当前位置:首页 > CAN总线
  • 解决CAN总线干扰的三种方法

    转自 | 麦克泰技术 CAN总线在设计之初,就规定了物理层CAN_H和CAN_L采用双绞线差分传输,这样做的目的是提高抗干扰能力,因为当总线上CAN_H与CAN_L遇到干扰可以“同上同下”变化,从而差分值保持不变,如下图所示: 即使自带抗干扰基因,但也免不了遇到一些电磁环境比较严重的场合,比如雷击,电磁脉冲发生器。干扰的存在不仅影响信号,更甚可能会导致设备的死机或电子元器件的烧毁。这种情况下如何设计抗干扰能力就成为了工程师必须关心的话题。 下面介绍几种CAN总线抗干扰解决方案 01 共CAN 收发器的信号地 使用三线制信号线(CAN_H,CAN_L,CAN_GND)传输,并且将所有节点的CAN收发器的信号共地,这样可以有效抑制共模干扰。共地CAN电缆与连接如下面的图所示: 共地CAN电缆与连接如下面的图所示: 注意:节点到CAN网络主干线的连接可以通过“T”型连接器或分线盒,并且节点到干线之间的分支线应该尽量短,不应该超过1m。 02 使用屏蔽线缆与正确接地 带屏蔽层的CAN线的屏蔽层等于整个是一个等势体,可以良好地抵御电场的干扰。 如图为一个标准的屏蔽双绞线, CANH 和CANL 通过铝箔和无氧铜丝屏蔽网包裹。 使用屏蔽线后如果屏蔽层没有良好的接地,屏蔽线是不起作用的,有三种外壳接地的方法: 屏蔽层单点接地 节点信号地阻容接自身外壳地 屏蔽层分段屏蔽法 最常用的是屏蔽层单点接地,在干线上找一点将屏蔽层用导线直接接地,该点应是所受干扰最小的点, 同时该点位于网络中心附近。 03 CAN转为光纤传输 使用转换模块转为光纤传输,光纤是一种无法被电磁干扰的传输介质,可以有效避免雷击与其他超强干扰,如远程激光与电磁脉冲发射装置。 图中使用Ixxat CAN-CR110/FO的光纤网络为主干网络,可以显著提高CAN总线抗干扰能力,并且使用CR110/FO后对网络实时性能几乎无影响,大大的提高系统稳定性,布线简单,节约成本。 以上就是本周与大家分享的总线抗干扰的三种方案,请大家根据需求调整CAN网络抗干扰能力,使CAN网络保证健康稳定。更多的方法可以参考往期推送的微信文章。 ------------ END ------------ 推荐阅读: USB PD快速充电通信原理 C语言实现面向对象的原理 无MMU抢占式操作系统的抢占工作原理 微信公众号『strongerHuang』,后台回复“1024”查看更多内容,回复“加群”按规则加入技术交流群。 长按前往图中包含的公众号关注 点击“ 阅读原文 ”查看更多分享,欢迎点分享、收藏、点赞、在看。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-11-09 关键词: 网络 can总线

  • CAN接口典型电路分析及应用

    CAN总线简介 通信速率可达到1Mbps(通信距离小于40米); 通信距离可达10Km(通信速率小于5Kbps); 无主从之分,任意节点之间可以进行数据交互; 仲裁机制明显,多节点同时通信不会造成总线拥堵; 错误处理机制丰富,可保证CAN通信的稳定可靠; 标识符ID有标准帧(11位ID)和扩展帧(29位ID)之分; 本文主要介绍片上CAN接口电路的设计,不讨论SJA1000的硬件设计。 在用单片机设计CAN接口电路的时候,必须要考虑电平的转换情况,所以有两个问题你要有概念: 所以在设计电路的时候,必须想到要电平转换,这也是该电路的设计核心,幸好很多半导体公司都替你想好了,所以你只需要选择一款合适的CAN收发器芯片就可以了。常用的CAN收发器芯片有:42675,PCA82C250等。 以片上CAN资源为核心,配合CAN收发芯片所设计的电路如下: 从图中可以看出,CAN接口电路非常简单,这种接口类的技术,一般硬件电路较简单,麻烦的是协议。 通讯隔离 防止CAN总线的电流过大将芯片烧坏,可以在总线上串入自恢复保险丝,当电流过大时,保险丝熔断,电流恢复正常时保险丝自恢复。 微信公众号『玩转嵌入式』,后台回复“128”获取干货资料汇总,回复“256”加入技术交流群。

    时间:2020-11-09 关键词: 电路设计 can总线

  • 基于CAN总线和SAE J1939协议的汽车仪表设计

    目前视频领域所采用的压缩技术大都是属于类似 MPEG系列的技术。虽然MPEG-4或H.264/AVC已经获得较高的压缩比,但想在2.5G甚至2G移动通信网路上采用这种压缩方式实现视频传送还是比较困难,所以在一般情况下,移动通信的视频服务主要是锁定在3G普及后才会提供的服务。然而若能马上在2G或2.5G网络上提供视频服务,将可为电信业者带来巨大的利益,也将使移动用户享受更多更丰富的移动服务。Nancy Codec技术正是为此目的而开发。   Nancy Codec 主要是由日本 Office Noa公司所研发之成果,目前采用该技术的,除日本J-Phone与NTT DoCoMo外,还有中国移动通信公司在内的亚洲及欧美各大电信业者,则尚在测试或研究采用的阶段。传统的视频压缩,需要一个高速的 CPU或一个专用的处理芯片,不仅占空间,而且还会增加耗电量。相对来说,像 Nancy Codec 这样的软件解决方案,则不必要有高速 CPU或专用处理芯片,因此能够解决移动通讯市场对于具备视频处理功能之移动化设备的需求。   Nancy Codec主要系利用 SMSP(Structure Meta Sale Polygon)的观念所独立开发的技术,其原理是将行动影像分割成许多不同形状和尺寸的模型,然后进行压缩,因采用全新的简易四则运算法则,不需要进行移动侦测(MoTIon EsTImaTIon)与离散余弦转换(DCT) ,所以运算量小、传输速率快。   Nancy Codec是具有相当优势的一种压缩技术,因为Nancy Codec是以软件实现视频压缩,所以硬件处理能力只需MPEG4的10%,而运算速度又比MPEG4快1倍,压缩率又为MPEG4的十分之一,因此利用现有移动通信网路即可传送视频。目前已有多家公司推出支持 Nancy Codec的DSP芯片,包括德州仪器、爱普生等。另外背后还有众多电信业者的支持,包括日本 J-phone和中国移动等。然而虽然Nancy Codec在发展应用方面确实具有优势,但它也存在一些问题:由于日本OFFICE NOA公司独家拥有这项技术,因此在技术上不可能很开放,所以并不利于该技术进一步的发展,另一方面,有可能因为各方利益冲突而造成推广应用上的困难。

    时间:2020-09-10 关键词: sae can总线

  • 基于can总线技术的电子控制系统单元在汽车网络系统中的应用

    随着电子控制系统单元(ecu)在汽车上广泛应用,汽车电子化程度越来越高。电控系统的增加虽然提高了汽车的动力性、经济性和舒适性,但随之增加的复杂电路,必然导致车身布线庞大而且复杂,安装空间短缺。同时,为了提高电控单元信息利用率,要求大批的数据信息能在不同的电子单元间共享,汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要实时交换,不同功能电子控制系统单元间的数据通信变得越来越重要。因此对电子控制系统单元的设计提出了越来越高的要求,不仅要求通信网络应具有通信速率高、准确、可靠性高的特点,同时要求控制模块上应具有控制实效性高、空间小等优点。本文采用了基于can总线技术,设计开发了应用于汽车网络系统中的电子控制系统单元。1 电子控制系统单元can通信模块的设计根据can通信原理,电子控制系统单元can通信模块硬件主要由can控制器、can驱动器及中心微处理器构成。传统的can通信模块采用51系列的单片机作为中心处理器,sja1000作为can控制器,pca82c250作为can驱动器。这种方案所占空间大,外围接口扩展局限,同时功耗高。本设计中,我们采用内嵌有can控制器的lpc2119和tja1050总线驱动器构成电子控制系统单元的can通信模块。can通信模块硬件图如图1所示。 lpc2119内带有arm7内核,具有封装小、功耗低、多个32位定时器、4路10位adc、2路can以及多达9个外部中断等优点。tja1050是philips公司生产的,用以替代pca82c250的高速can总线驱动器。该器件提供了can控制器与物理总线之间的接口以及对can总线的差动发送和接收功能。对于由"弱"终端构成的端节点,tja1050外围的电阻和电容能改善系统的emc性能。实践证明,采用lpc2119和tja1050构造can通信模块,外围扩展能力强,空间小,同时改进电磁辐射(eme)性能和抗电磁干扰(emi)性能。2 电子控制系统单元控制模块的设计传统的"蜘蛛网式"控制模块,电路复杂,维修难度高。本设计中,我们采用功率模块、人机通信模块、状态量输入模块的结合,构造出电子控制系统单元控制模块,提高了整个系统的可观性和实效性。控制模块硬件图如图2所示。 2.1 功率模块考虑到汽车功率负载大及lpc2119的i/o口驱动的局限,系统中采用功率模块作为中心微处理器与功率负载之间的桥梁。设计中,我们采用摩托罗拉公司生产的mc33888功率器件控制远光灯、近光灯、倒车灯、刹车灯。mc33888内部集成有四路高端灯驱动器和8路继电器或发光二极管驱动器,是一个可控制网络,具有在板诊断、与微控制器通信报错能力及故障软化等优点。考虑到车内灯和示廊灯的功率相对比较大,我们采用mc33487功率器件进行控制。mc33487内部集成两路带有电流感应的20毫欧姆高端驱动器,电流输出4.5a.感性负载以及大电流的短路保护是整个设计的难点。mc33887具有功耗低、等待模式下电流25微安、输出电流超过8安的短路关断等优点,所以系统采用mc33887功率器件对电机、锁、天线、洗涤泵进行控制。2.2 人机通信模块为了提高驾驶员和乘客的舒适性、安全性,整个系统必须在人和机器之间建立良好的人机通信模块。bc7281、键盘模块及外围的led之间的结合,构造出人机通信模块。bc7281是比高公司推出的16位数码管显示及键盘接口专用芯片。该芯片通过外接移位寄存器(74hc164、74ls595等)可控制16位数码管或者128只独立的led。bc7281的驱动输出极性及输出时序均可通过软件进行控制,从而和各种驱动电路配合,适合任何尺寸的数码管。通过人机通信模块,人的意识能够为机器所识别,同时机器也可以将一些相应的状态信息反馈到led或者lcd上,达到人机通信的可视化效果。2.3 状态量输入模块状态量输入模块主要是将一些人为操作的效果(如大灯开关、转向灯开关)、车身状态(如车门、窗的开关)及内部状态信息(如油量、水温)反馈给中心处理器。中心处理器对反馈信息进行分析处理,就可以准确判断本车所处的状况,并做出相应的操作。外部状态信息可以分为开关量和模拟量。通过一系列外围电路(如整形防颤电路),我们将开关量转换成cpu可识别的0v和+5v高低电平。在模拟量处理上,先经过归一化处理电路,将水温、油量、气压、室温的变化转化为0v到5v之间电信号,然后通过lpc2119内嵌的4路10位ad转换器转换成相应的数字量。利用现有的can通信模块将这些数字量传输到驾驶员附近的电子控制系统单元,再经过d/a转换器,反应在仪器仪表上。3 电子控制系统单元软件设计对于lpc2119微处理器来说,can控制器完全是基于事件触发的,即在本身状态发生改变时,can控制器会将状态变化的结果告诉微处理器。因此中心微处理器可以采用中断的方式或者轮询的方式对can控制器作出相应的处理。完整的can固件编程层次结构图如图3所示。各电子控制系统单元按规定格式和周期发送数据到总线上,同时根据需要各取所需的报文。对于接收数据,本系统采用中断的方式实现,一旦中断发生,即将接收的数据自动装载到相应的报文寄存器中。此时利用屏蔽滤波寄存器对接收报文的标识符和预先在接收缓冲器初始化时设定的标识符进行有选择地逐位比较,只有标识符匹配的报文才能进入接收缓冲器,那些不符合要求的报文将被屏蔽于接收缓冲器外,从而减轻cpu处理报文的负担。各电子控制系统单元的应用层程序都不一样,但是通信模块的应用程序基本上一致,可分为can初始化、发送数据、接收数据。3.1 can初始化程序can初始化程序主要用来实现can工作时的参数设置,其初始化主要内容包括:硬件使能can、设置can报警界限、设置总线波特率、设置中断工作方式、设置can验收滤波器的工作方式、设置can控制器的工作模式等。初始化流程图如图4所示。 3. 2 发送数据程序对can模块初始化成功后,就可以用它来传送报文。节点向总线上发送报文的过程是:lpc2119将待发送的数据按can格式组成一帧报文,写入can模块发送缓冲区,然后启动发送命令,将报文发送到总线上。发送流程图如图5所示。在使用发送函数时有一点必须注意,因为在启动发送数据的命令后,can控制器要将缓冲区内的数据发送完毕后,才会将该帧数据是否发送成功的状态返回。这样如果在函数里一直等待数据发送完毕,会使整个微处理器的性能下降。为了避免这种情况,该函数在启动发送后便立即返回,通过发送中断或者利用查询tcs状态位判断是否发送成功。3.3 接收数据程序本设计中,我们采用中断的方式进行can总线上的数据接收。当lpc2119的can控制器出现内部中断时,我们先识别中断寄存器的ri位,判断是否为接收中断,然后读取接收缓冲区的内容。其接收流程图如图6所示。 4 结论实践证明,基于can总线技术,带arm7内核的汽车电子控制系统单元空间小,实效性高。特别是它的数据通信具有很强的实时性、更高的可靠性和更好的抗干扰能力,即使在重负荷下也不会出现网络瘫痪的情况,但投入实用化仍需要进一步的研究和改进,且程序的通信处理能力、纠错和容错能力有待进一步的提高。

