基于CAN／LIN总线的汽车混合网关设计

文章摘要：当高速CAN网络上有数据需要接收的时候，通过高速CAN模块接收数据，对接收到的数据进行处理后，将其存到缓冲区BUF1中，再由低速CAN模块将其发送到低速CAN网络上；当LIN网络上有数据需要接收时，通过LIN总线模块接收数据，对接收到的数据进行数据格式转换(LIN格式的报文帧转换为CAN 格式的报文帧)，再将其存入到缓冲区BUF4中，并由低速CAN模块将其发送到低速CAN网络上；当低速CAN网络上有数据需要接收时，先接收数据，然后判断数据是发送到高速CAN总线，还是发送到LIN总线，根据判断结果对数据进行处理，存入相应的缓冲区(如数据是发往高速CAN总线，则存入BUF2，否则存入BUF3)。3

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　　当高速CAN网络上有数据需要接收的时候，通过高速CAN模块接收数据，对接收到的数据进行处理后，将其存到缓冲区BUF1中，再由低速CAN模块将其发送到低速CAN网络上；当LIN网络上有数据需要接收时，通过LIN总线模块接收数据，对接收到的数据进行数据格式转换(LIN格式的报文帧转换为CAN 格式的报文帧)，再将其存入到缓冲区BUF4中，并由低速CAN模块将其发送到低速CAN网络上；当低速CAN网络上有数据需要接收时，先接收数据，然后判断数据是发送到高速CAN总线，还是发送到LIN总线，根据判断结果对数据进行处理，存入相应的缓冲区(如数据是发往高速CAN总线，则存入BUF2，否则存入BUF3)。

　　3．2 数据的发送

　　数据的发送由发送子程序完成，网关中主要有3个发送子程序，分别对应两路CAN 控制器以及一路 LIN发送器。高速CAN的发送子程序负责发送BUF1中的数据，LIN的发送子程序负责发送BUF3中的数据，低速CAN的发送子程序负责发送BUF2 和BUF4中的数据。数据的发送采用查询总线状态的发送方式：查询总线的忙闲情况，如果总线忙，则退出发送子程序，进行其他的工作；如果总线空闲，则发送数据。发送完1帧数据后，再检查与之相应的缓冲区的状态。如果为空，则退出发送子程序；如果非空，则再检查总线的忙闲状态。如果忙，则退出发送子程序；如果空闲，则发送数据。然后再开始新一轮的数据查询发送过程。图5为高速CAN向低速CAN发送的流程，其他的发送子程序过程与此类似。

　　3．3 数据的接收

　　数据接收是从总线上接收数据，进行必要的协议转换，再将转换后的数据存人相应的缓冲区。网关中有3个接收子程序，分别对应两路CAN控制器及一路LIN发送器。数据接收采用中断方式，由于不同网络有不同的实时性要求，因此为3个接收程序设定了不同的中断级别。高速CAN的实时性要求最高，中断级别也设为最高；而LIN总线的实时性在三者中最低，故中断级别也最低。当一个接收中断发生后，进入接收中断子程序，判断相应的缓冲区是否已满(低速CAN的接收程序在接收到数据后需要根据数据的目的网络确定缓存区为BUF2还是BUF3)。如果缓冲区已满，则产生一个溢出错误标志；如果没有满，则将数据进行相应的协议转换，并将转换后的数据存入相应的缓存区，退出中断并完成接收。图6所示为低速CAN数据接收过程的简要流程。

　　3．4 数据的处理

　　网关的数据处理是指协议的转换和数据在缓冲区的存储与转发。每当接收到一组数据时，首先进行协议转换，然后再将其存入到相应的缓存区。高低速CAN的协议相同，并不需要转换，因此主要是进行CAN协议和LIN协议之间的转换。

　　CAN协议和LIN协议都是以帧(frame)为数据单位进行通信的。在进行LIN协议到CAN协议的转换时，首先是将LIN帧分解，从标识符场 (identfield)提取出其中的ID标识符，从数据场(data field)提取出有效数据，然后根据这些信息封装成符合要求的CAN帧格式。CAN协议到LIN协议的转换过程亦是如此。先将CAN帧分解，从仲裁域 (arbitraTIon field)和数据域(data field)中提取出有用信息，然后封装成符合要求的LIN帧格式。

　　数据的 4个缓冲区BUF1～BUF4为FIFO(First InFirst Out)缓冲区，本文采用循环队列(circular queue)来实现数据的先进先出。两个指针Read和Write分别指示队头元素和队尾元素在缓冲区空间中的位置，它们的初值在队列初始化时均应置为 0，每读取或写入一次数据，都要对缓冲区的参数进行调整。写数据时，将新元素插入Write所指的位置，然后将Write加1；读数据时，删去Read所指的元素，然后将Read加1并返回被删元素。

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