基于大众轿车车身舒适系统CAN总线网络设计
基于大众轿车车身舒适系统CAN总线网络设计[20191208103127]
摘 要
汽车车身的舒适系统是现代汽车必不可少的组成部分，对良好的驾驶操纵性能、舒适的驾乘环境起着举足轻重的作用。随着汽车车身各个电器设备的不断新增，为了优化线路的布置和设备之间的通讯交流，需要对车身CAN总线网络进行更加深入的研究和设计。
针对目前车身舒适系统的不足，设计出以STM32F107VC微控制器作为控制核心、VP230作为收发器的下位机，以LabVIEW 2011虚拟仪器作为上位机的CAN总线网络系统。研究方式是利用下位机控制模块控制大众轿车车身舒适系统的主要控制对象，并可在上位机上显示和分析数据，通过结合上下位机从而完成设计。结果表明，采用本文所设计的车身舒适系统CAN总线网络，不但提高了车身舒适系统各控制模块的可操纵性和稳定性，而且对现代汽车车身控制系统领域有着重大的价值。同时可对今后的车身舒适系统的实验教学提供参考。
关键字:CAN总线网络车身舒适系统微控制器实验教学
目 录
序 言 1
1. 课题分析与方案论证 2
1.1 课题任务分析 2
1.2 论证方案 2
1.3 设计步骤 3
1.4 本章小结 3
2. 技术分析 4
2.1 微控制器STM32F107VC 4
2.2 TFT LCD彩屏 5
2.3 Kvaser Leaf 总线分析仪 5
2.3 CAN总线技术 6
2.4 LabVIEW 2011 6
2.5 本章小结 7
3.系统的硬件介绍和实现 8
3.1 系统工作原理及组成 8
3.2 STM32F107VC 外围电路 9
3.2.1 两组CAN总线接口 9
3.2.2 晶振电路 12
3.2.3 复位电路 12
3.2.4 电压转换电路 13
3.3 CAN-BUS汽车网络试验台 13
3.3.1 简介 13
3.3.2 车身舒适系统各控制模块功能 13
3.4 本章小节 15
4. 系统软件设计和实现 16
4.1 引言 16
4.2 下位机软件程序的设计 16
4.2.1 在线仿真与程序下载 16
4.2.2 主程序的流程图 17
4.3 上位机LabVIEW 2011软件设计 19
4.3.1 前面板界面 19
4.3.2 程序界面各控制模块界面 19
4.4 破解CAN总线协议 21
4.4.1 接收总线数据 21
4.4.2 发送数据至CAN总线 22
4.5 本章小结 23
5. 软硬件的调试 24
5.1 硬件的调试 24
5.1.1 硬件线路的连接 24
5.1.2 系统硬件的调试 24
5.2 软件的调试 25
5.2.1 启动软件 25
5.2.2 显示各模块的实时状态及控制各模块动作 26
5.2.3 向总线发送数据 28
5.2.4 软件的优缺点 28
5.3 本章小结 28
结语 29
参考文献 30
致谢 31
附录 32
图片 34
序 言
纵览当今汽车行业，随着汽车的普及率逐渐提高，人们不再仅仅关注汽车的动力性和经济性，汽车的舒适性能也越来越被重视。为了更好地提高汽车舒适性能，人们不得不在汽车车身内部增加更多ECU（电子控制单元），导致整个舒适系统线路变得逐渐复杂化。如果继续按照传统的点对点线路布置方式，这势必会增大线路的占用空间。若是线路的某一处出现故障，这势必会对故障的查找和维修造成相当大的问题。不仅如此，一旦车身内部新增电器设备，线路的改动也是非常麻烦。因此，传统的布线方式需要被改进。