    时间:2020-09-10 关键词: 电子控制 can总线

  • 基于CO2128的网络信号转换系统设计

    引言   随着信息科学的快速发展, 人们对数据采集后的信号形式的要求越来越多, 单一的信号形式已经没有办法满足实际工程的需要。网络信号、USB总线信号、RS232总线信号以及CAN总线信号等形式是目前应用比较广的总线形式, 但它们之间的互换仍然存在问题, 一直受到复杂的网络协议所限。而对于网络信号的转换, 都得通过复杂的算法才能实现, 因而无法满足对时实性要求较高的场合。   1 系统总体设计   本文给出的基于CO2128器件的网络信号转换平台主要通过CO2128提供的端口来实现CAN总线、RS232总线、USB总线及网络端口间的相互转换。该设计在保证数据准确的前提下, 减少系统开销和提高速度是本设计的重点。通过设计,进而能够构成一个中型/大型的远程监控/数据传输网络, 其中CAN-以太网设备的功能是实现从CAN总线数据到以太网数据的“透明” 传输。本设计的总体结构如图1所示。   图1 系统总体结构框架。   2 硬件设计   2.1 CO2128简介   CO2128SEC固件可支持10个同时主动的TCP/UDP Socket 连接、两个侦听Socket 和一个加密SSL3/TLS1 Socket。其加密特性包括一个硬件随机数字产生器、SHA-1/256 加密Hash 加速器、AES-128/192/256加密加速器、3DES和SSL3/TLSI、WEP、WPA以及WPA2 WiFi加密。同时还配置了在LAN/WiFi和PSTN/GRPS/CDMA间的路由IP包。在这种称为iRouter的模式下, 多个iChip可在没有AP的情况下组成一个ad-hoc网络。   CO2128SEC可以在主处理器的内存中保存Internet协议栈和配置参数。该固件能够从CO2128SEC外部SPI Flash运行。也可以通过RS-232、两线制接口、SPI或USB来装载固件。该芯片内部包括一个32位ARM7TDMI RISC处理器内核、256KB的SRAM以及可访问外部存储器或通讯设备的BUS, 同时集成了BootLoader, 能通过接口从主处理系统装载固件。CO2128SEC的外围设备包括带有RMII的10/100 BaseT以太网MAC、USART、两个SPI、两线制接口、HPI和EBI高速并行接口。此外, 还具有多种节能工作模式。   iChipSec CO2128 器件克服了加密的端对端IP通讯的所有复杂障碍。它不需要大量地改编程序, 因为CO2128 使用AT+i API, 因而从主机设备卸载了WiFi驱动、安全加密和网络协议等荷载, 从而大大减轻了主处理器的负担。CO2128可支持LAN、WiFi和所有拨号上网/无线网络接入类型, 它内置充分安全的TCP/IP协议栈和上层协议(如SMTP、POP3、MIME、HTTP、WAP、FTP和Telnet)。同时包含一个完整的Web服务器, 可用于芯片参数配置和简单的应用程序管理。该芯片可利用十个同时的TCP/UDP Socket和二个侦听的Socket 以及POP3、SMTP、MIME、FTP、Telnet、HTTP/HTTPS客户端, 支持SerialNET模式。   而且在此模式下, iChip可截取AT+i命令并让主设备进入Internet模式。此后, iChip将透明发送主设备发来的任何AT命令到通讯设备。   2.2 DM9161收发器   DM9161是一种100/10M自适应快速以太网物理层单片收发器, 可支持自动路由功能和自动的协议选择功能。同时, 由于其内部具有需延修整功能的网络滤波器, 所以, 其外围电路不需要增加滤波器, 这样可以减小外部辅助电路。   2.3 DSP芯片   本设计中使用的DSP 是TI 公司的TMS320LF2407, 这款DSP具有SCI和CAN总线接口, 并可以通过简单的程序快速地实现两种信号的转换。TMS320LF2407采用高性能静态CMOS技术, 供电电压为3.3 V, 故可减小控制器的功耗。   30MIPS的执行速度使得指令周期缩短到33 ns,从而提高了控制器的实时控制能力。   但在设计网络接口时, 要十分注意PCB板的信号线布局。通常要把网络变压器放在距离DM9161 和RJ45 插座尽量近的地方, 且距离DM9161不能超过20 mm; 把50Ω的终端电阻放在离网络变压器和DM9161的RX+-, TX+-引脚尽量近的地方。50欧电阻和RX、TX的接地电容需放在DM9161附近, 不能超过10 mm; 25 MHz晶体不能放在重要信号周围。从DM9161的RX到网络变压器和RJ45的走线必须对称、直接、平行并靠拢。不要走直角、走45度。布RX和TX时, 应避免使用过孔。RX、TX、CLK和电源走线要求尽量短。RX和TX不能交叉, 相距要在3 mm以上,最好在之间布根地线。从DM9161的RX和TX对到RJ45之间不要走任何数字线路。要保持这两对信号远离其它信号和大地。在网络变压器和RJ45下面决不能有地平面或电源平面。所有RJ45的终端引脚(4, 5, 7, 8) 和网络变压器必须紧靠在一起并通过一颗电阻和0.01 uF/2 kV 电容接地。   BANDGAP电阻必须布在尽量靠近47和48脚旁边(不超过3 mm)。应避免让任何高速信号位于这个电阻附近(到晶振必须大于3 mm)。图2所示是本系统物理层和网络接口的硬件电路。     图2 物理层及网络接口的硬件电路。

    时间:2020-09-09 关键词: co2128 can总线

  • 电动汽车电源管理通信系统设计

      本文主要论述了基于CAN 总线的电动汽车电源管理中的通信系统设计与实现技术。 电动汽车的电源管理方案,涉及到了发动机、电动机、蓄电池的工作状况、车辆行驶速度、行驶阻力以及驾驶员的操作等诸多参数,利用CAN总线技术,把以上参数的测控装置连接起来,是实现电动汽车的电源管理的关键步骤。   随着石油价格的上涨以及环保要求的提高,电动已经成为是未来汽车发展的一个重要方向。对于以电池供电的全电动力系统或者以发动机和蓄电池混合动力系统而言,电源管理系统设计是关系车辆性能的一个重要因素,设计时需要考虑综合车辆总体设计方案和外部使用环境,为了节约电源,还需要设计一定的控制策略保证电源的最佳利用。所以很有必要对全电车辆的电源管理系统进行深入探讨。   1,电动汽车能源管理的重要性   电动汽车的电源管理,主要作用在于充分发挥燃料的燃烧效能,使发动机在最佳工况点附近工作,并通过电动机和蓄电池的能量储备与输出,及时调节车辆运行工况和外界路面条件之间的匹配关系。经过十多年的发展,电动汽车的动力系统设计方面,目前最有实用性价值并已有商业化运转的模式,只有混合动力汽车。混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展,即集成化混合动力总成系统。所以,这里只考虑混合动力系统的电源管理情况。混合动力系统的电源管理,从功能上而言,需要实现如下两个目标:   (1)保证发动机的最佳工况,避免出现发动机的低效工作。通常可将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转,通过调整电池和电动机的输出来适应各种外界路况变化。例如,当车辆处于低速、滑行、怠速的工况时,则由电池组驱动电动机,当车辆处启动、加速、爬坡工况时,发动机- 电动机组和电池组共同向电动机提供电能。这样,由于发动机避免了怠速和低速运转从而提高了发动机的效率,不仅减少了废气排放,而且节约了电源。   (2 )充分利用车辆的惯性能量。当车辆减速、制动或者下坡路行驶时,则由车轮的惯性力驱动电动机。这时电动机变成了发电机,可以反向蓄电池充电,节约了燃料。   统计表明在占80%以上的道路条件下,一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40%,在市区还会跌至25%,而采用电源优化管理的电动车辆,如丰田的Prius汽车,其动力性已经超过同级车水平,燃油节省75%。   2,电源管理系统的通信需求与CAN 总线技术   电动汽车的电源管理,需要随时监控发动机、电动机、蓄电池的工作状况、车辆行驶速度、行驶阻力数据以及驾驶员的操作情况,并且能够根据上述数据经过智能化处理后自动控制节能装置或者电路工作,所以需要首先解决与能量消耗和能量转换相关的部件运行状态传感器的连接方式。   目前,汽车内部测量与执行部件之间的数据通信主要采用CAN 总线技术,该总线技术最早由德国BOSCH 公司推出,主要用于解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换问题。利用CAN 总线开发的电动汽车电源管理系统,不仅通信速率高、准确、可靠性高,而且易于与整车控制网络相兼容,为传感器信号、各个控制单元的计算信息和运行状态的共享以及随车或离车故障诊断等提供了基础平台,所以本课题中,采用CAN 总线作为电源管理的基本通信技术。   3,基于CAN 总线的能源管控系统拓扑结构   电动汽车底盘部分耗能与节能系统连接起来形成的基于CAN 总线的能源管控网络拓扑结构如图1 所示,共包括制动能量转换装置、动力总成、电池管理、电机控制器、行驶阻力测试几个下位关键监测节点和一个由车载计算机系统构成的上位主控节点。      图1 基于CAN 总线的能源管控网络拓扑结构   制动能量转换装置与驾驶员的操控监测系统、电池电机控制器共同工作。当驾驶员踩踏制动踏板时,首先制动电机靠近待制动的旋转器件,如传动轴,消耗车辆惯性能量,并转换为电能,同时操控监测系统监测到制动踏板动作时,对电池充电电路进行调整,实现制动电机传递过来的电能的存储。   动力总成系统主要用于实现发动机工况的优化运行。在正常行使的情况下,发动机的能量分为两路,一路传递给车辆传动与推进系统,驱动车辆正常行使,另一路则带动电机工作,向蓄电池供电。此时,电机与电池构成的辅助动力系统相当于一个能量调节装置,通过电池电机控制器和行驶阻力测试装置,根据外界路况的变化,实现发动机两路输出能量的调整和分配。   通过CAN总线,车载计算机系统构成的上位主控节点把整个能源管控网络连接起来,通过专门的软件系统,进行数据采集、数据分析和控制策略的输出,实现外界行驶阻力与发动机能量调整之间的优化匹配,实现车辆内部的能量转换利用,实现电机、电池系统的节能、蓄能和补充能量的调节作用。

