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CAN总线分布式车载设备的时钟同步收敛方法`
摘要：控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)由于其通讯实时性强、可靠性高被广泛运用在汽车总线中。随着汽车电控系统(ECU)数目不断增多,精确的时钟基准是高性能汽车网络系统的重要因素之一。因此,研究汽车CAN网络及其时钟同步问题,建立低消耗、高精度的时钟同步算法具有重要现实意义。
关键词：CAN总线; 时钟同步；即时偏差
一、国外研究现状
CAN(Controller Area Network)总线作为国际上应用最广泛的现场总线之一，由著名的德国汽车电子产品生产厂商Bosch公司开发完成，经过多次修改最终于1993年成为国际标准化组织ISO的ll 898(高速应用)和115 19(低速应用)标准。由于其低成本、易开发以及实时性强等特点，作为当初仅用于汽车工业设计的CAN总线在推出后，不仅在汽车工业中得到应用，更是在自化测试设备、医疗设备、智能建筑、工业自动化等领域中得到广泛应用。由精确的错误检测能力和高稳定性，使其对于环境温度恶劣和高电磁辐射的工环境下自动化控制有着更加突出的支持能力。近年来，随着汽车工业现代化的迅猛发展，现代汽车中所包含的通讯系统和电子控制、调节系统越来越多，包括发动机电子控制系统、防抱死制动系统(ABS)、自动巡航系统以及对安全气囊装置、车窗、门锁、雨刮器、后视镜等作的控制系统。复杂的多个车身控制系统、汽车仪表盘数据显示系统及汽车故障诊断系统，这三者之间均需要进行大批的实时数据交换和处理。于此同时伴随着电子控制单元(ECU)的不断引入，对各个子系统中共享庞大数据信息的能力提出了更高的要求，车身控制系统中的控制信号的实时交互和处理能力也相应需要调整提升，从而导致整体的运作效能也随之提高。例如，在高速驶中紧急刹车时踩刹动作信号就要被多个汽车控制系统共享并处理。另外，由于汽车信息化程度的加倍提升，液晶显示器、DVD影碟机、车载电脑和CCD机等设备的慢慢引入，极大化地增加了车内处理数据量。而传统的数据交式，即用点对点的导线连接的传输方式已经远远满足不了这些要求了。在上世纪80年代，由于电子技术的革新，MCU／MPU被广泛地应用在汽车中，而基于数据通讯的车载网络的产生有效地减少了通讯线束的数量，也提高了汽车内部系统数据交换效率。最早的车载网络15J是在UART的基础上建立的，而UART在汽车上的成功应用，也标志着车载网络逐步取代传统电子信号线束的时代已经来临，与此同时汽车电子开始成熟化，并迈向网络化。伴随着汽车电子在电子部件的成本、工作温度、稳定性等方面的更高特殊要求，原有的MCU／MPU集成的UART已经满足不了汽车发展的需求。也因此世界各大汽车电子产品生产厂商以及研究机构开始研制面向汽车内部消息传递的专用通信方式。在各种车用总线中，BOSCH(博世)公司研发的CAN总线由于其突出的可靠性、实时性、拓展性，得到了业界的认可，并广泛的应用于汽车工业中。CAN总线也于1993年正式成为国际标准和行业标准
CAN总线分为三层网络：物理层、数据链路层和应用层。物理层主要是网
络节点间的物理数据传输，其定义传输线和接口硬件的机械、电气和电信号特
征和功能。国际CAN使用商和工业组织“CAN in Automation”为CAN物理层共
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