基于STM32芯片及CAN總線在汽車上的應(yīng)用

摘要：隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步越來(lái)越多的微控制芯片被創(chuàng)造出來(lái)，在我們的生活中它們無(wú)處不在，小到手機(jī)、電視等家用電器，大到航空航天設(shè)備。它們?cè)诟鱾€(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮著自己作用。STM32系列的微控制器就是其中的一種，它們中集成的CAN總線控制器更是在汽車電子應(yīng)用上有著不可撼動(dòng)的地位。

關(guān)鍵詞：STM32；CAN總線

1、STM32控制器的介紹

STM32系列MCU是由意法半導(dǎo)體公司基于超低功耗的ARM Cortex-M3處理器內(nèi)核，采用意法半導(dǎo)體獨(dú)有的兩大節(jié)能技術(shù)：130hm專用低泄漏電流制造工藝和優(yōu)化的節(jié)能架構(gòu)，專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的。它按性能分成兩個(gè)不同的系列：STM32F103“增強(qiáng)型”系列和STM32F101“基本型”系列。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到721～I(xiàn)z，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品：基本型時(shí)鐘頻率為36M11z，以16位產(chǎn)品的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個(gè)系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻～72MHz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。

2、STM32 MCU的性能特點(diǎn)

內(nèi)核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPs/MHz。單周期乘法和硬件除法。

存儲(chǔ)器：片上集成32-512KB的F1ash存儲(chǔ)器。6-64KB的sRAM存儲(chǔ)器。

時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理：2.0-3.6v的電源供電和I/0接口的驅(qū)動(dòng)電壓。POR、PDR和可編程的電壓探測(cè)器（PVD）。4-16MHz的晶振。內(nèi)嵌出廠前調(diào)校的8MHz RC振蕩電路.內(nèi)部40 kHz的Rc振蕩電路。用于cPU時(shí)鐘的PLL。帶校準(zhǔn)用于眥的321dlz的晶振。

低功耗：3種低功耗模式：休眠，停止，待機(jī)模式。為RTC和備份寄存器供電～VBATo

調(diào)試模式：串行調(diào)試（SWD）和nAG接口。

DMA：12通道DMA控制器。支持的外設(shè)：定時(shí)器，ADC，DAC，SPI，IIC和USART。

2個(gè)12位的us級(jí)的A/D轉(zhuǎn)換器（16通道）：A/D測(cè)量范圍：0-3.6Vo雙采樣和保持能力。肚集成一個(gè)溫度傳感器。

2通道12位D/A轉(zhuǎn)換器：STM32F103xC，STM32F103xD，STM32F103xE獨(dú)有。

最多高達(dá)112個(gè)的快速I/0端口：根據(jù)型號(hào)的不同，有26，37，51，80，和112的I/o端口，所有的端口都可以映射到16個(gè)外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以接受5V以內(nèi)的輸入。

最多多達(dá)1價(jià)定時(shí)器：4個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有4個(gè)IC/OC/IWIt～者脈沖計(jì)數(shù)器。2+16～的6通道高級(jí)控制定時(shí)器：最多6個(gè)通道可用于PWM輸出。2個(gè)看門狗定時(shí)器（獨(dú)立看門狗和窗口看門狗）。systick定時(shí)器：24位倒計(jì)數(shù)器。2個(gè)16位基本定時(shí)器用于驅(qū)動(dòng)DAC。

最多多達(dá)13個(gè)通信接口：2個(gè)IIC接口（SMBus/PMBus）。5個(gè)USART接口（IS07816接口，LIN，IrDA兼容，調(diào)試控制）。3個(gè)SPI接口（18 Mbit/s），兩個(gè)和IIS復(fù)用。CAN接口（2.OB）。USB 2.0全速接口。SDIO接口。

ECOPACK封裝：STM32F103xx系列微控制器采用ECOPACK封裝形式。

3、CAN數(shù)據(jù)總線（CAN BUS）的基本介紹

CAN（controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。由于其高性能、高可靠性、及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，CAN越來(lái)越受到人們的重視。國(guó)外已有許多大公司的產(chǎn)品采用了這一技術(shù)。CAN最初是由德國(guó)的BOSCH公司為汽車監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。現(xiàn)代汽車越來(lái)越多地采用電子裝置控制，如發(fā)動(dòng)機(jī)的定時(shí)、注油控制，加速、剎車控制（ASC）及復(fù)雜的抗鎖定剎車系統(tǒng)（ABS）等。1993年cAN成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS011898（高速應(yīng)用）和IS011519（低速應(yīng)用）。CAN的規(guī)范從CAN1.2規(guī)范（標(biāo)準(zhǔn)格式）發(fā)展為兼容CAN1.2規(guī)范的CAN2.0規(guī)范（CAN2.OA為標(biāo)準(zhǔn)格式，CAN2.0B為擴(kuò)展格式），目前應(yīng)用的CAN導(dǎo)件大多符合CAN2.O規(guī)范。

4、CAN數(shù)據(jù)總線的特點(diǎn)

（1）可以多組方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。（2）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息可分成不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足不同的實(shí)時(shí)要求。（3）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。（4）可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。

5、CAN-BUS系統(tǒng)組成

CAN收發(fā)器：安裝在控制器內(nèi)部，同時(shí)兼具接受和發(fā)送的功能，將控制器傳來(lái)的數(shù)據(jù)化為電信號(hào)并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線。

數(shù)據(jù)傳輸終端：是一個(gè)電阻，防止數(shù)據(jù)在線端被反射，以回聲的形式返回，影響數(shù)據(jù)的傳輸。

數(shù)據(jù)傳輸線：雙向數(shù)據(jù)線，由高低雙絞線組成。

網(wǎng)關(guān)：由于不同區(qū)域Canbus總線的速率和識(shí)別代號(hào)不同，因此一個(gè)信號(hào)要從_個(gè)總線進(jìn)入到另一個(gè)總線區(qū)域，必須把它的識(shí)別信號(hào)和速率進(jìn)行改變，能夠讓另一個(gè)系統(tǒng)接受，這個(gè)任務(wù)由網(wǎng)關(guān)（Gateway）來(lái)完成。另外，網(wǎng)關(guān)還具有改變信息優(yōu)先級(jí)的功能。如車輛發(fā)生相撞事故，氣囊控制單元會(huì)發(fā)出負(fù)加速度傳感器的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)的優(yōu)先級(jí)在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是非常高，但轉(zhuǎn)到舒適系統(tǒng)后，網(wǎng)關(guān)調(diào)低了它的優(yōu)先級(jí)，因?yàn)樗谑孢m系統(tǒng)功能只是打開門和燈。