研发单位：上海市计算技术研究所

主要亮点： CAN 总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。该项目结合了嵌入式技术与 CAN 总线技术在汽车电子中的应用，在国内具有领先性和创新性。

基于嵌入式和 CAN 总线的汽车车载监控信息系统

项目介绍

现在，汽车中所使用的电子控制系统和通讯系统越来越多，如发动机电控系统、 自动变速器控制系统、防抱死制动系统（ ABS ）、和车载多媒体系统等，这些系统之间。系统和汽车的显示仪表之间，系统和汽车故障诊断系统之间均需要进行数据交换，如此众多的数据交换量，如仍然采用传统数据交换的方法，即用导线进行点对点的连接的传输方式将是难以想象的。据统计，如采用普通线索，一个中级轿车就需要线索插头 300 多个左右，插针总数将达到 2000 个左右，线索总长超过 2. 0 公里 ，不但装配复杂而且故障率会很高。因此，用串行数据传输系统取而代之就成为必然的选择。

数据在串联总线上可以一个接一个的传送，所有参加 CAN 总线的分系统都可以通过其控制单元上的 CAN 总线接口进行数据的发送和接收， CAN 总线是一个多路传输系统，当某一单元出现故障时不会影响其他单元的工作， CAN 总线对不同数据的传输速率不一样，对发动机电控系统和 ABS 等实时控制用数据实施高速传输，速率为 125K 波特～ 1M 波特，对车身调节系统的数据实施低速传输，传输速率在 1 0 ～ 125K 波特，其他如多媒体系统和诊断系统则为中速传输，速率在两者之间，这样的区分提高了总线的传输效率。 CAN 总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计， CAN 总线越来越受到人们的重视。它在汽车领域上的应用是最广泛的，世界上一些著名的汽车制造厂商，如奔驰、宝马、保时捷、劳斯莱斯和美洲豹等都采用了 CAN 总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。近几年国内生产的车也越来越多采用 CAN 总线技术，如大众帕萨特、福特蒙迪欧、标致 307 等车型，国内汽车厂商也开始加大对 CAN 总线的研究和应用， CAN 总线技术的应用范围将日益广阔。

本项目的总体目标是：采用主流的先进技术和产品，研究、开发汽车整车级的 CAN （ Controller Area Network, 控制器局域网） / LIN （ Local Interconnect Network, 本地互联网）总线网络和具有自主知识产权的车用 CAN 节点控制器和网关设备；同时，基于嵌入式系统技术研究和提出汽车整车信息化监控和管理应用平台的解决方案；并在该平台上分期研制开发各监控应用子系统，最终实现整车的信息化管理包括电子设备和电子控制装置的整车级监控功能，逐步形成能覆盖国产汽车需要的监控系统产品。

为了达到上述的目的，本项目开发和实现了以下功能模块和网络：

构建车用环境 CAN 总线网络和 LIN 总线网络并形成“局部成网，区域互联”的网络拓扑结构。

根据需求及技术要求以 J1939 为基础，修改制定了适合汽车通信要求的 CAN 高层应用协议。

以三星公司 ARM920T 为内核的 32 位微处理器 S2410 作为主 CPU ，以 Microchip 公司的 MCP2515 为 CAN 控制器，以 Freescale 公司的 MC33388 和飞利浦公司的 PCA 82C 250T 作为收发器，分别扩展了低速容错 CAN 接口和高速 CAN 接口，另外扩展了串口、网口、 USB 口、液晶和触摸屏等的外围接口建立的信息中心硬件平台。选用具有国内自主知识产权的由华东计算技术研究所开发的嵌入式实时操作系统 Reworks ，开发支持高分辨率 LCD 显示驱动及面向应用系统的其他硬件接口的驱动；以及包括高速 CAN 、低速 CAN 总线接口和 Ethernet 接口的软件平台并在此基础上开发了监控信息中心功能应用软件。 CAN/LIN 总线网络及电子控制单元的整车中的构架。

采用 Freescale 16 位 MCU 和外围功率器件开发了中央控制单元、前车灯控制单元、后车灯控制单元、左前车门控制单元、右前车门控制单元、左后车门控制单元、右后车门控制单元等 7 个 CAN 设备，这 7 个控制单元都可作为 CAN/LIN 网关扩展 LIN 总线子网。采用 Freescale 8 位 MCU 和外围功率器件开发了天窗 LIN 控制节点。

应用前景与效益

CAN 总线是德国 Bosch 公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上电子控制单元越来越多，汽车总线已经成为汽车电气的一个必然的趋势。该项目把嵌入式技术应用到汽车电子领域，开发了符合现在汽车电子发展 CAN/LIN 总线技术，开发并构建了一个基于嵌入式系统的汽车 CAN/LIN 总线网络系统，开发了整车管理数字化技术，形成了完整的信息处理应用平台。

使用汽车总线网络系统代替传统的汽车电器点对点连接方式，不仅能大大减少整车线束、接插件的数量和提高可靠性，更重要的是能构成整车级的系统管理。通过嵌入式监控信息中心（俗称行车电脑）可以监控整个汽车的车门、车灯、车窗、车速、发动机状态、故障检测和语音报警等功能。提升了整车控制的智能化、人性化，简化整车线束、提高电气系统的可靠性和行车安全性。

除了汽车电子领域，该项目采用的 CAN 总线技术还是工业测控领域中首选的现场总线之一。另外， CAN 技术还应用于家用电器和智能楼宇以及小区建设中。如安防系统、抄表系统、家电控制等。它投资少，每个节点可以随机访问，通信速度完全满足要求，且在这类应用中数据交换量都很少。适当的网关如 CAN 与 TCP/IP 协议的转换，可以使一个居室或一栋大楼的现场 CAN 信息转变为 Internet 的形式外传，或反过来通过这类网关把外部网传来的信息转换为 CAN 的形式，从而实现远程控制功能。

国际上对汽车、通信等智能化装备需求拉动了嵌入式软件及系统的发展。该项目开发中采用了 32 位、 16 位和 8 位嵌入式处理器和嵌入式实时操作系统，面向汽车电子应用领域，根据汽车要求定制开发出车用嵌入系统，推动了国内嵌入式技术在汽车电子领域的应用。随着硬件技术的不断革新，硬件平台的处理能力不断增强，硬件成本不断下降，嵌入式技术已成为产品的数字化改造、智能化增值的关键性、带动性技术。

该项目结合了嵌入式技术与 CAN 总线技术在汽车电子中的应用，在国内具有领先性和创新性，符合汽车电子技术的发展潮流。该项目的实施对于迅速缩短国产汽车电子产品开发周期、提高国产电子产品的自主开发能力和竞争力具有重要意义。