基于can总线的轿车车灯控制系统及雷达系统的设计毕业设计(编辑修改稿)

基于can总线的轿车车灯控制系统及雷达系统的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

所以 C 节点发现有冲突，而且自己标识符的优先级低，于是 C 节点退出仲裁。 同样的道理， 8 节点在发 送 I D. 5 后退出仲裁。 CAN 总线优先级的仲裁与 Ether 有很大的不同。 Ether 采用的是 CSMA/CD 协议，即检测到碰撞后，各节点均先退出发送，经过各自随即产生的时间延迟后再重新发送。 而 CAN 总线这种按优先级判别的方法，可以使优先级高的消息先发送。 因此，标识符取值最小的节点能够占据总线。 需要注意的是，优先级别取决于发送消息中的标识符，而不是节点。 标识符并不限定某一特定节点接收该信息，因为 CAN 网络支持点对点、一点对多点接收及广播几种通讯方式。 程帧发送请求位 (RTR)： CAN 总线上的接收节点可以 本科生毕业设计（ 论文） 6 请求总线上另一个节点发送信息，方法是向网络上发出远程帧用标识符指出节点地址，并置 RTR 位为高。 如果所寻址节点立即发送所请求的数据，则使用相同的标识符，此时总线上不会产生冲突，因为数据帧的 RTR 位此时为低 (数据，显性 )。 控制域：此域由 6 个位组成，包括 2 个保留位 (ID ，用于 CAN 协议扩展 )及 4 位数据长度码，允许的数据长度值 0~8。 数据域：发送缓冲区中的数据按照数据长度代码指示的长度发送。 对于接收的数据同样如此，第一个数据字节的最高有效位第一个被发送 /接收。 循环冗余校验 (CRC)域： CRC 域由 CRC 序列位 (1 位 )及 CRC 连界符 (一个隐性 )组成。 CRC 范围包括帧的起始域、仲裁域、控制域、数据域及 CRC 序列。 CRC 序列的最高有效位被首先发送 /接收，选用这种帧校验式，是由于这种 CRC 码对于少于 127 位的帧是最佳的。 应答域： 应答域由发送方发出的两位 (应答空隙及应答分界 )隐性组成，所有接收到正确的 CRC 序列的节点将在发送节点的应答空隙上将发送方的这一隐性改写为显性。 因此，发送节点将一直监视总线信号以确保网络中至少一个节点正确地 收到了所发信息。 应答分界位是应答域中第二个隐性。 由此可见，应答空隙两边有两个隐性， CRC 分界位及应答分界位。 帧结束域：每一个数据帧或远程帧均由一串 7 个隐性的帧结束域结尾。 这样，接收节点可以正确检测到一个帧的结束。 (2) 远程帧 CAN 上的一个接收节点可以启动数据传输，方法是向网络上发一个远程帧，用标识符寻址数据发送源节点，且置相应帧的 RTR 位为高。 远程帧与数据帧有如下不同： RTR 位为高；数据长度代码无效；无数据域。 远程帧由 6 个域组成：帧起始域、仲裁域、控制域、 CRC 域、应答域、帧结束域。 (3) 错误指示帧 错误指示帧由两个不同的域组成：第一个域反映来自控制器的错误标志，第二个域为错误分界符。 ① 错误标志 有两种形式的错误标志：主动错误标志，它由 6 个连续显性组成 :被动错误标志，它由 6 个连续隐性组成，它可由其它 CAN 控制器的显性改写。 处于主动错误状态的 CAN 节点检测到错误后，将发出主动错误标志，该错误标志不满足位填充 (插入 )规则，或者破坏 T 应答域或帧结束域的固定格式。 所有其它节点都将检测到错误状态，并发出该错误标志。 因此，这些从总线上监测到的显性串是各节点发出的不同错误 标志的结果，这一位串的长度最小是 6 个，最长是 12 个。 被动错误状态的 CAN 控制器检测到错误后发出被动错误标志，并等待从被动错误标志开始的相同极性的 6 个连续位。 当这 6 个相同位被检测到后，被动错误标志结束。 本科生毕业设计（ 论文） 7 ② 错误分界 错误分界符由 8 个隐性组成它与过载分界有相同的格式。 当错误标志发生后，每一个 CAN 节点监视总线，直至检测到一个显性的跳变。 此时表示所有的 CAN 节点已经完成了错误标志的发送，并开始发送 8 个隐性的分界符。 之后网络上的主动错误节点便可同时开始其它的发送。 