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          工業(yè)以及汽車應(yīng)用中多種串行總線特性及比較

          作者: 時間:2012-12-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


          d. 數(shù)據(jù)方向和通信速度

          數(shù)據(jù)字節(jié)的傳輸首先從最高位開始。一個8位的數(shù)據(jù)字節(jié)能在一次發(fā)送中進行傳輸,最大的CAN總線速度是1Mbps。

          e. CAN在汽車中的應(yīng)用

          圖3的例子顯示了CAN網(wǎng)絡(luò)是如何通過富士通的16位CAN在汽車中應(yīng)用。
          f. 物理接口

          大多數(shù)CAN需要一個外部收發(fā)器來連接物理總線。目前市場上提供以下一些收發(fā)器:

          • 高速CAN收發(fā)器有飛利浦的82C251,TI的SN65/75LBC031,Bosch的CF150,C250,Unitrode的UC5350;
          • 低速CAN收發(fā)器有飛利浦82C252、TJA1053,西門子TLE 6252G;
          • 單線CAN收發(fā)器有飛利浦AU5790,英飛凌TLE 6255,Delphi DK166153。

          5.本地互連網(wǎng)絡(luò)

          本地互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)是一個低成本、單線,能執(zhí)行全雙工串行通信。LIN用在汽車的分布式電子系統(tǒng)中,例如與智能傳感器和傳動器的通信。LIN協(xié)議能采用低成本的UART/SCI接口來實現(xiàn),幾乎所有的都提供這些接口。

          a. LIN通信

          LIN網(wǎng)絡(luò)由一個主控和多個從器件組成,主控器件發(fā)起所有的通信。

          所有節(jié)點執(zhí)行包括發(fā)送和接收任務(wù)在內(nèi)的從屬通信任務(wù)。此外,主節(jié)點執(zhí)行主控發(fā)送任務(wù),主控任務(wù)能決定什么時候、哪一個幀將在總線上傳輸。在該方式中,沒有總線仲裁,并且在最壞情況下每個消息的時間很容易計算。當一個消息幀發(fā)送時,在接收和過濾標識符后,僅有一個從器件得到激活。

          總線上的所有消息以幀的形式發(fā)送,幀由一個幀頭和響應(yīng)字段(response field)組成。主控器件始終在總線上發(fā)送幀頭,幀頭至少由一個13位字段、一個同步字節(jié)和一個6位標識符組成,該標識符的范圍為0到63。響應(yīng)字段由兩個、四個和八個數(shù)據(jù)字節(jié)和具有倒置8位和的校驗和字段,以及所有的數(shù)據(jù)字節(jié)和標識符組成。

          圖4顯示了在一個消息幀上所有字段的排列順序。

          b. 數(shù)據(jù)方向和通信速度

          只有很少微控制器集成有專用的LIN硬件,大多數(shù)供應(yīng)商用SCI或UART來提供支持。因為LIN物理層是一個從汽車自診斷用ISO9141標準引出的單線12V總線,所以需要一個外部LIN收發(fā)器來轉(zhuǎn)換電平。例如當前市場上已有供貨的摩托羅拉IMC33689 LIN和英飛凌公司的TLE6259-2G收發(fā)器。

          d. CAN與LIN的比較

          CAN和LIN兩者都使用在汽車工業(yè)中。CAN用于汽車中的高速和低速網(wǎng)絡(luò),而LIN僅用于低速網(wǎng)絡(luò),如門控制單元。在很多方面,CAN比LIN更貴也更可靠,必需在可靠性和為設(shè)計硬件與軟件支付額外成本之間進行權(quán)衡。由于LIN的成本較低且容易在UART中實現(xiàn),故在低速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面LIN有望替代CAN。

          6. 其它通用

          用在微控制器工業(yè)中的其它總線有RS422、RS485、USB和Microwire.

          RS422和RS485通信可以用一個UART來執(zhí)行。因此,在用于這些總線時微控制器中不需要增加另外的硬件。

          USB總線的普及性極大地鼓舞了微控制器制造商把USB控制器集成到他們的微控制器中。將外圍器件加到USB總線中是很容易的,并不需要重自舉系統(tǒng)。Cypress半導(dǎo)體公司和其它業(yè)界主導(dǎo)廠商都提供各種系列USB芯片來滿足市場的需要。

          國家半導(dǎo)體公司(NSC)開發(fā)的單線總線Microwire用在許多微控制器和像EEPROM這類非易失性存儲器,以及ADC中。該總線能像SPI一樣提供同步通信,可用在使用SPI的地方。有些微控制器供應(yīng)商通過使用UART來支持Microwire總線。

          FlexRay是一種在汽車工業(yè)中即將推出的新型總線,可用在使用CAN總線的地方,該總線的速度是CAN總線的10倍,可以達到10Mbps。目前微控制器制造商正在努力開發(fā)具有FlexRay總線的器件。

          總線選擇準則

          不同的應(yīng)用在選擇總線的標準方面并不同,下面是一些進行總線選擇的通用參考準則:

          1. 評估使用不同在網(wǎng)絡(luò)上連接各種器件的系統(tǒng)成本。例如,在汽車應(yīng)用中,一個只需要控制功能的系統(tǒng)可以用像LIN這類低成本的串行總線來管理。

          2. 在效率、速度和可靠性方面確定對你最重要的性能。例如,對于一個安全關(guān)鍵系統(tǒng)來講,可靠性是極為重要的,故而CAN是較好的選擇。

          3. 確定在網(wǎng)絡(luò)上將連接多少器件,以及總線將可能具有的電容量。有些串行總線對連在網(wǎng)絡(luò)上的器件數(shù)目有限制。

          4. 注意器件間的距離,有些串行總線只支持短距離通信。

          5. 如果用在汽車中,CAN或LIN是較好的選擇。由于它們具有很強的魯棒性,因此具有較強的容故障能力和傳輸可靠性。


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