can能夠為汽車電子設備提供穩定、可靠的低成本網絡連接，迄今為止，全球的can節點已達1.5億個，本地互連網絡(lin)能夠為電機、開關、傳感器和車燈提供了一種低成本的網絡連接方式，本文介紹飛思卡爾的車內can/lin網絡解決方案。

    控制器區域網絡(can)是一種異步的多主(multi-master)串行通信協議，可用來連接汽車和工業應用中的各種電子控制模塊。最初，can是為需要高級數據集成能力、以及要求數據數率達1mbit/s以上的汽車應用而設計的。

    除了汽車外，can網絡的應用領域還包括樓宇自動化、環境與照明控制、空調系統、警報系統、自動灑水裝置、電梯、自動販賣機和電機控制系統等。未來，can的應用范圍還會繼續增加。以至于任何一個需要穩定、可靠的低成本網絡的系統或設備，都有可能成為can節點。迄今為止，全球的can節點已達1.5億個。

    圖1: 飛思卡爾的can應用框圖。

    can應用的挑戰

    然而，并非所有的can網絡都是一樣的。汽車應用中的can網絡可根據流量性質的不同，分為兩種截然不同的類型。第一種是車身控制網絡，它的功能是控制乘客的舒適系統，因此該網絡主要處理多種無序或以非規律頻率出現的消息標示符(message identifier)。另一種是汽車動力總成網絡(powertrain network)，它的功能是傳輸與引擎和傳動控制有關的消息，這些待處理信息的類型相對單一，但出現的頻率卻非常快，也非常有規律。由于需要處理的信息類型的不同，導致兩種網絡在硬件和軟件系統設計上也大相徑庭。

    與其它重要的網絡協議一樣，can需要一個物理層器件來執行通信功能。其物理層規范源自iso/osi規定的7層模型，負責對總線進行電流和電壓控制。物理層器件還需要處理瞬態電流和瞬態電壓，以及信令鏈路上的錯誤，并盡可能的糾錯。

    博世(bosch)公司制訂的can規范并沒有專門的物理層規范。這對設計工程師而言既是福、也是禍。在過去10年里，有2個主要的物理層設計走上前臺，并成為絕大多數can應用的物理層設計的基礎。它們通常被稱為高速和低速的物理層，并且都以電壓差的方式在一對差分信號線上執行通信功能。當差分信號線中的某一條線出現短路或開路故障時，低速物理層架構就可變成一種單線架構(參考地電平)。由于要執行這項功能，低速架構對于總線速度高于125kbit/s的操作來說，成本過于昂貴。這也是125kbit/s成為劃分低速can與高速can的根本原因。盡管兩種架構都是在一對線上使用一個電壓參考，但每一種架構的終止方法(termination method)并不一樣，產品系統也互不兼容。

    另外，通用汽車在不久前開發了一種新的can物理層。這種物理層只采用一根線，并將速度性能限制在33.33kbit/s。這種單線的can物理層與上面兩種類型有著顯著的不同，也沒有得到廣泛接受。

    其實，can標準規范中并沒有任何對物理層的要求，其它的標準組織也開發出了各種標準來幫助設計工程師開發各種能相互兼容的can設備。國際標準組織(iso)和汽車工程師協會(sae)分別為歐洲和美國市場制訂了各種標準，以確保各種物理層器件與推薦的設計規程之間有互用性。請訪問www.iso.org，了解iso11519-2(低速容錯can)和iso 11898(高速can)；或者訪問www.sae.org了解sae j2411(單線can)和sae j2284-125/250/500(高速can)的標準規范。

    針對can應用的解決方案

    圖2: 飛思卡爾的lin車門系統框圖。

    飛思卡爾深刻認識到汽車can器件與系統的開發商所面臨的嚴峻挑戰。由于不同的can網絡具有不同的can消息機制，因此飛思卡爾將提供不同的硬件方案來應對這些挑戰。

    飛思卡爾的32位mcu采用了toucan或flexcan硬件模塊，來與can總線進行通信。這些模塊都是基于傳統的“郵箱”或“完全can(full