CAN总线在汽车行驶记录仪中的应用

　　摘要：传统汽车行驶记录仪由于采集信号多，信号传输复杂，往往不能保证终端获取数据的准确性。将CAN总线应用到汽车行驶记录仪设计中，采 用了CAN总线控制器SJA1000，CAN总线收发器TJAl050，实现了汽车行驶记录仪间的远程多点数据通信。给出了汽车行驶记录仪CAN总线接口 电路硬件设计原理和软件设计流程。CAN总线的使用，提高了汽车行驶记录仪的稳定性，使得汽车行驶记录仪数据传输更为可靠，使用更为方便。

　　汽车行驶记录仪(vehicle traveling data recorder)是安装在车辆上，能够记录、存储、显示、打印车辆运行速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息，并可通过接口实现数据输出的数 字式电子记录装置，俗称汽车黑匣子。汽车行驶记录仪的使用对遏制疲劳驾驶、车辆超速等交通违章、约束驾驶人员的不良驾驶行为、保障车辆行驶安全以及道路交 通事故的分析鉴定具有重要的作用。

　　汽车行驶记录仪(以下简称记录仪)由汽车行驶记录仪的主机部分和计算机终端的数据分析软件部分构成。主机部分是记录仪的核心，主要完成车辆行驶数据的采 集、记录和存储。传统的汽车行驶记录仪由于采样信号很多，信号采集很复杂，需要很多连接线，为了保证采集信号的准确性，采集到的信号还要经过放大电路和滤 波电路进行处理，如果各级电路之间电气特性匹配不好就会影响记录仪信号采集的准确性，甚至有时还会影响到汽车其他系统的正常工作。

　　计算机终端的数据分析软件主要实现对汽车行驶中诸如速度、压力等数据的分析和处理，因此记录仪采集的信号必须与计算机终端、外围报警模块、人机接口模块等 进行数据传输。标准的RS232串行通信是一种成熟稳定的通信方式，也是汽车行驶记录仪国家标准规定的必须具有的通信方式。但RS232串行通讯信距离 短，只能进行点到点通讯，不能直接组建多点通信网络。为了延长RS232的通信距离，并将RS232节点组成通讯网络，就需要将RS232串行通信接口转换成CAN总线接口，以CAN总线形式构成远程多点通信网络。

　　CAN总线的应用使汽车行驶记录仪通过接口直接从CAN总线上读取相应信号，因而不会影响其他系统的正常工作；同时CAN总线具有数据传递可靠性很高的优点，也使得其数据准确性得以保障。

　　1 CAN总线特点

　　控制器区域网(Controller Area Metwork，CAN)总线是一种多主机局部网。CAN总线规范已被国际标准化组织(ISO)制定为国际标准。C-AN总线属于总线式串行通信网络，由 于采用了许多新技术和独特设计，因而具有以下特点：1)总线以多主方式工作，通信方式灵活，且不用占地址等节点信息；2)CAN总线网络上的节点信息分不 同的优先级，可满足不同的实时要求；3)采用非破坏性总线仲裁技术，在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪的情况；4)只需通过报文滤波即可实现点对 点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度”；5)直接通信距离最远可达10 km(速率5 Kb／s以下)；6)通信速率最高可达1 Mb／s(此时通信距离最长为40 m)；7)每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低；8)CAN总线节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能，以使总线上的其 他节点的操作不受影响。

　　2 CAN总线接口硬件电路设计原理

　　CAN总线是一种多主总线，可将汽车行驶记录仪作为汽车CAN网络的一个节点，在系统中与计算机终端相连的节点是主节点，其他节点是从节点。理论上，主节 点可以有多个。在简单的系统中，一般只设置1个主节点，完成主节点向从节点发送配置数据、主节点向从节点请求当前工作状态、当前数据以及数据管理等工作。 从节点根据应用的需要完成不同的功能，如现场数据的采集、设备控制和驱动等，并能实现上传数据和接收数据等通信功能。

　　主节点由PC机、CAN接口电路、上位机接口软件等组成。CAN接口电路实现了以CAN总线上从节点和上位机之间的通信，CAN接口电路原理框图如图1所示。

　　CAN接口电路以PHILIPS公司的P89C52微控制器作为核心处理器，负责对CAN总线控制器初始化，并通过数据总线对CAN控制器进行读／写控 制，实现CAN网络节点中信息的收发，从而实现对现场的控制；通过MAX232与PC机实现串行通信，由PC机发送的数据写到微控制器中，再由微控制器 的。I／O口和控制信号线将数据写入CAN控制器，通过CAN收发器向CAN总线发送；CAN总线上，需要上传给主节点的数据，经CAN收发器写入CAN 控制器，通过中断信号提醒微控制器读取，再由RS-232接口上传给PC机。在CAN总线的两端，需要接一个120 Ω的匹配电阻，以提高数据通信的抗干扰能力及整体可靠性。