为了解决越来越复杂的线路布局问题，许多外国汽车公司正致力于汽车网络的研究，研发出了很多汽车网络技术。而CAN总线网络系统是在目前各汽车网络系统中使用最多、性能最适合现代汽车的总线技术。CAN总线网络的使用，不仅可以在各个ECU中使大量的数据和信息实现共享，而且各个控制信号能够在整个车身控制系统中得到实时的传输和交流。在简化线路布置的同时也增加了智能化的控制，改善了车身控制设备的操作性能和驾驶人员的舒适性，以及电子控制系统的稳定性。虽然CAN总线网络在国外已发展较为成熟，但在国内，由于我国汽车网络领域发展较晚，还未大规模地运用于所有车身模块中。鉴于CAN总线网络对目前汽车行业的积极作用，发展国内自主汽车CAN总线网络系统尤为重要，同时也是中国汽车发展的一个艰巨任务。
综上所述，本设计的目的在于优化现代汽车车身内部复杂的线路布置，通过结合CAN总线网络，利用下位机控制模块控制车身舒适系统的主要对象，并在上位机上显示和分析数据，可以较好地演示整个车身舒适系统CAN总线网络的控制方式，增强车身舒适系统各个控制模块的联系，提高系统的可靠性，降低综合成本，实现智能控制。
1. 课题分析与方案论证
1.1 课题任务分析
本课题主要实现系统通过下位机控制车身模块动作并显示CAN总线发送信息以及部件执行情况。上位机利用LabVIEW采集并显示车身系统的数据信息以及实训台的部件执行情况，通过结合上下位机完成基于大众轿车车身舒适系统CAN总线网络的设计。
整个设计的系统控制方式为下位机发出指令，各控制模块接收到信息后，执行相应动作，并能够在上位机显示界面上显示实时控制信息。或者可直接通过下位机软件直接控制各个模块的工作。当中央控制模块接收到锁门的信息后，中央控制模块发信息给车门主控模块控制门锁电机锁住车门，并在液晶显示屏上显示对应的报文信息；同理，当中央控制模块收到调整车窗和后视镜的信息后，中央控制模块分别发信息给车窗电机、后视镜电机来调整控制车窗、后视镜位置。
为了能实现本系统的功能，必须熟悉微控制器嵌入式技术和Visio2003绘图软件的相关应用知识，上位机LabVIEW2011软件的使用以及汽车CAN协议等相关的知识。
1.2 论证方案
为了方便显示下位机的控制信息，考虑到本系统需要快速处理数据，并且能接入汽车CAN总线网络，本设计使用神州IV号开发板。神州IV号开发板配置多个硬件负载，包括有微控制器芯片和TFT LCD彩屏，其中微控制器的型号为STM32F107VC。传统的微控制器需要扩展很多外围电路才能满足上述的基本要求，这样电路设计的可靠性就相对比较小，因此采用特别适合用在汽车上的STM32F107VC微控制器作为整个CAN总线网络设计的下位机，而TFT LCD彩屏的主要作用是回显下位机实时的控制指令和各控制模块动作后所对应的报文信息。TFT LCD彩屏与微控制器直接的通讯控制，只需微控制器发送相关指令就可以控制其显示系统提及的提示字符。
神州IV号开发板STM32F107VC处理器集成了CAN总线接口，内置bxCAN控制器，利用VP230作为收发器与CAN总线网络收发数据。通过Keil μVision4编译软件将程序下载至STM32F107VC中。
由于本系统采用的微控制器为STM32F107VC，其正常工作的电压为 5 V，而汽车上提供的电压为 12 V，为解决这个电源问题，电源模块的设计采用传统的降压芯片LM2576。把车上提供的 12 V 电压降为适合微控制器正常工作的 5 V 电压，本系统采用了汽车上用的越来越广泛的开关稳压电源。电压降到5V后，神州IV号开发板会通过降压芯片再次将电压降到3.3V，达到整个开发板的工作电压。
本设计采用大众帕萨特车身舒适系统CAN-BUS汽车网络试验台，该试验台能较好地模拟本设计所涉及到的大众轿车车身舒适系统的各控制模块。
上位机采用LabVIEW 2011虚拟仪器软件，能够用于控制试验台各控制模块，同时也能采集并回显车身舒适性系统的数据信息以及部件的执行情况。
