CAN接口电路设计
系统各模块硬件设计完成后需考虑模块间相互通信的实现。由于整体系统采用CAN总线进行作为通信网络，基于各模块通信的稳定性和同一性考虑，统一的CAN接口电路设计成为必要。
针对不带有CAN通信接口的芯片来讲，CAN总线接口电路由CAN总线控制电路和CAN总线收发电路两部分组成。CAN总线控制器用来完成总线协议的数据链路层和物理层的功能，如对报文的装配与拆分、对接收信息进行过滤和较验等。应用层功能可由各模块内的微控制器完成。CAN收发器提供CAN控制器与物理总线之间的接口，在两条有差动电压的总线CANL和CANH上传输数据，可以提高CAN总线的可靠性和驱动能力[i]。
由于系统模块采用了STM32F103R8T6和STM32F103C6T6芯片，这两款微控制器均自带CAN通信接口，只需连接CAN总线收发电路即可接入总线。为了避免芯片内的CAN控制模块和CAN收发电路的电气不一致造成电气隔离给通信带来麻烦，模块在芯片和CAN收发电路之间添加了CAN总线隔离电路。
图3-23模块总线接口电路
如图3-23所示，各模块总线接口电路由采用ADUM1201隔离芯片设计CAN 总线隔离电路和TJA1040收发器设计CAN总线收发电路组成。
传统的CAN总线控制采用光耦合器技术，使用光束来隔离和保护检测电路以及在高压和低压电器环境之间提供一个安全接口。ADUM1201隔离芯片采用了iCoupler技术取消了光电耦合器中的光电转换，采用iCoupler变压器技术集成变压器驱动和接收电路。与传统CAN总线控制相比，采用ADUM1201隔离芯片设计的CAN总线控制电路功耗低，数据传输速率高，时序精度高个瞬态共模抑制力优，信号传输方向灵活，硬件电路简单[ii]。
CAN总线隔离电路设计时应注意ADUM1201所隔离的两端有各自的电源和参考地。电源和参考地之间应接入0.01~0.1μF电容，用来滤除高频干扰。本模块采用了0.1μF的电容。电容和电源之间的距离在20mm以内可以达到更佳的滤波效果。两个隔离通道的高度匹配，通道间串扰很小，采用了两通道输入/输出反向设计，适合CAN总线双向收发的特性，可以大大的简化隔离器与所隔离两端的硬件连接。
CAN总线收发电路的设计采用了TJAl040收发器。TJAl040收发器提供了CAN控制器与物理总线之间的接口以及对CAN总线的差动发送和接收功能。芯片内部有一个电流限制电路和一个温度保护电路，可通过引脚STB选择工作模式，高速或待机模式，STB引脚接地即为高速模式，不连接则默认为高速模式。芯片内部有一个超时定时器，用来监视其TXD引脚的低电位，由于系统硬件或者软件发生故障而造成TXD引脚持续为低电平时，总线上其它节点会无法与之进行通信。该定时器由信号下降沿触发启动。当TXD引脚处于低电位状态的持续时间超过设定时间时，模块会自动关闭发送器，强制使CAN总线回到隐性电位状态。当TXD引脚信号处于上升沿时，定时器将被复位，通信回到正常工作状态，超时定时器的定时时间一般设定为450us。
在CAN总线接入端与地之间分别反接两个保护二极管，如果CAN总线上有较高的负电压，通过二极管的短路起到一定的过压保护作用。
收发模块连接的CAN总线两端并联了一个120欧的电阻RM1，这个电阻作为数据收发终端对总线起了阻抗匹配的作用，防止数据在线端被反射，影响数据传输。如果去掉它会使数据通信的抗干扰性及可靠性大大降低，在干扰严重的情况下甚至会造成无法通信。
3.4 本章小结
本章讲述的是车载信息系统中各模块和通信接口的硬件电路设计。首先通过对长时间行车情况下影响车辆正常行驶和驾驶员完成行程的因素进行了分析，从中选取了几个较为典型的因素作为车身信息检测模块设计的对象。根据这些对象的特点采用不同的传感技术和传感器，进行了各车身信息检测模块的硬件设计。接着从系统的功能方面进行了主屏显示模块的硬件设计，从显示模块的接入，按键控制的设计和微控制器最小系统等方面对主屏显示模块的硬件设计进行了描述。最后根据各模块选用的微控制器的通信接口设计了CAN总线接口电路，完成了整体车载信息系统的硬件设计。
[1]Holger Zeltwanger. Time-Triggered Communication on CAN[J]. SAE TECHNICAL PAPER
SERIES，2009，01.
[2]中国IC网．采用ADUM1201的CAN总线隔离方法，2009-05-21．/．