    时间:2020-09-08 关键词: 通信系统 电源管理 电动汽车 can总线

  • 基于CAN总线的EPS通信系统研究

      引言   现代汽车电子技术的发展使汽车的电子化程度越来越高。电控系统虽然提高了汽车的动力性和经济性,但随之增加的复杂电路必然导致车身布线庞大而复杂。因此提高控制单元间通信的可靠性、实时性、安全性已成为需要迫切解决的问题。以研发和生产汽车电子产品著称的德国Bosch公司为此开发了CAN总线协议,并使其成为国际标准。电动助力转向(E1ectric Power Steering System,EPS)是根据驾驶员意图和车辆的运行工况而进行助力的转向系统。EPS的控制过程是动力转向系统综合控制的过程,所以EPS的电子控制单元与车内其他电子控制单元的通信及协调控制便很重要。在EPS系统中引入CAN总线技术,使EPS电子控制单元与其他车载电子控制单元通信,可以实现数据共享,并且协调EPS与其他系统控制。   1 CAN总线简介   CAN即控制器局域网,是Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制和数据交换问题开发出的一种现场总线通信结构,最高速率可达1 Mbps(40 m内),以多主方式工作。与一般的通信总线相比,CAN总线数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性,是目前使用最广泛的一种汽车网络。CAN总线具有以下特点:   ①硬件连接简单,具有良好的性能价格比。   ②具有快速响应能力,非常适合对实时性要求较高的应用场合。   ③可靠性高。CAN总线的纠错能力非常强,协议中每一帧数据都采用CRC及其他校验措施,数据出错率极低。若某一节点出现严重错误,可自动脱离总线,总线上其他节点的操作不受影响。   2 系统硬件设计   2.1 LPC2129介绍   LPC2129 微控制器是NXP公司32位单片机中的一种,其内部基本结构包括:中央处理器单元(CPU)、2个16C550工业标准UART、高速I2C接口(400 kHz)、2个SPI接口、8通道输入捕捉/输出比较定时器,1个8通道脉宽调制模块以及46个独立数字I/O口,片内还有256KB的Flash ROM、16 KB的RAM,CAN功能块包括2个兼容CAN2.0B协议的CAN控制器。这些丰富的内部资源和外部接口可以满足ECU(电子控制单元)对各种数据的处理及CAN网络数据发送和接收的要求。芯片集成了2个CAN模块,能够实现高低速CAN网络的网关节点功能。   CAN模块遵循CAN2.0B协议,集成了验收滤波器的CAN总线控制器的所有功能。此外它还采用先进的缓冲器布置改善了实时性能,简化了应用软件的设计。   2.2 CAN模块设计   汽车的通信系统由EPS控制系统、ABS系统、发动机系统、电动车窗系统、车灯控制系统等组成。这些电控系统在整个控制系统中对响应实时性的要求有所不同,另外汽车在实际运行过程中众多节点之间需要进行大量的实时数据交换。若整个汽车的所有节点都挂在一个CAN网络上,众多节点通过一条CAN总线进行通信,一旦信息管理配置稍有不妥,就很容易出现总线负荷过大,导致系统实时响应速度下降的情况。这在实时系统中是不允许的,因此根据不同的要求,可将汽车网络分为高速CAN网络和低速CAN网络两个速率等级。ABS、EPS等节点电控单元个数少,实时性和稳定性要求高,组成传输速率为500 kbps的高速CAN网络。众多的车身电机和车灯节点电控单元数量多,传输的数据纷繁复杂,对准确性、稳定性的要求胜于实时性,组成传输速率为125 kbps的低速CAN网络。对于不同速率网络之间的通信,必须有相应的网关进行数据过滤和速率转换,以实现不同速率网络节点之间的数据通信。高低速CAN 网关用LPC2129实现,其通信网络如图1所示。      2.3 CAN节点硬件设计   CAN节点硬件电路主要包括带有CAN控制器的微控制器和用于数据收发的CAN收发器。本设计使用的是NXP公司的32位微控制器LPC2129,它带有 CAN控制器,主要负责CAN的初始化和数据处理。CAN收发器种类有很多,本设计使用Philips公司的CAN高速收发器TJAl050。CAN基本节点结构如图2所示。      2.4 高低速CAN网关的硬件电路设计   网关的主要作用是协调各网络之间数据的共享,负责各节点之间的通信。其硬件结构与CAN节点非常相似,由于它负责高速与低速网络之间的数据共享,所以必须同时跨接两个网络。CAN总线网关硬件结构如图3所示。   

    时间:2020-09-08 关键词: eps通信 can总线

  • 一种基于ARM920T的现场总线控制系统

      1、引言   随着工业控制系统逐步的自动化,现代化,现场总线控制系统得到越来越多的重视和应用,CAN总线是目前开发简单,性能价格比高的一种现场总线 。相对其他现场总线而言,CAN通信控制器的生产厂家最多、品种最全、应用也最为广泛。基于现场总线控制系统智能化、复杂度的提高,作为现场总线的核心部件微处理器,传统的51芯片,甚至ARM7已经逐渐不能满足需要,ARM9成为合适的选择。但许多ARM9并没有集成CAN接口,扩展CAN接口成为当务之急。且ARM9将数据地址总线分开,而CAN控制器为数据地址总线复用,使得CAN的扩展不能一味照搬51处理器的方式。在CAN模块驱动开发上,现有资料往往只针对Linux系统上的驱动开发 进行介绍,而现场总线控制系统对实时性的要求使得Linux系统要让位于更多的实时操作系统。   本文介绍了一种基于ARM920T现场总线的控制系统,详细说明了其上扩展CAN总线的两种方式,并给出具体的CAN模块在实时操作系统eCos 上驱动程序开发的步骤,最后对两种扩展进行了简要的比较。   2、现场总线控制系统简介   该现场总线控制系统采用EP9315为核心处理器。EP9315是Cirrus Logic公司开发的一款基于ARM920T的工业级处理器。该现场总线控制系统除了外扩的CAN总线接口、还外扩64Mb SDRAM和32MB FLASH、并带有PCMCIA 接口、E PROM接口、512kb SRAM、IDE接口、实时时钟、视频显示、彩色VGA TFT LCD触摸屏、支持模拟VGA连接、视频解码支持压缩视频输出和S-VIDEO输出、PS/2键盘,三个USB接口、三个串行接口、音频接口、1/10/100Mbps以太网接口、红外线接收口;实现了控制系统的数字化、智能化;可实现多种功能,使系统的控制功能本地化,提高了系统的可靠性、实时性;简化了系统的结构。多接口的系统结构使系统的扩展,变更,拆装更加灵活便利。   3、硬件系统扩展   3.1 CAN总线模块结构   本文使用SJA1000T作为CAN控制器扩展CAN模块 。SJA1000T是使用于汽车和一般工业环境的独立CAN总线控制器,具有完成CAN高性能通信协议所要求的全部必要特性;具有简单总线连接的SJA1000T可完成物理层和数据链路层的所有功能。支持CAN2.0协议。   CAN总线收发器TJA1040T是CAN控制器和物理总线之间的接口芯片,增强了总线的驱动能力,从而增加CAN总线的通信距离并使得一条总线上可以挂更多的节点。   为增强CAN总线节点的抗干扰能力 ,SJA1000T的TXO和RXO并不直接与TJA1040的TXD和RXD相连,而是通过两片光耦隔离芯片6N137与TJA1040T相连。很好地实现了收发器与控制器之间的电气隔离,保护智能节点核心电路安全工作;并实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。需要强调的是:为实现这种电气隔离,光耦器件两侧的直流电源必须是两个无直接电气联系、相互隔离的直流电源。因而采用两路DC-DC隔离电源实现。为进一步加强安全性和抗干扰能力,可在总线收发器TJA1040T与CAN总线间串接限流电阻,避免TJA1040T受过流冲击。同时,在CANH和CANL,与地之间并联了滤波电容,可以起到滤除总线上的高频干扰,并具备一定的防电磁辐射能力。此外,通信信号在线路上传输时,信号传输到导线的端点时会发生反射,反射信号会干扰正常信号的传输。为消除这种影响,可在CAN总线两端并接匹配电阻,起到匹配总线阻抗和消除反射的双重作用。若忽略这些措施,会使数据通信的抗干扰性和可靠性大大降低,甚至无法通信。      3.2 CAN模块与ARM9的两种连接方式   SJA1000T数据地址总线复用,而整个ARM9系列包括ARM920T数据和地址总线分开。这就使得它与ARM9系列的连接不能像传统的用于51单片机系列方式扩展连接,本文给出两种扩展方式 :全部IO口连接方式和最少IO口的数据信号线连接方式。   3.2.1 IO接口连接   微处理器的通用IO口可以提供一个简便的方法来控制SJA100T。EP9315的GPIO信号提供了很大的灵活度来满足SJA1000T时间上的要求。将SJA1000T数据地址复用总线全部与EP9315的通用IO接口连接。其它信号线WR、RD、ALE……也与IO接口连接。具体连接方式参考图2。      3.2.2 数据信号线连接   除了全部由IO端口来控制CAN模块,还可利用ARM9的数据线和信号线来实现CAN模块的扩展。连接电路如图3所示,凡SJA1000T以外的信号均为EP9315芯片上的信号管脚,SJA1000T数据地址复用总线与EP9315数据线相连,GPIOx、GPIOy、GPIOz可以是EP9315任意GPIO引脚,但选择同一个通道的GPIO口将使编程更容易。注意SJA100T的INT可以连接CPU的INT也可以连接到带有中断的通用IO上。在EP9315中,GPIO的通道A,B,F有中断功能。      图2和图3是示意图,具体的由于EP9315信号高电平为3.3V,而SJA1000T高电平为5V,故需要通过74LVC245这类电平匹配芯片进行电平匹配后再连接。