如果在数据帧 或远地帧的发送过程中，出现错误，则当前的信息作废，并重新启动数据发送。 如果 CAN 节点发现错误指示帧出错，则重发。 当连续出现错误指示帧错误时，则相应的节点将变为被动错误节点。 为正确地结束错误标志，被动节点需要总线空闲至少三个位周期（如果在一个被动错误态接收控制器出现本地错误）。 (4) 超载帧 超载帧由两个区域组成：超载标志及超载分界符。 下述两种状态将导致超载帧发送：接收方在接收一帧之前需要过多的时间处理当前的数据 (接收未准备好 )；在帧间空隙域检测到显性信号。 ① 超载帧发送条件 条件有两个：在帧间空 隙域的第一个位周期 :在帧间空隙域中检测到显性信号一个位周期后，方可启动超载帧的发送。 ② 超载标志 超载标志由 6 个隐性组成，其格式与错误标志相同。 ③ 超载分界符 超载分界符由 8 个隐性组成：其格式与错误分界符相同。 当超载标志发出后，每个节点监视总线状态，直至检测到隐性的跳变。 此时，所有的节点均已完成超载标志的发送，并开始发 8 个隐性串。 帧间空隙数据帧及远程与其前面一帧信息包之间的空隙是帧间空隙，它由帧间空隙域及总线空闲状态组成。 (5) 帧间空隙 帧间空隙由三个隐性组成，在此期间， CAN 节点不进 行帧发送。 帧间空隙是必要的，为的是使 CAN 控制器在下次信息传递前有时间进行内部处理操作。 LIN 总线方案二： 1. LIN Bus 系统主要特性有： (1)单主机多从机组织（即没有总线仲裁），配置灵活； (2)于普通 UART/SCI 接口的低成本硬件实现低成本软件协议； (3)带时间同步的多点广播接收，从机节点无需石英或陶瓷谐振器，可以实现自同步； (4)保证信号传输的延迟时间。 可选的报文帧长度： 4 和 8 字节； 本科生毕业设计（ 论文） 8 (5)数据校验和的安全性和错误检测，自动检测网络 中的故障节点； （ 6）使用最小成本的半导体组件（小型贴片，单芯片系统）。 （ 7） 速度高达 20kbit/s； LIN 网络由一个主节点以及一个或多个从节点组成，媒体访问由主节点控制 从节点中不必有仲裁或冲突管理。 可以保证最差状态下的信号传输延迟时间。 LIN 相对于 CAN 的成本节省主要是由于采用单线传输、硅片中硬件或软件的低实现成本和无需在从节点中使用石英或陶瓷谐振器。 2. LIN 物理层 总线驱动 /接收器的定义遵循 ISO 9141 单线标准，并带有一些增强性能。 总线为单线传输， 与 总线通过终端电阻由电池正极节点 (VBAT)提供。 总线收发器采用增强型的 ISO 9141 实现标准。 总线可以取两个互补的逻辑值：主控值其电压接近于接地端，代表逻辑值 0，退让值其电压与电池电压接近，代表逻辑值 1。 总线采用上拉电阻作为终端，主节点的上拉电阻为 1kΩ，从节点的上拉电阻为 30kΩ。 电阻需串联一个二极管以防止由于本地电源泄漏对总线产生的干扰。 从节点的终端电容通常值为 CSlave= 220pF，主节点的电容要更高以使整个总线的电容小于从节点的值。 由于采用单 线媒质传输，最大的传输波特率被限定在 20kbit/s 以内。 该值为从满足信号同步而不产生冲突的最高值，到为满足电磁兼容性要求而要达到的传输最低值之间的实验中间值。 最小的传输波特率为 1kbit/s这有助于避免在实际中产生超时冲突。 LIN 协议 通过 LIN 总线传输的实体为帧。 一个报文帧由帧头以及回应（数据）部分组成。 在一个激活的 LIN 网络中，通讯通常由主节点启动，主节点任务发送包含有同步间隙的报文头，同步字节以及报文标志符 (ID)。 一个从节点的任务通过接收并过滤标志符被激活，并启动回应报文的传送。 回应中包含了 1到 8个字节的数据以及一个字节的校验码。 传输一帧所花费的总的时间是发送每个字节所用的时间，加上从节点的回应间隙，再加上传输每个字节的间隙时间 (interbyte space)。 字节间隙是指发送完前一个字节的停止位后到发送下一个字节的启动位之间的时间。 LIN 协议的核心特性是使用进度表 (schedule table)。 进度表有助于保证总线不出现过载的情况，他们同样是保证信号定期传输的核心组件。 在一组 LIN 节点中只有主节点任务才可以启动通讯保证了行为的确定性。 