系统通过Kvaser Leaf破解大众轿车车身舒适系统的通信协议，连接方式是Kvaser Leaf的USB接口连接至PC端，另一端引出CAN-H线和CAN-L线连接至电路板的CAN-H接口和CAN-L接口；神州IV号开发板的CAN1H接口和CAN1L接口同样引出线连接至电路板的CAN-H接口和CAN-L接口；而电路板的两个接口将分别与CAN网络试验台的CAN-H接口和CAN-L接口相连，从而形成一个CAN总线网络，并结合上下位机完成大众轿车车身舒适系统CAN总线网络的设计。整个线路连接框图如图1-1所示：
图1-1 系统线路连接图
1.3 设计步骤
设计步骤如图1-2所示：
图1-2 设计步骤
1.4 本章小结
本章主要对课题的任务进行分析，确定研究方案和设计步骤，将课题所需要完成的任务更加地条理化。
2. 技术分析
2.1 微控制器STM32F107VC
STM32F107VC是意法半导体集团（ST）当前研制的32位微控制器系列中的一个互联型微控制器。所用的微处理器是ARM公司为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。
STM32F107VC的工作频率为72Mhz，内置高速存储器（最高可达512KB的闪存和64KB的SRAM），标准外设如下：
(1). 十个定时器；
(2). 两个12位ADC（模数转换器）；
(3). 两个12位DAC（数模转换器）；
(4). 三个SPI同步串行端口；
(5). 五个USART异步串行接口；
(6). 两个I2C接口；
(7). 以太网10/100 MAC模块；
(8). 全速USB（OTG）接口；
(9). 两路CAN2.0B接口；
在本设计中， STM32F107VC将作为系统的下位机控制核心。
STM32F107VC管脚示意图如图2-1所示[1][2]：
图2-1 STM32107VC 管脚示意图
2.2 TFT LCD彩屏
TFT LCD也被称为薄膜晶体管显示器，是下位机控制节点主要的显示模块。它可以主动对屏幕的各个独立的像素进行控制。TFT LCD显示大量不同颜色的像素，通过调整各个像素的颜色而产生清的晰图像。薄膜集体管在每个像素点后面用于驱动像素的调整，使整个屏幕图像变化地更准确，其效果接近CRT显示器[3]。本设计所用到的TFT LCD彩屏将用于回显下位机实时的控制指令和各控制模块动作后所对应的报文信息。实物图如图2-2所示：
图2-2 TFT LCD彩屏实物图
2.3 Kvaser Leaf 总线分析仪
Kvaser Leaf是瑞典的Kvaser公司生产的一款基于USB的高性能CAN总线分析仪。本系统主要通过Kvaser Leaf总线分析仪破解大众轿车车身舒适系统的CAN总线协议，从而上位机软件便可控制车身各控制系统，实现上位机与车身控制系统数据的通讯和交换。使用前需要在PC上安装CANKing，用于进行上位机对CAN总线网络的收发数据，便能显示各个数据帧的接收和发送实时值，从而达到破解CAN网络的通信协议的目的。Kvaser Leaf实物如图2-3所示：
图2-3 Kvaser Leaf实物图
2.3 CAN总线技术
CAN是Controller Are Network的缩写，是国际标准化的串行通信协议。目前，CAN总线使汽车网络系统中应用最多、也是最为普遍的一种总线技术。CAN总线具有结构简单、传输速率快、可在各节点上自由通讯等特点。
CAN总线技术起先应用于解决乘用车的串行通信，从而实现两个控制设备之间数据的通讯交流。在接收数据时，收发器把连续的比特流转换成电压值；发送数据时，收发器把电压值转换为连续的比特流。因此适合实现为CAN控制器与物理层之间进行收发数据的功能[4][5]。
本设计的CAN网络的控制单元结构如图2-4所示：
图2-4 CAN网络的拓扑结构