    时间:2020-09-08 关键词: arm920t 总线控制器 can总线

  • 基于CAN总线的车灯控制系统设计

      8月20日消息,知情人士透露了中国移动首次TD-LTE设备招标的进展,据悉,各系统设备厂商已于8月16日递交了商务标书,这意味着此次招标进入最重要的价格比拼环节,而10个厂商中只有三星未回标,这意味着三星已弃权。   此次中国移动启动了13个TD-LTE规模试验城市的系统设备招标,总需求是2万个基站。这是迄今为止中国移动首次TD-LTE建网设备商业化招标。按照规定,各厂商需要于8月16日递交商务标书,商务标书即各厂商报价格。   中国移动总共邀请了10家系统设备商参与角逐,包括华为、中兴、大唐、诺基亚西门子、上海贝尔、爱立信、普天、烽火、新邮通、三星,不过,知情人士透露,三星没有交标书,其自动弃权。并且,各系统设备厂商大多是以自己的TD-LTE设备去参与招标,OEM厂商比较少。   根据中国移动向厂商发布的信息,本次中国移动计划采购2万个TD-LTE基站。将用于在北京、上海、杭州、南京、广州、深圳、厦门、青岛、天津、沈阳宁波、成都、福州等地启动TD-LTE扩大规模试验,总计13个城市。

    时间:2020-09-08 关键词: 8051单片机 pca82c250 can总线

  • 基于DSP的嵌入式TCP/IP协议的研究与实现

      为了将以太网通信技术应用于电力自动化系统当中,本文结合电力自动化系统实际详细分析了嵌入式TCP/IP协议的选取原则,采用DSP芯片和网卡接口控制芯片设计了以太网接口,介绍了DSP芯片对网卡接口控制芯片的控制过程和TCP/IP协议栈处理数据包的流程,完成了嵌入式TCP/IP系统的开发。该系统可以将数据按网络协议处理,实现数据的以太网传输。   引言   近几年来,我国电力自动化工作取得了很大进展,电力自动化系统的通信方式也不断改进。最早是用RS485总线将各种保护、远动设备联在一起,用主从方式与主机通信,方式简单,技术缺陷也比较多。后来出现的现场总线技术因其组网方便、抗干扰能力强等特点得到广泛的应用。   现场总线标准有多种,电力自动化系统中最常用的是LONWORKS总线和CAN总线两种。LONWORKS总线通信速率为78kbps和1.25Mbps,CAN总线通信速率为1Mbps。随着电网的发展,现场总线标准不统一、传输速率低(最大也仅为1Mbps左右)的局限性逐渐暴露出来。以太网具有通用性强、技术成熟、带宽迅速增加等特性,工业控制领域出现嵌入式技术,尤其是DSP技术的发展和   DSP在工业控制领域的广泛应用,使得在电力自动化系统设计时可以利用嵌入式技术实现以太网通信,为电力自动化提供开放式、全分布、可互操作性的通信平台。网络传输的实时性是电力自动化系统内部通信网的关键指标。以太网带宽达到10Mb/s,可承受的网络负荷很大,加上交换式智能集线器的使用,选择10Mb/s以太网作为变电站自动化系统的内部通信网,其网络传输实时性是有保证的。本文将着重讨论嵌入式TCP/IP协议的选择和DSP实现。   嵌入式协议的选择   TCP/IP协议是一组不同层次上的多个协议的组合,通常被认为是一个包含链路层、网络层、传输层和应用层的四层协议系统[2]。嵌入式系统是为完成某种特定的功能而设计的专用系统。嵌入式系统不要求(也不可能)实现所有的TCP/IP协议,所以嵌入式TCP/IP是对TCP/IP协议族进行选择而形成的协议集合。   链路层协议的选择   链路层协议的选择链路层最基本的功能是将物理层提供的原始传送比特流可能出错的物理连接改造为逻辑上无差错的数据连接,为其上层协议发送和接收数据包。以太网遵循IEEE802.3所规定的CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突监测)协议,实现该协议可以采用通用的NIC(networkinterfacecontroller网络接口控制)芯片。另外,以太网上数据的传输是采用网络的MAC地址来进行识别的,这就要求系统有实现IP地址到MAC地址的转换功能,即ARP(地址解析)协议。ARP协议包括ARP请求和ARP响应两部分,系统要同其他计算机通信,就必须要支持ARP响应。ARP请求在本地建立了一个IP地址到MAC地址的映射,保证了对外通信的有的放矢。RARP(逆地址解析)协议主要用于解决如何从MAC地址得到IP地址,主要用于无盘工作站中。在本嵌入式系统中可以把IP地址存储于本地存储器中,不必从其他服务器得到IP地址,这样就无需实现RARP协议。   网络层协议的选择   网络层主要负责处理数据包在网络中的活动。在TCP/IP协议族中,网络层协议包括IP协议(网际协议)、ICMP协议(Internet控制报文协议)以及IGMP协议(Internet组管理协议)等。IP协议是TCP/IP族的核心协议,它使异构网络之间的通信成为可能。因此RTU等系统数据跨越不同的网络进行传输就必须要实现IP协议。ICMP中规定了多种协议类型和代码,如果完全的实现也要耗费不少的系统资源,本嵌入式系统中,在ICMP协议中能够测试网络的连通情况即可,因此只需实现ICMP中类型号为0、代码为0的Ping应答协议。IGMP协议主要用于支持主机和路由器进行组播,在将报文发给多个接收者时,嵌入式TCP/IP作为一种专用系统接入网络的技术,为了降低处理协议的复杂程度,可以直接采用广播方式,不必要采用组播的方式进行通信。因此在设计中不考虑实现IGMP协议。   传输层协议的选择   传输层主要在两台主机之间提供端到端的通信。传输层有两种不相同的传输协议:TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。TCP是面向连接的,在不可靠的网络服务上提供端到端的可靠字节流。TCP协议设计了严格的3次建立连接握手过程、4次关闭连接握手过程以及捎带确认信息并通过滑动窗口进行流量控制的数据传输过程。UDP协议是用来提供不面向连接的,它只是简单地把数据报从一台主机发送到另一台主机,但并不保证该数据报能到达另一端,可靠性必须由应用层来提供。在微机远动和故障录波等实时性要求不太高的设备中采用TCP协议,保证传输的质量。在微机保护和自动控制等实时性要求高的设备中采用UDP协议,其固有的传输可靠性低的缺陷可通过应用层的协议进行弥补。   应用层协议选择   应用层协议主要是指用户进程。在电力自动化系统中,可以采用国际标准远动通信协议IEC60870-5-103或IEC60870-5-104协议等。IEC61850协议草案是IEC(国际电工委员会)针对电力系统自动化制定的面向对象和设备的无缝联接通信协议。该协议正式公布以后,也可以采用。

    时间:2020-09-08 关键词: dsp芯片 tms320lf240x can总线

  • CAN总线车载网络通讯组件的实现

      1 引言   目前,汽车电子正朝着网络化的方向发展,车载网络成为汽车电子领域的最大热点。提高控制单元间通讯可靠性并且降低导线成本的网络总线应用中的关键技术包括CAN、LIN、FlexRey、MOST、IDB1394 等。对于汽车整车厂来说,CAN 网络设计是应用CAN 网络通讯的关键。纵观现有的设计技术,可以将其分为两类:一类是以仿真和测试为主的传统设计方法;另一类是以协议设计为主的方法。传统方法将每个节点对协议的要求拼凑起来,通过仿真、测试的方法检验协议的正确性,最终得到通讯协议。新方法通过系统设计技术,用理论方法对系统的时序建模,分析设计系统的通讯协议,保证系统的实时性能以及协议的正确性,最终发布正确的通讯协议。本文将简要介绍传统设计方法的局限性和新方法的优势,以及参考新方法所设计的通信网络软件系统。   2 传统设计方法的局限性   随着汽车上电子设备数量的逐渐增多,车载网络系统也越来越复杂,汽车电子网络面临着巨大的挑战。传统网络协议设计技术的局限性越来越突出,主要表现在数据丢失、通讯延迟、协议修改困难等三个方面。   2.1 数据丢失   数据丢失是指新数据没有来得及通过网络传输出去,或是超过接收节点的接收时限才传输出去的情况。数据丢失会严重影响通讯的实时性能,进而影响整车通讯的质量。实时性能好的系统应该完全避免数据丢失。   数据丢失的影响因素就是通讯协议。传统设计方法通过仿真和测试等手段检测协议的正确性,其缺点是无法覆盖所有的测试用例,因此,输出的通讯协议会存在潜在错误或者不够完整,这样就不可避免地会产生数据丢失的情况,影响整个系统的性能。   2.2 通讯延迟   通讯延迟是指数据准备好到通过总线发送出去的等待时间。通讯延迟可能导致数据丢失,是传统设计方法无法解决的根本性问题。这主要是因为,传统设计方法只是将各个节点对协议的要求拼凑起来,没有考虑整个系统的需求,比如发送节点发送数据到接收节点接收数据并用于控制,没有考虑实现这样一个完整功能的时间要求。因此协议设计结果难以保证实时性能,必然存在通讯延迟。   仲裁失败是产生延迟的主要原因,因此延迟与消息的 ID 及周期有关。系统越复杂,消息之间发生竞争的可能性越大,系统的实时性能就越差。   为了减小延迟的影响,传统设计方法采取了两种预防措施。一种是设定时限,如图1所示。另一种限制负载为平均30%左右,降低消息竞争的可能性。但是这两种方法都不能从根本上消除延迟。        图 1 时限设定和响应时间的计算   2.3 协议修改困难   修改协议在开发过程中不可避免。但对于传统的设计方法,因为应用程序和通讯功能的融合,通讯协议的参数变化会导致软件的重新编译和测试,这就意味着额外的时间和成本,供应商极不愿意整车厂商修改协议。因此,整车厂商修改协议十分困难,并需要很长的时间。   3 以协议设计为主的新方法的特点   以协议设计为主的方法通过系统级的设计理论和方法,保证通讯协议的准确性,避免数据丢失,保证系统的实时性能。其特点概括起来如下:   3.1 系统级设计,避免数据丢失   新技术采用自上而下的系统设计技术,对整个系统的架构进行设计,并完成优化。通过理论设计方法,可保证通讯协议的正确性,从根本上解决数据丢失问题。   3.2 有效控制消息延时   响应时间是消息准备发送到最后节点接收到数据的全部时间,它是发送时间和延迟的总和,其中延迟是影响响应时间的主要因素,控制延迟就可以有效控制响应时间。   如图 1 所示,通过对响应时间进行建模,并仔细安排消息的ID 和周期以控制延迟时间、响应时间及总线负载。然后用理论方法计算出最差情形下的延迟时间、最大的响应值,以及总线负载。   由于新方法能够计算出最大总线负载,也能有效控制系统延迟,因此没有必要再对系统的总线负载作任何限制,理论上可以达到100%。其优势在于保证了确定的通讯行为,可以有效地利用系统资源。   3.3 分隔应用程序和通讯协议,保证变更灵活性   如图 2 所示,新方法为ECU 通讯功能提供了标准的网络通讯组件。该组件将应用程序和通讯协议成功分隔开来,使得各自的修改互不影响,保证了协议修改的灵活性。网络通讯组件提供面向总线、应用程序和通讯协议三方面的标准接口。面向应用程序的接口是基于信号的操作,不包含通讯协议的参数。面向通讯协议的接口负责识别通讯协议。只要遵守接口标准,协议可以进行任意改变,而且不影响应用程序。        图 2 分隔应用程序和通讯协议   这种设计方案其优势在于整车厂商可以很容易地修改协议,不需要供应商支持,因此保证了系统变更的灵活性,同时也增加了系统的可移植性以及应用的复用性。   