主节点有责任保证与 操作模式相关的所有帧都必须分配了足够长的传输时间。 LIN 信息是以报文的形式传送的。 报文传输是由报文帧的格式形成和控制的。 报文帧由主机任务向从机任务传送同步和标识符信息，并将一个从机任务的信息传送到所有其它从机任务。 主机任务位于主机节点内部，它负责报文的进度表、发送报文头（ HEADER）。 从机任务位于所有的（即主机和从机）节点中，其中一个（主机节点或从机节点）发送报文的响应（ RESPONSE）。 帧内部间隔（ interframe space）是从上一帧发送完毕后到下一帧启动发送间的时 本科生毕业设计（ 论文） 9 间 间隔。 帧由帧间间隔以及接下来的 4到 11 个字节域组成。 一个报文帧如图 所示，是由一个主机节点发送的报文头和一个主机或从机节点发送的响应组成。 报文帧的报文头包括一个同步间隔场（ SYNCH BREAK FIELD）、一个同步场（ SYNCH FIELD）和一个标识符场。 报文帧的响应（ RESPONSE）则由 3 个到 9 个字节场组成： 4 或 8 字节的数据场（ DATA FIELD）和一个校验和场（ CHECKSUM FIELD）。 字节场由字节间空间分隔，报文帧的报文头和响应是由一个帧内响应空间分隔。 最小的字节间 空间和帧内响应空间是 0，这些空间的最大长度由报文帧的最大长度 TFRAME_MAX。 图 LIN 报文帧 通过方案一和方案二比较可以得出结论， LIN 总线有一个主节点，其他是从节点。 从节点不能主动向主节点传输信息，只有主节点需要从节点才能发送信息； CAN 总线没有主从之分，总线上得节点都可以在总线空闲时互相通信，如果两个节点同事发送信息，那么按报文优先级来分，优先级高的可以先发，优先级低的后法，优先级是由报文标识符确定的。 从速率上说， CAN 总线最高通信速率可达 1M 每秒， LIN 总线只有 20K 左右 ，所以选择方案一。 单片机的选型方案一，选择 AT89S52： 主要性能 ： 与 MCS51 单片机产品兼容 ； 8K 字节在系统可编程 Flash 存储器 ；1000 次擦写周期 ； 全静态操作： 0Hz～ 33MHz； 三级加密程序存储器 ； 32 个可编程I/O 口线 ； 三个 16 位定时器 /计数器 ； 八个中断源 ； 全双工 UART 串行通道 ； 低功耗空闲和掉电模式 ； 掉电后中断可唤醒 ； 看门狗定时器 ； 双数据指针 ； 掉电标识符 ； 功能特性描述 ： AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8位 微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和 本科生毕业设计（ 论文） 10 引脚完全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash， 256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位 定时器 /计数器，一个 6向量 2 级中断结 构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 方案二 ,选择 P87C591； P87C591 是一个单片 8位高性能微控制器，具有片内 CAN 控制器，从 80C51 微控制器家族派生而来。 它采用了强大的 80C51 指令集并成功地包含了 PHILIPS 半导体SJA1000 CAN 控制器强大的 PeliCAN 功能。 全静态内核提供了扩展的节电方式。 振荡器可停止和恢复而不会丢失数据。 改进的 1： 1内部时钟预分频器在 12MHz外部时钟速率时实现 500ns 指令周期。 微控制器以先进的 CMOS 工艺制造，并设计用于汽车和通用的工业应用。 除了80C51 的标准特性之外，器件还为这些应用提供许多专用的硬件功能。 P87C591 组合了 P87C554(微控制器 )和 SJA1000(独立的 CAN 控制器 )的功能，并具有下面的增强特性： （ 1） 增强的 CAN 接收中断 （ 2） 扩展的验收滤波器 （ 3） 验收滤波器可 在运行 中改变 特性 （ 1） 16。