2.4 LabVIEW 2011
LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境， LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生框图形式的程序[6]。
LabVIEW 2011是NI公司在2011年推出的最新版本的编程程序。与之前版本相比，LabVIEW 2011不光是在界面上变得更为美观，而且优化了程序设计的方式，程序的编写过程也更为简便[7]。在本设计中，运用LabVIEW 2011虚拟出的CAN网络总线实训台作为上位机，采集并显示车身系统的数据信息以及实训台的部件执行情况。
LabVIEW 2011启动界面如图2-5所示：
图2-5 LabVIEW 2011启动界面
2.5 本章小结
这一章说介绍了本设计所采用的上下位机和相关的软硬件，以及对整个系统所涉及到的技术进行简要分析。为接下来的硬件和软件的设计提供参考依据。
3.系统的硬件介绍和实现
3.1 系统工作原理及组成
系统工作原理图如图3-1所示：
图3-1 系统工作原理图
本设计研制的是基于大众轿车车身舒适系统CAN总线网络系统。该系统主要工作过程为中央控制模块发出指令，经由CAN总线网络发向所指定的子控制模块，执行动作，并能够在上位机上回显各个模块的实时控制信息，实现各模块数据的通讯共享。控制模块主要为中央控制模块、车窗控制模块、门锁控制模块以及后视镜控制模块4各节点单元。其中，中央控制模块用于控制整个总线网络系统。中央控制模块接受由CAN总线上的数据帧，根据数据命令修改系统参数或将当前状态信息送回各个控制模块，各个控制模块再根据接收到的信息控制各自的设备，从而达到控制车辆的目的。
本系统研制的汽车CAN总线网络系统主控模块下位机终端系统以微控制器STM32F107VC为核心，收发器采用VP230。将此负载到开发板上，用于下位机对系统的控制。另外，在STM32F107控制器的外部，还会增设外围电路，构成整个开发板，提高下位机的工作性能。
Kvaser Leaf将作为一个使PC与CAN总线网络产生信息收发的硬件装置， 其配备单通道USB接线，可以将几个标准的接口连接到PC端。而在另一端接口，将从2号引脚和7号引脚引出线路分别与CAN-L和CAN-H连接。CAN总线网络上的数据通过Kvaser Leaf分析仪破解大众轿车车身舒适系统的CAN总线协议，从而使得上位机能够与整个CAN网络系统进行数据交换。
摘 要
汽车车身的舒适系统是现代汽车必不可少的组成部分，对良好的驾驶操纵性能、舒适的驾乘环境起着举足轻重的作用。随着汽车车身各个电器设备的不断新增，为了优化线路的布置和设备之间的通讯交流，需要对车身CAN总线网络进行更加深入的研究和设计。
针对目前车身舒适系统的不足，设计出以STM32F107VC微控制器作为控制核心、VP230作为收发器的下位机，以LabVIEW 2011虚拟仪器作为上位机的CAN总线网络系统。研究方式是利用下位机控制模块控制大众轿车车身舒适系统的主要控制对象，并可在上位机上显示和分析数据，通过结合上下位机从而完成设计。结果表明，采用本文所设计的车身舒适系统CAN总线网络，不但提高了车身舒适系统各控制模块的可操纵性和稳定性，而且对现代汽车车身控制系统领域有着重大的价值。同时可对今后的车身舒适系统的实验教学提供参考。
关键字:CAN总线网络车身舒适系统微控制器实验教学
目 录
序 言 1
1. 课题分析与方案论证 2
1.1 课题任务分析 2
1.2 论证方案 2
1.3 设计步骤 3
1.4 本章小结 3
2. 技术分析 4
2.1 微控制器STM32F107VC 4
2.2 TFT LCD彩屏 5
2.3 Kvaser Leaf 总线分析仪 5