    时间:2020-09-07 关键词: 车载网络 can总线

  • 基于LabVIEW测试系统的便携式汽车仪表检测系统的研制

      本文首先对仪表的种类和构造进行研究,了解和分析汽车中车速表、转速表、水温表、燃油表、里程表、各种LED报警灯、LCD等的结构原理以及他们的显示原理,分析它们工作时的参数以及这些表的国家标准等,然后搭建硬件平台,设计软件程序,再让软件和硬件连接,进行参数设置,进行测试。   本文要研究的是基于LabVIEW测试系统,因此在本文中用LabviEW作为便携式汽车仪表检测系统的软件平台,在研究中我们把LabVIEW用作仪表测试结果的显示和仪表信号的输入,故LabVIEW也本文要研究的重要内容之一。   本文研究内容还包括汽车中的通信模块,在本文中用到CAN总线以及PXI板卡,所以在研究中我们要研究它们在汽车中是怎样通信的,怎么连接才能使我们获得最快最准确的数据。   主要工作:   1、调研,便携式汽车仪表检测系统的研究现状及其存在的问题。对各种汽车仪表进行分析,然后对数据进行分析、处理、综合。查阅相关资料,确定研究课题,并作可行性分析。   2、搭建基于LabVIEW的便携式汽车仪表检测系统相关硬件和软件平台。   1)硬件平台:汽车仪表测试系统的硬件系统主要包括工控机(是整个控制系统的大脑)、PXI板卡(PXI6528是一块静态数字FO板卡,专门针对某些变化缓慢的数字信号,并且具有24路输入和24路输出,既可以采集数字信号,又可以向外输出)、信号接线盒、数据通信转换板卡、CAN卡、可编程网络电阻、供电电源以及被检测仪表等主要部分。   2)软件平台:仪表检测系统软件采用Nl公司的LabVIEW平台进行设计,本系统采用LabVIEW的图形化程序语言,以一种很直观的方法建立前面板人机界面和程序框图。   3、反复的实验,与其他的汽车仪表测试系统做比对,结合实际试验的结果,反复验证评价检测系统的正确性及评价软件的有效性。   本文利用Nl公司的软硬件系列产品和一块自己研发的数据通信转换卡,根据便携式汽车仪表检测系统所需要的各种模拟、数字、开关、CAN等各种信号参数,采用Nl的PXI板卡和数据通信转换卡连接好硬件电路,在此硬件基础上,通过Nl公司的LabVIEW软件平台对整个测试系统进行开发,最终提出一个完整的便携式汽车仪表检测系统理论。   第二章设计方案   2.1可行性分析   2.1.1虚拟仪器的结构与优势   虚拟仪器的出现是测量仪器领域的一个突破,它彻底改变了传统的仪器观点,从根本上更新了测量仪器的概念,带给了人们一个全新的仪器观念。虚拟仪器代表着测量仪器发展的最新方向和潮流。它是基于计算机的软件仪器,以计算机为核心,将仪器功能装入计算机,通过计算机实现各种仪器功能。常见的虚拟仪器组建方案如图2一1所示      虚拟仪器的构成:虚拟仪器由通用仪器硬件平台(简称硬件平台)和应用软件两大部分构成:   1、通用仪器硬件平台   构成虚拟仪器的硬件平台有两部分:一部分是计算机,一般为一台PC或者工作站,它是硬件平台的核心;另一部分为1/0接口设备,主要完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换等。可以根据实际情况采用不同的接口设备(卡)。如数据采集卡/板(DAQ),GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、PXI总线仪器模块、串口仪器等。虚拟仪器从硬件结构上讲,己经完全脱离了原有的单个仪器的概念,并不是在计算机上实现某一台仪器的功能,而是形成了一个虚拟仪器系统的概念。虚拟仪器系统的构成如图2一2所示。   

    时间:2020-09-06 关键词: LabVIEW 测试系统 检测系统 汽车仪表 can总线

  • CAN协议的错帧漏检率推导及改进过程简介

      当数据在传送中出错,且错帧被漏检时,就意味着错误的数据被送到应用层,除非应用层有额外的数据识别措施,这个数据就可能引起不可预测的结果。CAN协议声称有很低的错帧漏检率(4.7&TImes;10-11&TImes;出错率),有的宣传材料在一定条件下推出要1000年才有1次漏检,这是不正确的。错帧漏检率是一个十分重要的指标,很多应用就是看到Bosch CAN2.0规范上的说明才选用CAN的。但是对这个指标的来源仅有极少的公开资料,以及很少的讨论,使用户很难对它确认或验证,这给用户带来风险。本文采用了重构出错漏检实例的方法,导出了CAN的漏检错帧概率下限,它比CAN声称的要大几个数量级。在许多应用中,CAN已是可靠性和价格平衡下的不二选择,或者已被长期生产和使用,面对这个新发现的问题,在CAN本身未作改进之前,迫切需要一种“补丁”来加以改善。由于篇幅有限,所以只能摘要介绍错帧漏检率的推导过程,重点在提供解决方案。   1 关于CAN漏检错帧概率文献的讨论   Bosch CAN2.0规范说它的漏检错帧概率小于错帧率(message error rate)&TImes;4.7&TImes;10-11。它的来源见参考文献,其中没有提供产生漏检的分析算法,仅提到用大量仿真得到了公式。要判断一个帧出错后是否会漏检,至少要计算2次CRC,对每一bit仅就汇编语言也需要几条指令,以该文考虑的80~90 bit的帧,CRC覆盖58~66 bit就要循环58~66次,以1989年时常用的PDP11或VAX机,一条机器指令要0.1 μs左右,一帧的判断要0.07 ms,即使不停机做一年,能作2.20×1011帧,考虑58 bit可构成258=2.88×1017种不同的帧,再加有58×57种不同的加入2位bit错的位置组合,所以能作的仿真只是可能情况的微乎其微的一部分(百万分之一)。由于样本太小,归纳的公式也就很难把影响因素考虑完整。   1999年Tran对错帧漏检率也作了研究,鉴于分析困难,他也采用计算机大量仿真的办法,针对11位ID 、8字节数据帧,他用的是600 MB的Alpha服务器。与上述讨论一样,虽然仿真量很大,仍然是可能情况的极小部分。   CAN有关的另一个标准CANopen Draft Standard 304 (2005)给出的错帧漏检率是(7.2×10-9)。同样来自CAN自动化协会的不同数据,使人无可适从。   2 新错帧漏检率的导出   本文的研究方法是构造出漏检的实例,确定该种实例占可能的帧的概率,乘以与该实例相应的出多位错的概率,然后求出所有可能的实例,得到CAN的错帧漏检率。本文对最有可能造成漏检的二位错情况进行分析,然后扩大为有多位错。数据域取8字节,并假定错都发生在数据域内。它并没有将超过CRC校验能力时的分散的多bit错漏检率考虑进去,所以得到的是漏检错帧概率的下界。   2.1 CAN位填充中有错时的位序错开   在有可能产生填充的位流中有bit错时,就有可能造成发送方与接收方只有一方执行填充规则,造成填充位与信息位理解的错乱。图1(a)的第3位传送中出错,结果发送方的填充位1被接收方误读为数据1,整个接收数据比发送数据长了1位。图1(b)的第3位传送中的错使接收方产生了删除填充位的条件,因此它把发送的数据1删去,接收数据流短了1位。      图1 CAN的位填充规则使出错后接收位流变化   从位流变化可以知道,如果发生的2个bit错正好一次是图1(a)的类型,一次是图1(b)的类型,那么发送数据流和接收数据流的长度将仍然相等,如果2个错都发生在数据域,CAN的其他检验是发现不了它们的。   2.2 发生漏检的条件   发送的位流与接收的位流可写为多项式形式Tx(x)和Rx(x),CRC检验就是用CAN的生成多项式G(x)除这2个式子,得到的余数称为CRC值,如果2个余数相同,CRC检验通过。当发生传送错误,Rx (x)= Tx(x)+U(x)×G(x)时,对Tx(x)和Rx(x)求到的余数是相同的,这时就发生了错帧的漏检。因此只要找到U(x),就可以构造出漏检的实例。

