基于光纤的汽车CAN总线研究

摘　要

本文提出了基于SJA1000 CAN控制器的Fiber-CAN接口和CAN通信的设计。采用光纤作为传输介质提高了CAN通信网抗干扰能力。详细分析了Fiber-CAN通信的接口设计的可行性，并设计出了点对点网络通信的Fiber-CAN接口。

其主要有单片机控制部分、单片机外设部分和CAN通信接口部分组成。单片机和其外设共同工作产生了CAN通信所传输的信息，另一个节点通过显示部分显示通信的结果。Fiber-CAN通信的光电转换部分采用了SDH收发一体的光电转换模块，比较容易的实现了光纤接口部分，减少了设计的复杂程度，并提高系统的性能。光纤的使用不仅大大提高通信的抗干扰能力，而且增大了节点间的传输距离。

本设计方案应用于汽车总线，能在汽车中极其恶劣的现场稳定的传输汽车各个部件的参数，完成各个部分协调合作的任务。

关键词：汽车总线；光纤；CAN控制器；Fiber-CAN

目   录

第一章  概述 1

第二章 汽车总线技术 3

2.1 汽车网络技术的发展历史 3

2.2 汽车网络技术的作用 3

2.3汽车网络技术的发展趋势 4

2.3.1在汽车应用中迅速普及 4

2.3.2 高速 、实时、容错网络控制技术 4

2.3.3 多媒体、高带宽的网络 4

2.3.4丰富的软件设计 5

2.3.5 统一网络协议 5

2.4 车用网络的拓扑结构 5

2.4.1 总线拓扑 5

2.4.2 星型拓扑 6

2.4.3 环形拓扑 6

2.5汽车CAN总线 7

2.5.1 CAN总线的特点 7

2.5.2 CAN总线技术的优点 8

第三章 方案对比 9

3.1Wire-LIN，Wire-CAN 9

3.1.1 Wire-LIN 9

3.1.2 Wire-CAN 10

3.2 Fiber-CAN 10

3.2.1 Fiber-CAN节点 11

3.2.2 光纤的选择 11

3.2.3 Fiber-CAN的网络拓扑结构 12

3.3方案选择 12

第四章  系统硬件设计 13

4.1系统设计的基本任务 13

4.2系统的硬件外设原理设计 13

4.2.1 CAN控制器SJA1000 13

4.2.2 控制器原理图 15

4.2.3 CAN光纤接口原理 16

4.2.4 CPU、RAM 扩展和ROM扩展部分 17

4.3系统的硬件外设PCB设计 23

4.3.1 PCB设计中的流程和抗干扰措施 23

4.3.2 PCB制作 27

第五章 系统CAN通信软件设计 29

5.1 BasicCAN节点的主程序设计 29

5.2程序设计说明 31

5.2.1系统宏定义 31

5.2.2 CAN接口配置子程序 34

5.2.3自动发送 37

第六章  系统的安装及测试设计 38

6.1 PCB板的安装 38

6.2　PCB板的测试 38

6.2.1焊接测试 38

6.2.2单元测试 39

6.2.3　CAN接口通信测试 39

6.3系统的改进 40

结束语 42

致　谢 43

参考文献 44

附录A（主要模块源代码） 45

附录B（PCB板设计截图） 69