驱动器 I/OI/O功能功能 1616条可配置的数字及模拟条可配置的数字及模拟

32、I/OI/O口线口线 每条每条I/OI/O口线均可单独配置，包括口线均可单独配置，包括I/OI/O方向，口模方向，口模式和输入跳变的检测功能式和输入跳变的检测功能 在用作数字输入时，可设置为由输入端变化引起在用作数字输入时，可设置为由输入端变化引起CANCAN报文自动发送报文自动发送 两个分辨率为两个分辨率为1010位的准模拟量（分配脉冲调制位的准模拟量（分配脉冲调制PDMPDM）输出输出 具有具有6 6路模拟输入通道的路模拟输入通道的1010位位A/DA/D转换器转换器 两个通用比较器两个通用比较器CANCAN总线总线I/OI/O器件器件82C15082C150的应用的应用TOPFETTOP

33、FETM电机灯模拟传感器开关量可配置片上系统可配置片上系统TA7V05TA7V05 TA7VTA7V是一个完整的是一个完整的3232位现场可配置片上系统，集位现场可配置片上系统，集成了广泛流行的成了广泛流行的3232位位ARM7 ARM7 处理器内核、可编程逻处理器内核、可编程逻辑、存储子系统和专用内部总线辑、存储子系统和专用内部总线 适合于工业现场和控制领域的应用适合于工业现场和控制领域的应用 具备功能丰富的具备功能丰富的FastChipFastChip开发套件，为开发、设开发套件，为开发、设计人员提供一个灵活的可配置平台，能快速地开计人员提供一个灵活的可配置平台，能快速地开发出自定制的嵌入

34、式应用系统发出自定制的嵌入式应用系统 TA7VTA7V的主要性能的主要性能 高性能、低功耗的高性能、低功耗的3232位位ARM7ARM7处理器处理器 支持实时操作系统，可实现源码级调试。支持实时操作系统，可实现源码级调试。 集成了集成了10/100M10/100M以太网以太网 为发送接收内建了为发送接收内建了2KB FIFO2KB FIFO缓存，支持缓存，支持3 3个以上个以上MACMAC地址地址 集成了集成了CAN2.0BCAN2.0B控制器控制器 带有优先级仲裁，带有优先级仲裁，1616个接收缓冲器，个接收缓冲器，8 8个发送报文存储个发送报文存储器。器。 报文滤波支持报文滤波支持Devi

35、ceNetDeviceNet和和CanOPENCanOPEN协议协议 集成了集成了USB1.1USB1.1控制器控制器 支持最高速率为支持最高速率为12M12M的通用串行总线的通用串行总线 2 2个个UARTUART通用异步收发接口，可配置成通用异步收发接口，可配置成RS-232RS-232、RS-485RS-485等等通信接口通信接口 相当于相当于64006400个个FPGAFPGA门阵列的可配置系统逻辑（门阵列的可配置系统逻辑（CSL CSL Configurable System LogicConfigurable System Logic）矩阵；支持标准逻辑设计）矩阵；支持标准逻辑设计

36、工具，可实现快速加法器、乘法器、逻辑运算、计数器工具，可实现快速加法器、乘法器、逻辑运算、计数器等专用电路等专用电路 32KB32KB内部高速暂存内部高速暂存SRAMSRAM、8KB8KB混合指令混合指令/ /数据缓存，支持数据缓存，支持外部外部EEPROMEEPROM、FlashFlash、SDRAMSDRAM内存子系统，支持内存子系统，支持JTAGJTAG接口接口实时调试功能实时调试功能 8 8通道通道1010位位ADCADC，多功能定时器阵列（，多功能定时器阵列（Multi-Function Multi-Function Timer ArrayTimer Array），丰富的可编程），丰

37、富的可编程PIOPIO接口接口FastChipFastChip 配套开发工具配套开发工具FastChipFastChip中包括中包括TriscendTriscend软模块库软模块库 可直接在可直接在FastChipFastChip编辑界面上配置这些软模块，实现编辑界面上配置这些软模块，实现不同功能的灵活设计，系统开发的可靠性高。不同功能的灵活设计，系统开发的可靠性高。 允许设计人员导入利用第三方工具生成的用户自定义允许设计人员导入利用第三方工具生成的用户自定义的网表文件，作为的网表文件，作为FastChipFastChip的新模块，用于系统配置的新模块，用于系统配置 TA7V05TA7V05支