    时间:2020-09-06 关键词: 算法 服务器 matlab can总线

  • 通信协议标准FlexRay总线的功能安全性详解

      在汽车中采用电子系统已经有几十年的历史,它们使汽车安全、节能与环保方面的性能有大幅度的提高。随着研究的深入,许多系统需要共享和交换信息,为了节省线缆,就形成了依赖于通信的分布式嵌入系统。目前,世界上90%的都采用基于CAN总线的系统。FlexRay是下一代通信协议事实上的标准,它的功能安全性如何是至关重要的。   1 IEC61508功能安全的要求   目前车控系统正在向线控技术(xbywire)过渡,例如线控转向与线控刹车。线控系统最终目标是取消机械后备,因为取消这些后备可以降低成本,增强设计的灵活性,扩大适用范围,为以后新添功能创造条件。但是取消机械后备就对电子系统的可信赖性(dependability)要求大为提高。车是一个运动的物体,处于运动的环境之中,它因故障可能伤及自身及别人。取消机械后备,就将电子系统由今天的故障静默(failsilent)要求提升到故障仍工作(failoperaTIonal)的要求。   国际上对工业应用的功能安全要求已制定了标准IEC61508,它主要关心被控设备及其控制系统的安全。虽然它也适用于汽车,但汽车不仅有上述功能安全问题,而且要关心由于功能变化造成的整车系统安全,所以汽车业内正在制定相应的标准ISO26262。汽车的功能安全等级分为4级,要求最高的是 ASILD,相应的失效概率<10-8/h,它相当于IEC61508的SIL3。根据实践经验,分配给通信的失效概率<10-10/h。有关这方面的介绍可参见参考文献。   现在安全攸关的应用系统的范围有所扩大,以前不算在内的一些系统现在都要算了。例如安全预先动作系统(presafe)中座椅调整子系统、刹车辅助系统中的灯光控制子系统、碰撞后telemaTIc自动呼叫求援的子系统,都将视为安全攸关系统。   1.1 引起系统安全风险的通信故障   通信故障有5种表现形式,第1种是造成值域的错误。第2种是造成时域的错误,这是工业不同于民用的部分。一条消息不能在预定的时限前送达就失去了实用意义,例如与安全气囊引爆有关的传感器消息不能在数ms内送达就引起安全问题。在多播或广播通信中还有第3种错误:数据完整性错(拜占庭错),即各节点收到的结果不一致。它会引起系统性的失效,应对的策略必须将所有有关节点同时考虑。第4种是系统崩溃,除硬件失效外,也有干扰或软件引起的,例如饶舌错(babbling idiot)阻止通信。第5种是丢帧,短时间失效,例如可恢复的离线或bug引起的等效离线状态,又如小集团错。   1.2 通信的容许失效率   在通信故障对系统安全影响的分析上,参考文献提供了一种方法,根据瞬态干扰出现的可能长度,计算通信失效的时段长,在假定的通信失效率下,推出系统的失效率。在该实例中,路段上电场超100 V/m的区间有可能引起通信失效,失效率近似5&TImes;10-3,车速为90 km/h,识别出的可能失效时间约74 s。通信以6 ms为周期,连续7个周期丢帧视为系统失效,在此条件下系统失效率为1.640 9&TImes;10-10,认为可以达到SIL4的安全要求。这种分析方法是有效的,但是假设的条件太多,例如:误码率有很大的变化区间;帧长的变化影响一次传送的失效率;干扰持续时间的假定;连续丢7帧也与应用的场合有关,对90 km/h的车42 ms的失控对刹车系统而言有约1 m的距离,恐怕对撞击的后果有完全不同的评估;还假设SIL4完全分配给通信,将CPU与软件有关的部分失效率忽略不计,在软件规模越来越大的今天,这个假设是不合理的。另一方面,决定系统失效率时还应考虑其他的通信故障形式,例如出现小集团错到发生冲突的时间取决于相对的时钟漂移,越精确,其间时间越长,失效的时间就越长,参考文献中在人为制造出小集团后需300 ms才发现冲突,远远超出上述的42 ms。所以一般讨论系统安全的文章中都单独规定通信的失效率是相应安全等级失效率的1/100。   1.3 影响通信失效率的因素   功能安全等级与故障检测的覆盖率有关,如果有的故障未被检查到(未认识到或做不到),当然那种失效情景就不可能计算在内,安全等级的划分就有错。   参考文献介绍了SFF(Safety Failure Fraction)的概念:失效分为引起危害的失效和安全失效,它们又各分为能检测出和未检测出两种。安全失效比例SFF是能检测出危害失效与安全失效在总的失效中的份额。诊断覆盖率DC(Diagnostic Coverage)是能检测出的危害失效占总危害失效的份额。可导出SFF与DC有线性关系。而SFF又与SIL有关。IEC61508的SIL等级与 SFF有关,在SFF占90%~99%时SIL3可容许1个故障。因此DC也决定了能达到的SIL等级。根据有关文章介绍,瞬态故障的概率比硬件失效概率大2个数量级,因此可大致推断瞬态故障诊断覆盖率应达到90%~99%。危害失效可能由通信失效引起,诊断覆盖率也就成了评价通信协议的重要一环。   在通信中,由于CRC有漏检,这是明显的诊断未覆盖区,诊断未覆盖率就相当于错帧漏检率,例如CAN的错帧漏检。   在通信中发生值域错或时域错而丢帧是能诊断出的危害失效(这是本文分析的主要对象)。而假冒错、拜占庭错等应属于未检测出的危害失效。发生小集团错时既可能产生丢帧,也可能产生拜占庭错。CAN的等效离线失效也属于未覆盖的诊断引起的危害失效。要计算这些未覆盖的诊断引起的危害失效占总危害失效的比例还相当困难,因为确定故障概率模型很难。但从定性上讲,只有尽量排除假冒错、拜占庭错和小集团错,才能使诊断覆盖率提高(SIL等级提高)。   2 FlexRay介绍   由于线控技术可以提高车的操控性能,降低生产和使用成本,提升安全性、节能、环保和舒适度,成为整车技术进步的重要一环。但是为了取消机械或液压的后备,对控制装置及其通信的可靠性的要求大为提高。这就对通信的带宽和确定性有更严的要求,CAN总线不能满足这个带宽要求,在确定性上也不足,于是就产生了 FlexRay技术。根据标准,FlexRay可以有总线、星型、树状等拓扑结构。它提供了双通道的控制器结构,可组态为冗余通信,也可各通道独立运行,有很大的灵活性。每个通道最高可组态工作于10 Mb/s。FlexRay是时间触发通信协议,由分布式时钟实现同步。系统的调度表由cycle\static slot\minislot确定。一个cycle有固定数目的static slot和minislot,它们的时间长度都是均等的,由组态时确定。一个节点在一个cycle中可以占用多个static slot,static slot可以散接(multiplxing),即各个cycle的同一static slot可以用于不同节点。FlexRay帧的数据域(payload)可达254字节,它的头部为标识符及帧长等控制信息,有独立的CRC检验,尾部有覆盖全帧的24位CRC检验。FlexRay有对抗时域错的Bus Guardian设计。   关于FlexRay的缺点或弱点,参考文献提到物理层连接的困难,影响到信号完整性,实际上能较易使用的是有源星型,但这带来成本的提高;cycle设计约束多,带来困难;同步和启动节点配置与容错有关,是挑战;由于资源有限,升级演进时很困难(并非像以前强调时间触发协议的 composability优点——笔者注)。参考文献介绍了在FlexRay中产生各自独立的时钟同步小集团的可能性,也就是说虽然各节点都在通信,但是2个集团间无有效通信,是一种故障状态。解决办法是用3个冷启动节点、3个同步节点,但是这与时间同步容错的要求矛盾。还有就是将调度表排满,以免形成小集团,这也与留有余地供将来升级扩充的要求矛盾。总之尚无彻底解决方案。再有就是时钟可能产生同向漂移,与应用时钟的差造成帧未能就绪或覆盖引起漏帧。FlexRay虽然是为高可信性设计的,但是在传送中出错后处理要通过应用层解决,这带来新的问题,本文将分析如果不作处理会怎么样。   3 Audi和BMW的FlexRay总线应用的功能安全等级   BMW和Audi是首批批量使用FlexRay总线的车厂,它们的具体用法尚未查到,但是参考文献给出了部分使用参数,可以以此作一些初步分析。   3.1 Audi的参数   Audi的cycle为5 ms,每个cycle有62个static slot,slot用于传送42字节payload的帧,静态段为4.03 ms。有8个ECU共传送220个协议数据单元(PDU)。这些PDU经组合,最后在27个slot中传送。由提供的周期分布可见5 ms消息为8个,10 ms消息为1个,20 ms消息为7个,40 ms消息为6个,其余更长周期的消息先忽略。   由payload可以算出使用的帧长为500位,假定误码率为ber=1×10-7(这在铜线中已是相当好的了),那么误帧率为fer=5×10-5/frame。   由周期可算出每小时传送的帧数为n=7.92×105frame/h。假定通信用2个通道同时传送,那么同时失败的概率为fer2=2.5×10-9/frame。1小时内所有帧均成功传送的概率为:P=(1-fer2)n。   1小时内有1次以上错的概率为1-P≈fer2×n=2.5×10-9×7.92×105/h=1.98×10-3/h。SIL2的安全等级要求是系统失效概率为10-7/h,分配到通信上为10-9/h,由此可见存在巨大的差距。

    时间:2020-09-06 关键词: 汽车电子 flexray 总线 can总线

  • 基于CAN总线的分布式嵌入式系统升级方案

      嵌入式系统具有智能化程度高、体积小、可靠性高、实时性强等诸多优点,已经越来越多地应用于消费电子、工业控制、汽车电子等各个行业。往往一个大的系统又由许多小的嵌入式系统共同构成,它们之间通过相互通信协同完成各种检测控制任务,构成分布式嵌入式系统。汽车电子系统中的车载GPS、倒车雷达、发动机控制、仪表盘系统等,数控机床中的键盘显示系统、马达控制系统等,这些无一不是嵌入式系统的具体应用。   众多嵌入式系统的应用也为软件升级带来了诸多困难,主要有以下几点:   ① 这些系统分处于大系统的各个位置,单独对每个系统进行升级比较困难;   ② 某些系统为了满足保密和可靠性的要求,对系统进行了永久密封,只预留了通信和电源端口,这就更不可能单独对它进行升级。   针对这些问题,本文提出一种利用CAN总线的分布式嵌入式系统升级方案,实现了多点、单点甚至全系统的升级,其他种类的通信端口与此类似。   1 系统架构   系统结构框图如图1所示。      图1 系统结构框图   整个系统由多个独立的完成一定功能的嵌入式模块、CAN总线和一个用于对整个系统进行升级的控制模块组成。其中,控制模块也可以是其中一个功能模块。在每个功能模块上安装有独立的引导程序,可以看作该模块的Bootloader,该引导程序永久固化在模块内,不随程序升级而升级。在该引导程序中嵌入CAN 总线通信程序。正常工作情况下每个功能模块单独或通过CAN总线与其他模块协同工作。当需要对某个模块进行软件升级时,通过系统升级控制模块向该模块发送升级命令,该模块接收到命令后即跳转至引导程序,并等待系统升级模块发送升级数据,升级结束后再跳回至应用程序。   2 系统实现   2.1 在线升级的实现原理   采用ST公司基于ARM Cortex-M3核心的32位嵌入式处理器STM32F103VC,其片上Flash为主存储区。应用程序代码是存储在闪存(Flash)中的(0x08000000~0x0807FFFF),而 Flash是按Page来管理的,所以可以把Flash分成几个区域来使用。      图2 Flash分区   在本系统中将Flash分成两个区域,其中一个为前面提到的引导程序区,另外一个为应用程序区。Flash分区如图2所示。   片上电后,STM32F103VC会自动跳转到0x08000000地址执行后面的程序。而一个工程的起始位置(也就是main函数的地址)具体映射到 Flash的地址是可以设置的。在本系统的设计中,在Flash放了两个main函数。引导程序用于对应用程序的升级和上电后跳转至应用程序,应用程序则完成相应的模块功能。这两个区域通过特定的指令可以实现相互的跳转,并以此实现在线升级。   2.2 硬件系统   STM32F103VC处理器具有高性能、低成本、低功耗等特点。该处理器片上外设丰富,具有多个系统定时器、CAN通信接口、USART通信接口、 DMA等丰富的资源,并且借助于ST公司提供的固件库,可以很容易地对系统资源进行操作。该处理器集成了256 KB片上Flash和64 KB片上SRAM,足以应对大多数任务。为实现CAN总线通信,只需要为STM32F103VC添加一片CAN驱动芯片进行电平转换。   系统硬件结构框图如图3所示。      图3 系统硬件结构框图   2.3 软件系统   为实现在线升级功能,首先需要编写引导程序,然后将它烧入Flash引导区中。为防止应用程序升级失败,在引导程序中需判断Flash指定位置是否有程序完好标志,该标志由完整的应用程序在每次上电后写入。应用程序可采用烧写方式和升级方式写入相应程序区。为实现引导程序和应用程序之间的相互跳转,采取指向函数指针的方式来实现。可以将Flash中的引导程序和应用程序作为两个普通函数,这两个函数的进入位置分别为0x08000000和 0x08004000,然后在引导程序中设置一个指向函数的指针,其指针值为0x08004000;同理,在应用程序中设置一个函数指针,其值为 0x08000000。这样在相应的程序中调用函数指针时就可以实现程序跳转。   CAN总线采用多主竞争工作方式和非破坏性总线仲裁技术,总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息而不分主次,各节点之间实现自由通信。当多个节点同时向总线发信息时,优先级较低的节点会主动退出发送,而优先级较高的节点不受影响,从而大大节省了总线冲突仲裁时间,即使在网络负载很重的情况下,也不会出现网络瘫痪的情况。因此,适用于分布式监控系统的数据通信。由于CAN总线协议规范只定义了物理层和数据链路层,所以在实际应用中必须根据实际系统制定合适的应用层协议。本系统中根据数据传输要求自定义了几个应用层命令,分别是升级相关命令和数据收发校验相关命令,限于篇幅在此就不一一详述。