2.3 CAN总线技术 6
2.4 LabVIEW 2011 6
2.5 本章小结 7
3.系统的硬件介绍和实现 8
3.1 系统工作原理及组成 8
3.2 STM32F107VC 外围电路 9
3.2.1 两组CAN总线接口 9
3.2.2 晶振电路 12
3.2.3 复位电路 12
3.2.4 电压转换电路 13
3.3 CAN-BUS汽车网络试验台 13
3.3.1 简介 13
3.3.2 车身舒适系统各控制模块功能 13
3.4 本章小节 15
4. 系统软件设计和实现 16
4.1 引言 16
4.2 下位机软件程序的设计 16
4.2.1 在线仿真与程序下载 16
4.2.2 主程序的流程图 17
4.3 上位机LabVIEW 2011软件设计 19
4.3.1 前面板界面 19
4.3.2 程序界面各控制模块界面 19
4.4 破解CAN总线协议 21
4.4.1 接收总线数据 21
4.4.2 发送数据至CAN总线 22
4.5 本章小结 23
5. 软硬件的调试 24
5.1 硬件的调试 24
5.1.1 硬件线路的连接 24
5.1.2 系统硬件的调试 24
5.2 软件的调试 25
5.2.1 启动软件 25
5.2.2 显示各模块的实时状态及控制各模块动作 26
5.2.3 向总线发送数据 28
5.2.4 软件的优缺点 28
5.3 本章小结 28
结语 29
参考文献 30
致谢 31
附录 32
图片 34
序 言
纵览当今汽车行业，随着汽车的普及率逐渐提高，人们不再仅仅关注汽车的动力性和经济性，汽车的舒适性能也越来越被重视。为了更好地提高汽车舒适性能，人们不得不在汽车车身内部增加更多ECU（电子控制单元），导致整个舒适系统线路变得逐渐复杂化。如果继续按照传统的点对点线路布置方式，这势必会增大线路的占用空间。若是线路的某一处出现故障，这势必会对故障的查找和维修造成相当大的问题。不仅如此，一旦车身内部新增电器设备，线路的改动也是非常麻烦。因此，传统的布线方式需要被改进。
为了解决越来越复杂的线路布局问题，许多外国汽车公司正致力于汽车网络的研究，研发出了很多汽车网络技术。而CAN总线网络系统是在目前各汽车网络系统中使用最多、性能最适合现代汽车的总线技术。CAN总线网络的使用，不仅可以在各个ECU中使大量的数据和信息实现共享，而且各个控制信号能够在整个车身控制系统中得到实时的传输和交流。在简化线路布置的同时也增加了智能化的控制，改善了车身控制设备的操作性能和驾驶人员的舒适性，以及电子控制系统的稳定性。虽然CAN总线网络在国外已发展较为成熟，但在国内，由于我国汽车网络领域发展较晚，还未大规模地运用于所有车身模块中。鉴于CAN总线网络对目前汽车行业的积极作用，发展国内自主汽车CAN总线网络系统尤为重要，同时也是中国汽车发展的一个艰巨任务。
综上所述，本设计的目的在于优化现代汽车车身内部复杂的线路布置，通过结合CAN总线网络，利用下位机控制模块控制车身舒适系统的主要对象，并在上位机上显示和分析数据，可以较好地演示整个车身舒适系统CAN总线网络的控制方式，增强车身舒适系统各个控制模块的联系，提高系统的可靠性，降低综合成本，实现智能控制。
1. 课题分析与方案论证
1.1 课题任务分析
本课题主要实现系统通过下位机控制车身模块动作并显示CAN总线发送信息以及部件执行情况。上位机利用LabVIEW采集并显示车身系统的数据信息以及实训台的部件执行情况，通过结合上下位机完成基于大众轿车车身舒适系统CAN总线网络的设计。