38、持支持Red HatRed Hat、uCLinuxuCLinux和和uCuC/OS/OS等嵌入式操作系等嵌入式操作系统统 用户可根据系统开发的需要和特点，选择适当的操作系统用户可根据系统开发的需要和特点，选择适当的操作系统, ,编编写应用程序并下载到开发板上写应用程序并下载到开发板上 TA7VTA7V的工业总线的工业总线“网关网关”功能功能 由于由于TA7VTA7V配备了配备了UARTUART、USB1.1USB1.1、CAN2.0BCAN2.0B、以太、以太网等广泛流行的工业总线标准接口，可根据实际网等广泛流行的工业总线标准接口，可根据实际要求在短时期内实现自定制的以太网桥，为工业要求在短时

39、期内实现自定制的以太网桥，为工业控制设备的控制设备的InternetInternet接入提供了方便可行的解决接入提供了方便可行的解决方案，方案， 利用利用TA7VTA7V自带的设备驱动程序和丰富的自带的设备驱动程序和丰富的APIAPI函数函数可以缩短应用开发周期。可以缩短应用开发周期。 该款芯片可以作为工业总线互联、工业总线接入该款芯片可以作为工业总线互联、工业总线接入InternetInternet的的“网关网关”，可作为嵌入式网关的芯片，可作为嵌入式网关的芯片 利用片上可编程利用片上可编程PIOPIO通道、通道、ADCADC通道，实现通道，实现离散、模拟参数的输入、输出离散、模拟参数的输入

40、、输出 还可以利用系统内部的还可以利用系统内部的CSLCSL逻辑和片上资源逻辑和片上资源实现电机驱动、实现电机驱动、PLCPLC和和PIDPID等复杂的控制功等复杂的控制功能，可作为工业控制现场的主控制器和网能，可作为工业控制现场的主控制器和网络连接设备的核心芯片络连接设备的核心芯片。 CANCAN总线上测控数据的远程监控总线上测控数据的远程监控 CANCAN网段上的测控节点通过网段上的测控节点通过TA7VTA7V上的上的CAN2.0BCAN2.0B接口与接口与片上系统交换数据，存入片上系统交换数据，存入TA7VTA7V的内存或相应的变量的内存或相应的变量中中 TA7TA7内存中测控数据可打包

41、为以太网帧，再通过内存中测控数据可打包为以太网帧，再通过TA7VTA7V上的以太网接口发送到以太网上上的以太网接口发送到以太网上 这里的这里的TA7VTA7V并不是严格意义上的网关，只是不同协并不是严格意义上的网关，只是不同协议网段间的数据转发通道。议网段间的数据转发通道。 通过数据交换的通过数据交换的B/SB/S（浏览器（浏览器/ /服务器）模式，用户服务器）模式，用户不必亲临现场就可以对现场的不必亲临现场就可以对现场的CANCAN总线数据进行监控，总线数据进行监控，达到了远程监控的目的。达到了远程监控的目的。 在在ARM7ARM7处理器中植入处理器中植入uCLinuxuCLinux操作系统

42、，而操作系统，而uCLinuxuCLinux支持支持Web Web 功能，其功能，其Boa Web ServerBoa Web Server是一是一个单任务的个单任务的HTTPHTTP服务器，可实现动态服务器，可实现动态Web Web 用户通过提交表单的方式发出用户通过提交表单的方式发出HTMLHTML请求，服务器请求，服务器端接收此请求后执行相应的端接收此请求后执行相应的CGICGI程序，根据用户程序，根据用户的表单请求进行数据存取处理，并生成动态的表单请求进行数据存取处理，并生成动态HTMLHTML文件加载这些数据信息，并返回给浏览器，完成文件加载这些数据信息，并返回给浏览器，完成一次信息

43、交互一次信息交互 用户只需编写服务器端的相关用户只需编写服务器端的相关CGICGI程序，对程序，对uCLinuxuCLinux 内核和应用程序重新编译后，把映像文内核和应用程序重新编译后，把映像文件下载到件下载到FlashFlash存储器，就可以实现嵌入式系统存储器，就可以实现嵌入式系统的的WebWeb服务功能。服务功能。 利用利用TA7V05TA7V05片上系统的嵌入式片上系统的嵌入式WebWeb方式，可以很方式，可以很方便地实现以太网和方便地实现以太网和CANCAN总线的互联，并具有体总线的互联，并具有体积小、可靠性高、易于增加其他控制功能的优积小、可靠性高、易于增加其他控制功能的优点，是