    时间:2020-09-06 关键词: 汽车电子 嵌入式系统 马达 车载gps can总线

  • 基于S3C2440处理器和WinCE的智能车载仪表设计

      随着高性能电子显示技术的发展,汽车仪表电子化的程度越来越高。国内外已开发出了多功能全电子显示仪表、平视显示仪表、汽车导航系统、行车记录仪等高技术产品。未来,车用电子化嵌入式仪表具有以下优点:提供大量复杂的信息,使汽车的电子控制程度越来越高;满足小型、轻量化的要求,使有限的驾驶空间更人性化;高精度和高可靠性实现汽车仪表的电子化,降低了故障的发生率;设有在线故障诊断系统,一旦汽车发生故障,可以找到故障来源,方便维修;外形设计自由度高,汽车仪表盘造型美观。基于以上优点,汽车会越来越多地采用各种用途的电子化仪表。造型新颖、功能强大的嵌入式电子化仪表将是今后车用仪表的发展趋势和潮流。   1 智能车载仪表系统结构   本智能车载仪表拥有大多数传统车载仪表所拥有的功能,驾驶员可以通过车载仪表的显示界面获取当前汽车的状态信息,例如车速、油压、油温、水温、机油压力或者电瓶电量。   传统车辆仪表直接与车辆的传感器相连,仪表系统经由传感器的模拟量得到汽车当前状态,精确性不高。本文设计的智能车载仪表并不是简单地与传感器相连,而是通过CAN控制器将整车连接成一个网络结构。车辆部件配以CAN控制器,通过双绞线将车辆部件连接起来形成一个网络体系,实现部件的电子化。同时,车载仪表和汽车部件的电子化也提高了汽车的精准度和可靠性,降低故障发生率。   车载智能仪表主要分为基于S3C2440处理器的硬件系统和WinCE环境下的软件系统两大部分。硬件系统为整个控制系统提供基础,负责CAN总线通信。软件系统提供CAN总线的硬件驱动以及在WinCE下的仪表上位应用程序。   2 硬件设计   硬件系统以S3C2440为核心,RAM内存、NOR Flash和NAND Flash作为存储介质,扩展部分外围设备以负责系统信息的输入与输出,如CAN总线通信单元、LCD显示、触摸屏、通用串行口、USB设备、以太网接口等。系统硬件结构如图1所示。      图1 系统硬件结构框图   在众多接口中,CAN总线通信单元是在整车通信过程中的关键部分。在汽车的各个重要部件中,配置相应的CAN控制单元,由双绞线将各个CAN总线控制单元连接起来。汽车的各个部件将该部件的当前状态信息由CAN控制单元发送出去,经双绞线发送到智能车载仪表的CAN单元当中,经过系统的CAN接口将数据发送到系统中。车载仪表系统得到数据后,经过数据处理得到汽车部件的当前状态信息。   CAN总线接口电路如图2所示。采用Microchip公司的CAN总线控制器 MCP2515.MCP2515完全支持CAN 2.0A/B技术规范,速度达到1 Mbps;SPI的接口标准使得它与S3C2440的连接更加简单;能发送和接收标准和扩展数据帧以及远程帧;自带2个验收屏蔽寄存器和6个验收滤波寄存器,可以过滤掉不想要的报文,减少了微处理器的开销。CAN总线收发器采用TJA1050,该器件提供了CAN控制器与物理总线之间的接口以及对CAN总线的差动发送和接收功能。      图2 CAN总线接口电路   为了增强CAN总线节点的抗干扰能力,提高系统的稳定性,在CAN控制器与CAN收发器之间加入了光耦隔离器6N137,而不是使TXCAN和RXCAN端直接与收发器相连,这样就实现了总线上各CAN节点之间的电气隔离。同时,这也解决了MCP2515与 TJA1050之间电平兼容的问题,还可以抑制CAN 网络中的尖峰脉冲及噪声干扰。光耦部分电路所采用的两个电源必须完全隔离,否则也就失去了意义。电源的隔离可以采用小功率的电源隔离模块或者多带5 V隔离输出的开关电源模块实现。这些部分虽然增加了接口电路的复杂性,但是却提高了节点的稳定性和安全性。   在CAN接口处,CAN通信线上的2个60 Ω电阻(总计120 Ω),起到增大负载、减少回波反射作用,是一种阻抗匹配的补救措施。2个60 Ω的中间部分与地端之间连接一个电容以抗干扰。

    时间:2020-09-05 关键词: 传感器 处理器 控制系统 can总线

  • 基于CDMA和CAN总线的车辆远程故障诊断系统

      移动4G试商用的消息一传开,一个朋友打来电话:有了4G,我是不是可以砍掉固网?这的确是个问题,因为来自各种宣传报道的说法是,杭州TDD-LTE最高速率可达100Mbps,远高于现有的宽带速率,但要回答这个问题,得先来看看几个数据。   4G速率高,这毫无争议,但高多少,要靠数据说话。在目前对杭州的TDD-LTE网络的报道中,不少媒体都提到“从实测速度来看,其下载速度最高可超过100Mbps,是目前3G上网速度的数倍。”业内人一看就笑了,100Mbps是4G的理论速率,需要信号好的地方,将一个扇区内所有资源都由一个用户独享才可能达到,而实际情况中,移动信号都是由数十个甚至上百个用户分享,所谓“实测”根本不可能是在实际环境下的测试。来看看国外4G运营商的实测速率。Telstra(澳大利亚电讯)的4G网络平均速度为12.5Mbps(测试次数2188次);Optus(澳都斯)的平均速度为13.6Mbps(测试次数为110次),而且根据其地理位置不同速度略有不同,40%的测试取得了不低于5Mbps的速度。70%的测试取得了不低于10Mbps的速度——这约为Telstra所宣传最高速度的四分之一。   再来看技术,Telstra使用的是FDD-LTE技术,这种技术的特点是在单载波情况下,上下行带宽均可达到20MHz,杭州试商用的是我国自主研发的TDD-LTE,上下行带宽共用最多20MHz,这意味着当用户数增多时,后者实际使用速率受到的影响将高于前者。中移动拥有全球最大的移动网络,用户总数近7亿,网络承受压力可想而知,与地广人稀的澳大利亚相比,实际速率并不乐观。   此外,移动网络的连贯性一直是个老大难,即便是到了4G时代。早在2010年,美国的移动运营商Sprint和Verizon便推出了4G 网络,有媒体实测过二者与固网之间的对比。结论是,4G用来进行简单任务如发邮件和上网不用太担心,如果你需要看流动视频与玩线上游戏,砍了DSL缆线无疑是个坏主意。当然,随着4G网络的优化,现在的速率和稳定性一定高于刚开始,但像有线宽带一样支撑高清视频在电视上直接播放,还很难达到同样的用户体验。   最大的难题在于基站建设。4G是一种全新技术,为了保证速率,对于基站建设的密度要求非常高,从一位无线专家处获得的数据是密集城区站距为400米(甚至更少),也就是说,每隔400米,就得建一个基站。看到这里,懂的人都明白了,这意味着4G很难做到像2G或者3G一样的无缝覆盖,因为,这年头,建个基站太难了。从2008年开始,本报便持续关注移动基站建站难,一个基站年租金10万元的行情绝不是孤立案例,无论是居民对于辐射的恐慌,还是一些物业对租金的坐地起价,建一个基站所耗费的时间和精力呈直线上升趋势。仅以上海为例,据初步估算,4G全覆盖所需LTE基站大约在6000-8000个左右,这个数字对于三大运营商来说,都不是一件易事。可以想象的是,即便4G发牌,三大运营商走的路也一定是4G、3G双网并行,这种情况下,家庭和企业用户对高带宽的需求很难得到满足。   当然,4G想要替代固网,还得问问固网答不答应。2013年两个传言中,宽带中国战略的出台比4G发牌更加靠谱,中移动和传说中的国家广电拿下固网牌照,也没有太大难题。四家运营商如今推进的都是光纤网络,其速率达到100Mbps,甚至千兆都已有成熟案例,而且其实际速率与运营商宣称的最高速率之差远低于4G。在很长一段时间内,在高带宽应用的体验上,移动技术还很难超越固网。   从投资角度而言,中国电信和中国联通在光纤宽带上投入已数百亿,3G今年才刚刚看到盈利拐点,不太可能就此放弃重金砸向4G,更不可能鼓励4G替代固网,这种微妙的心理一定会影响最终4G的资费制定和营销策略。唯一的变数自然是中国移动,如果今年国家宽带战略和4G发牌同时进行,双线作战,对于财大气粗的它来说,也是件值得思量的事。   写到这里,有人要讲了,你在唱衰4G。错,上马4G,我绝对举双手赞成,中国太需要在第四代移动通信时代赶上世界步伐,不至于重蹈3G落后国外十年的窘境,但因此而狂热,却没必要。无数事例已经证明,在中国,值得等待的东西,才是好东西,对于4G,我们还是耐心点吧。