44、点，是CANCAN总线实现远程监控的理想解决方案。总线实现远程监控的理想解决方案。 TA7VTA7V有功能强大的逻辑功能模块；丰富的有功能强大的逻辑功能模块；丰富的I/OI/O接接口可实现电机驱动、仪表设备等功能，还具有口可实现电机驱动、仪表设备等功能，还具有多种工业总线接口，在工业控制领域具有良好多种工业总线接口，在工业控制领域具有良好的应用前景。的应用前景。 工业现场设备的网络化和智能化是技术发展的工业现场设备的网络化和智能化是技术发展的必然趋势必然趋势 ，以片上系统为代表的嵌入式系统将，以片上系统为代表的嵌入式系统将在工业控制中发挥更大的作用在工业控制中发挥更大的作用 车身控制器硬件设计

45、车身控制器硬件设计 车身控制器设计要求车身控制器设计要求 功能要求：如车身部件的正常工作、数据通信、功能要求：如车身部件的正常工作、数据通信、提供诊断信息提供诊断信息 工程要求：如工作温度、防干扰性、尺寸要求、工程要求：如工作温度、防干扰性、尺寸要求、耐磨性等耐磨性等 客户的特定要求：如对电源、微处理器、输入客户的特定要求：如对电源、微处理器、输入输出点定义输出点定义 看门狗电源复位32位ARM7CPU存储单元A7V片上系统车身车身控制器控制器437数字信号模拟信号PIOADC模块DI模块AI模块传感器/开关RS232UART系统系统标定标定JTAGPC机PIOMCU配置配置+3.3V+5V+

46、12V电压调电压调理模块理模块SPILCD显示CAN控制器CAN收发器CAN121613PIOPIOPIO大功率DO模块大功率DO模块大功率DO模块照明、空调大功率设备状态指示等中功率设备仪表盘等小功率设备车身控制节点的数据通信车身控制节点的数据通信 车辆启动时的自检车辆启动时的自检 中央控制单元向各个模块发送自检命令，并收集各个中央控制单元向各个模块发送自检命令，并收集各个模块的返回信息。通过分析处理，及时发现和解决问模块的返回信息。通过分析处理，及时发现和解决问题。题。 周期性数据刷新周期性数据刷新 控制器单元可以定期向功能模块采集车门是否关闭、控制器单元可以定期向功能模块采集车门是否关闭

47、、车锁是否上锁、车窗的停止位置、座椅的电机状态、车锁是否上锁、车窗的停止位置、座椅的电机状态、室内温度、通风状态等状态信息。室内温度、通风状态等状态信息。 运行过程中监视运行过程中监视 监视总线上报文帧的收发情况，如发现总线异常，自监视总线上报文帧的收发情况，如发现总线异常，自动作出紧急处理，给驾驶人员发出报警等。动作出紧急处理，给驾驶人员发出报警等。CAN通信的时间触发通信的时间触发（Time Triggered communication CANCAN采用的非破坏性总线仲裁技术，本质上采用的非破坏性总线仲裁技术，本质上属于以事件触发的通信方式属于以事件触发的通信方式 其通信具有某种程度的非

48、确定性，无法从根本上其通信具有某种程度的非确定性，无法从根本上保证数据的实时传输保证数据的实时传输 由时间触发的通信协议，其网络调度具有确由时间触发的通信协议，其网络调度具有确定性、实时性定性、实时性 为满足汽车控制网络数据通信的实时性要求为满足汽车控制网络数据通信的实时性要求而开发了如而开发了如TTCANTTCAN、FTTCANFTTCAN等等 能及时传送控制网络的各种数据能及时传送控制网络的各种数据TT-CAN（ Time Triggered communication on CAN） TT-CANTT-CAN是对是对CANCAN扩展而形成的实时控制协议扩展而形成的实时控制协议 在在CAN

49、CAN的物理层和数据链路层上添加了一个会话层的物理层和数据链路层上添加了一个会话层 TT-CANTT-CAN已被国际标准化组织接收为已被国际标准化组织接收为ISO11898-4ISO11898-4规范规范 ISO11898-4ISO11898-4规定了两种规定了两种TT-CANTT-CAN： 基于时间主节点（基于时间主节点（Time masterTime master）的时间触发）的时间触发CANCAN协议。协议。 建立全局同步时基（建立全局同步时基（Time baseTime base）的时间触发）的时间触发CANCAN协议。协议。 传输列6传输列5传输列4传输列3传输列2传输列1全局时间基

50、本周期基本周期基本周期基本周期参考报文报文6报文4报文1参考报文报文5报文4报文1参考报文仲裁窗口仲裁窗口报文1报文6报文7备用窗口报文3报文3报文3报文4报文4报文2参考报文备用窗口仲裁窗口报文1报文5报文3报文2独占窗口FTT-CAN (Flexible TT-CAN)FTT-CANFTT-CAN的最大特点是可根据需求在线修改网络策略的最大特点是可根据需求在线修改网络策略 适合于子系统之间异步访问总线的应用场合适合于子系统之间异步访问总线的应用场合 用于导航控制、用于导航控制、ABSABS等。等。FTT-CANFTT-CAN的通信特点的通信特点 采用单主多从结构采用单主多从结构 由主节点同

51、步系统时钟由主节点同步系统时钟 总线时间由无限循环的基本周期组成总线时间由无限循环的基本周期组成 每个基本周期起点发送表示基本周期开始的触发报文（每个基本周期起点发送表示基本周期开始的触发报文（Trigger messageTrigger message） 基本周期分为同步报文窗口和异步报文窗口，基本周期分为同步报文窗口和异步报文窗口， 同步报文窗口用于传输周期性报文；同步报文窗口用于传输周期性报文； 同步报文的数据域中包括有触发通信的调度信息，如同步窗口的起始时刻点、同步报文的数据域中包括有触发通信的调度信息，如同步窗口的起始时刻点、在此周期里需要传输的报文等。在此周期里需要传输的报文等。

52、在基本周期异步报文窗口用于传输非周期性报文，用于传输报警、诊断等非在基本周期异步报文窗口用于传输非周期性报文，用于传输报警、诊断等非实时性的信息。实时性的信息。FTT-CANFTT-CAN采用面向基本周期、而非面向每个报文的方式采用面向基本周期、而非面向每个报文的方式TTP/C（Time Triggered Protocol） TTPTTP是时间触发协议的缩写，是时间触发协议的缩写，C C代表代表SAESAE的网络级别的网络级别Class CClass C。 TTP/CTTP/C属于实时、容错、确定性的协议，采用基于时分多路属于实时、容错、确定性的协议，采用基于时分多路访问（访问（TDMATD

53、MA）的总线访问方式。即所有总线活动基于事先规）的总线访问方式。即所有总线活动基于事先规定的时刻点进行。因此，每个节点需要准确的全局时间基准，定的时刻点进行。因此，每个节点需要准确的全局时间基准，而且而且TTP/CTTP/C通信协议能提供容错的时钟同步。通信协议能提供容错的时钟同步。 在在TDMATDMA总线访问中，每个通信控制器在时间轴上将分配到属总线访问中，每个通信控制器在时间轴上将分配到属于自己的时隙（于自己的时隙（Time slotTime slot），用于传输自己的报文。事先），用于传输自己的报文。事先规定好每个报文的传输时刻点。总线上的所有节点知道某一规定好每个报文的传输时刻点。总

54、线上的所有节点知道某一节点发送报文的时刻点。通过比较事先规定好的报文接收时节点发送报文的时刻点。通过比较事先规定好的报文接收时刻点和实际接收时刻，接收报文的节点可以简单地进行时钟刻点和实际接收时刻，接收报文的节点可以简单地进行时钟同步的校正。并可以预测每个报文的最大传输延迟时间，保同步的校正。并可以预测每个报文的最大传输延迟时间，保证高实时性通信的要求。证高实时性通信的要求。 ByteFlight ByteFlightByteFlight是宝马公司发布的总线标准，主要应用于安全气是宝马公司发布的总线标准，主要应用于安全气囊、安全带等高性能汽车控制领域和一些航空领域。囊、安全带等高性能汽车控制领

55、域和一些航空领域。 ByteFlightByteFlight的数据通信采用的数据通信采用FTDMAFTDMA柔性时分多路访问柔性时分多路访问（Flexible Time Division Multiple AccessFlexible Time Division Multiple Access）的媒体访问）的媒体访问方式。一个同步主控制器周期性地发送同步脉冲，网络上的方式。一个同步主控制器周期性地发送同步脉冲，网络上的其他节点基于此脉冲同步本地时钟。连续两个同步脉冲之间其他节点基于此脉冲同步本地时钟。连续两个同步脉冲之间的时间间隔是一个周期时间（的时间间隔是一个周期时间（Cycle timeCycle time），每个周期时间），每