    时间:2020-09-05 关键词: CDMA 远程监控 诊断系统 can总线

  • 基于S3C2410的CAN总线通信设计与开发

      在过去一百年里(l906-2005),全球地表平均温度升高了0.74摄氏度,未来20年,每十年全球温度将会升高0.2摄氏度。气候变暖已成为不容忽视的、直接影响全球生产和生活问题。   一些国家和地区已开始研究低碳交通的对策,例如,细化对不同排放标准汽车的分类管理,利用科技手段和税费制度进行碳排放的控制等。如欧洲的英国、瑞典、德国、意大利、挪威,亚洲的新加坡、东京、台湾、香港,以及澳大利亚等国家和地区通过设立低碳交通区、低排放区、绿色交通区、清洁示范区等,既保障了区域空气质量,同时鼓励使用清洁交通工具。   RFID(RadioFrequencyIdenTIficaTIon,无线射频识别)技术是起源于上世纪50年代的一项自动识别技术。RFID技术有着广阔的应用前景,智能交通、物流仓储、零售业、制造业、医疗等领域都是RFID的应用领域。   发展低碳交通大势所趋,利用RFID技术,通过开发电子环保标志系统,对汽车按不同排放标准进行分类控制管理,在此基础上设立低碳交通区,是当前国内“感知中国”大环境下的必然选择。   通过低碳交通区的建设,在城市中形成“高污染黄标车禁止通行、普通排放车限制或收费通行、零排放车自由通行”的城市交通格局,将会对促进淘汰高污染车辆、鼓励使用低碳排放的如油电混合动力车,特别是零碳排放的纯电动车等新能源汽车起到推动作用,同时还能有效化解城市拥堵问题,真正达到低碳交通、节能减排、改善空气质量的目的。   通过建立低碳交通旅游区、低排放示范区,在一定区域内基本消除车辆排放污染物,提高城市环境空气质量水平,特别是改善道路周边的空气质量。通过示范项目可鼓励更多市民购买和使用新能源汽车和低排放汽车,减少尾气污染带来的危害,保护生态环境。   低碳交通区系统主要由环保电子标志、车辆感知基站、环境监测基站和监管控制平台四个部分组成。   电子环保标志。采用900MRFID电子标志,这种电子标志包含车牌号、车型号、排放标准等车辆信息,并且具备唯一识别码,代替原有的常规纸质环保标志,并且与汽车形成唯一的对应关系。   车辆感知基站。采用双基识别技术(即视频+射频),通过射频识别可实现对电子标签的非接触自动识别,能够远距离(最大15m左右)对高速行驶(180km/h)的车辆上的电子标志进行检测和读写;通过视频识别实现车牌识别、拍照取证,并能与射频识别结果匹配。   环境监测基站。建立在道路两侧,能够实时检测、预警城市路网的机动车污染状况。   监管控制平台。是低碳交通区系统的大脑,负责对传输过来的识别信息和环境信息进行智能分析,协同环保与公安业务处理平台,实现低碳交通区监管业务分析及处理。   RFID在低碳交通建设中的应用包括以下几部分:   1)应用于绿色智能交通系统的建设,实现治堵和治污双赢   拥堵与污染共生,越是拥堵,污染越严重,对人的危害越大。   通常情况下,车辆以20km/h速度行驶时的尾气排放量是40km/h时的一倍以上。以电子环保标志为载体,利用物联网技术,建立智能交通系统,对交通综合信息进行采集、组织、分析,根据道路拥堵状况进行交通调控,使路网上的交通流运行处于最佳状态,从而改善交通拥堵,降低机动车污染。据估算,能减少机动车污染物排放15%-20%。   2)应用于公交优先通行系统   电子环保标签可以满足信号自动采集的需要,为发展公共交通、坚持公交优先战略、建设公交专用道路和公交优先通行信号系统服务。通过提高公交运输速度,形成快速公交系统,从而提升公交出行率,降低私家车的出行比例,减少尾气排放。   3)应用于高污染黄标车和无标车限行执法   高污染黄标车是指排放标准达不到国Ⅰ的机动车,无标车是指未经环保年检或环保年检不合格无法领取环保标志的车辆。黄标车和无标车虽只占城市机动车总量的10%-15%,但排放的污染物却达机动车排污总量的50%。利用电子环保标志和物联网技术建立的区域限行系统,可以实现机动车信息系统、环保监管系统和道路通行系统的三者联网,从而实现车辆标志识别判断的唯一性,提高限行管理的准确性和高效性。   4)应用于不同排放标准车辆的通行控制   试行拥堵收费政策,设立低碳交通区。即在对黄标车和无标车设定限行区域的基础上,建立只允许新能源汽车、纯电动汽车、国Ⅴ以上汽车等免费通行的低碳交通区,其他国Ⅰ-国Ⅳ等汽车根据不同的排放水平分类收费通行。   5)应用于机动车上牌、年检、路检的环保核查   利用电子环保标志可以有效实现机动车上牌管理环保写入、公安读取的联网审核控制,确保上牌车辆100%环保达标;可以有效防止尾气年检换车检测等作弊;可以实现路检执法人员手持移动执法终端,远程查询车辆信息,现场查处黄标车、无标车、标志失效车、伪造、变造标志车的功能。   6)应用于交通污染智能监测在线调控系统   建立道路两侧环境空气和机动车污染监测体系,实时检测预警城市路网的机动车污染状况,结合智能交通系统,利用电子环保标志信息对车辆通行实施智能调控。   7)应用于全国机动车污染联防联控机制的保障   现有纸质标志完全依靠人工执法,由公安交警拦车、环保人员检查,执法成本高、效率低、执行难,建立全国统一标准和内容的电子环保标志制度,路检执法人员配置相关读写仪器或手持PDA(环保通、警务通),可以实现各城市之间的标志互认,真正达到联防联控的目的。   8)应用于政府其它部门的信息共享   通过开发环保、公安、交通、城建等多部门的信息集成平台,实现电子标志信息快速共享,实现对车辆的城市综合管理,如交强险、自动收费计次等。

    时间:2020-09-05 关键词: s3c2410 can总线

  • 基于CAN总线和PIC单片机的汽车开关电器盒设计

      随着移动通信的快速发展,实时实地多媒体通信已经成为日常生活的一部分,新型智能手机的引入,加上虚拟云计算、移动视频业务规模应用,带动了移动互联网和高带宽数据业务呈现爆炸式增长。根据贝尔实验室的统计,未来5年,全球移动数据流量将增长30倍左右,数据流量的爆发式增长也将导致网络建设成本飙升,这使得运营商开始重新思考如何建设和运营移动网络。   Small Cell有效解决覆盖和容量   尽管运营商不断增加频点和小区站点来应对数据业务量的猛增,但是在传统的网络架构下,限制条件比较多,包括频谱资源、站址物业难获取等方面,网络无法经济有效地处理大量的数据业务。而且在小区覆盖的边缘区域,由于无线信号微弱及干扰,服务质量很难保证。传统的宏网络不能提供很好的室内覆盖,再加上传统宏站设备的耗电量,不能做到节能环保,对于大基站铁塔天线,会有视觉污染,带来小区居民的抵触,因此单纯建设宏站的部署方式,已经难以应对急剧增长的数据业务需求。   Small Cell解决方案提供了快速和更具成本效益的网络扩容方案,可以为城市热点区域、郊区和盲点提供专用的覆盖和容量。Small Cell微基站在容量和覆盖上是宏蜂窝网的有效补充,是分层网络部署的主要手段,可以有效地构建立体网络,分流吸收宏基站的话务量。在降低建设成本的同时,Small Cell可以实现在移动网络覆盖和容量的双提升。根据咨询公司统计,目前全球Small Cell微基站部署的数量已经超过了宏站的数目。   贝尔实验室推动产品创新   2011 年2月7日,源于贝尔实验室的原创技术的LightRadio产品方案正式发布,它提供了一个跨时代创新的无线网络构架,无线设备的核心构件就是Cube 小立方体,集成了创新性的天线振子、DSP数字信号处理和数字功放等,采用软件无线电技术,可以支持2G/3G/LTE不同的制式。   LightRadio 无线产品有助于移动运营上削减业务增长带来传统宏基站的数量增长需求,打造更加绿色环保、简洁及轻巧的网络,为运营商带来广泛的收益,在增加等量的网络容量时,较传统网络节约50%的每比特数据传输成本。与传统的宏基站网络相比,使用灵云无线微基站最高可以使网络容量提升400%,运营成本降低50%,能耗降低35%,极大地降低了运营商的综合运营成本。   基于LightRadio微基站与宏蜂窝相结合的立体组网方案,引领了下一代全新的组网理念,得到了全球移动运营商高度的认可。2012年1月13日,中国移动与阿尔卡特朗讯签署了LightRadio联合产品开发协议,双方将紧密合作,积极开展一系列联合研发项目,包括集成射频的立方体、基带池、重新定义的无线架构等,推动TD-LTE产品的创新发展。2013年2月26 日,阿尔卡特朗讯联合中国移动,在巴塞罗那无线通信大会上发布了TD-LTE版本的微基站LightRadio MRO(Metro Radio Outdoor)。   在热点热区、城市密集区,MRO微基站成为了经济、可靠的替代方案。同时,由于目前3G/4G网络所采用频段普遍较高,仅凭借传统的宏基站覆盖模式已经难以满足对于深度覆盖使用的需求。灵云无线微基站从设计之初就紧密契合运营商部署时的定制化需求,具有体积小、功率高、安装便利的优势,它能帮助运营商解决寻址困难,实现快速部署,并为用户提供高质量的服务。   TD-LTE 9768 MRO产品主要特性有:   1,基于LightRadio cube,集成了射频和天线,需要通过光纤连接BBU模块;   2,发射功率支持2&TImes;5W,采用Cube集成有源天线的方式,发射效率会比较高;   3,提供两种不同定向波束宽度的配置,以适应不同部署场景;   4,设备体积小,重量轻,无风扇设计,功耗低;   5,支持2x2MIMO,支持分布式架构,可以实现与宏站的无缝切换;   6,LightRadio支持抱杆安装,采用创新性Dock+RF底座和射频分离的架构设计,可以事先安装好底座,后续快速安装射频模块,上电传输即可实现基站开通。甚至可以更换同样安全卡口的演进设备,支持网络的升级扩容。

    时间:2020-09-04 关键词: Microchip 单片机 电器控制 can总线

  • 工业控制之伺服系统精选开发资料

      2015年1月7日,北京讯。日前,德州仪器(TI)宣布其voice-over-RF4CE™ ZigBee®遥控技术已被康卡斯特(Comcast)选用,以强化其最新的XFINITY电视(TV)遥控器功能。Comcast与TI的合作让消费者现在仅用语音即可控制自己的电视。通过采用TI的集成式软硬件语音致能遥控技术,XFINITY遥控器允许用户利用语音命令来搜索网络和节目,同时还可设置DVR录像并浏览推荐目录等。TI将在2015年国际消费电子展(CES)上的TI Village(#N115-N118)展示其语音致能遥控技术。   “通过用自然语言搜索最喜爱的电影、节目、演员或流派,语音遥控器可让XFINITY的用户更快地找到他们想要的东西。”康卡斯特NBC环球公司(Comcast NBC Universal)产品开发副总裁Jonathan Palmatier说道,“TI的创新型voice-over-RF4CE技术借助低成本高效益的集成式软硬件解决方案实现了这种体验。”   TI ZigBee RF4CE无线微控制器(MCU)可提供非视距双向通信和同类最佳的链路预算,以提高可靠性。其极低的工作电流和休眠电流使产品能拥有更长的电池寿命。此外,免授权的RemoTI™ RF4CE堆栈和开发平台还可为快速开发和部署遥控产品提供示例应用。   “通过按钮来搜索节目、访问内容并控制DVR的日子将一去不返,因为语音控制已成为遥控行业的主流。”TI无线连接解决方案业务部的产品经理Stig Torud表示,“TI很高兴能提供业界一流的RF4CE解决方案,以推动帮助XFINITY实现语音遥控的技术。”   关于Comcast Cable:   Comcast Cable是美国最大的视频、高速互联网和电话服务供应商,通过XFINITY品牌,Comcast可为居民和工商企业提供诸多服务。Comcast已在技术方面投入资金,目的是构建一种业界宽带速度最快的高级网络,给客户带来个性化的视频、通信和家庭管理产品。康卡斯特公司(纳斯达克交易代码:CMCSA、CMCSK)是一家全球性媒体和技术公司。   关于德州仪器公司   德州仪器(TI)是一家全球性半导体设计制造公司,专门致力于模拟集成电路(IC)和嵌入式处理器的开发。TI拥有全球顶尖人才,锐意创新,塑造技术行业的未来。而今,TI正携手100,000多家客户开创更加美好的明天。

    时间:2020-08-31 关键词: 电机控制 工业电子 伺服系统 can总线

首页  上一页  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 下一页 尾页
发布文章

技术子站