整个设计的系统控制方式为下位机发出指令，各控制模块接收到信息后，执行相应动作，并能够在上位机显示界面上显示实时控制信息。或者可直接通过下位机软件直接控制各个模块的工作。当中央控制模块接收到锁门的信息后，中央控制模块发信息给车门主控模块控制门锁电机锁住车门，并在液晶显示屏上显示对应的报文信息；同理，当中央控制模块收到调整车窗和后视镜的信息后，中央控制模块分别发信息给车窗电机、后视镜电机来调整控制车窗、后视镜位置。
为了能实现本系统的功能，必须熟悉微控制器嵌入式技术和Visio2003绘图软件的相关应用知识，上位机LabVIEW2011软件的使用以及汽车CAN协议等相关的知识。
1.2 论证方案
为了方便显示下位机的控制信息，考虑到本系统需要快速处理数据，并且能接入汽车CAN总线网络，本设计使用神州IV号开发板。神州IV号开发板配置多个硬件负载，包括有微控制器芯片和TFT LCD彩屏，其中微控制器的型号为STM32F107VC。传统的微控制器需要扩展很多外围电路才能满足上述的基本要求，这样电路设计的可靠性就相对比较小，因此采用特别适合用在汽车上的STM32F107VC微控制器作为整个CAN总线网络设计的下位机，而TFT LCD彩屏的主要作用是回显下位机实时的控制指令和各控制模块动作后所对应的报文信息。TFT LCD彩屏与微控制器直接的通讯控制，只需微控制器发送相关指令就可以控制其显示系统提及的提示字符。
神州IV号开发板STM32F107VC处理器集成了CAN总线接口，内置bxCAN控制器，利用VP230作为收发器与CAN总线网络收发数据。通过Keil μVision4编译软件将程序下载至STM32F107VC中。
由于本系统采用的微控制器为STM32F107VC，其正常工作的电压为 5 V，而汽车上提供的电压为 12 V，为解决这个电源问题，电源模块的设计采用传统的降压芯片LM2576。把车上提供的 12 V 电压降为适合微控制器正常工作的 5 V 电压，本系统采用了汽车上用的越来越广泛的开关稳压电源。电压降到5V后，神州IV号开发板会通过降压芯片再次将电压降到3.3V，达到整个开发板的工作电压。
本设计采用大众帕萨特车身舒适系统CAN-BUS汽车网络试验台，该试验台能较好地模拟本设计所涉及到的大众轿车车身舒适系统的各控制模块。
上位机采用LabVIEW 2011虚拟仪器软件，能够用于控制试验台各控制模块，同时也能采集并回显车身舒适性系统的数据信息以及部件的执行情况。
系统通过Kvaser Leaf破解大众轿车车身舒适系统的通信协议，连接方式是Kvaser Leaf的USB接口连接至PC端，另一端引出CAN-H线和CAN-L线连接至电路板的CAN-H接口和CAN-L接口；神州IV号开发板的CAN1H接口和CAN1L接口同样引出线连接至电路板的CAN-H接口和CAN-L接口；而电路板的两个接口将分别与CAN网络试验台的CAN-H接口和CAN-L接口相连，从而形成一个CAN总线网络，并结合上下位机完成大众轿车车身舒适系统CAN总线网络的设计。整个线路连接框图如图1-1所示：
图1-1 系统线路连接图
1.3 设计步骤
设计步骤如图1-2所示：
图1-2 设计步骤
1.4 本章小结
本章主要对课题的任务进行分析，确定研究方案和设计步骤，将课题所需要完成的任务更加地条理化。
2. 技术分析
2.1 微控制器STM32F107VC
STM32F107VC是意法半导体集团（ST）当前研制的32位微控制器系列中的一个互联型微控制器。所用的微处理器是ARM公司为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。
STM32F107VC的工作频率为72Mhz，内置高速存储器（最高可达512KB的闪存和64KB的SRAM），标准外设如下：
(1). 十个定时器；
(2). 两个12位ADC（模数转换器）；
(3). 两个12位DAC（数模转换器）；
(4). 三个SPI同步串行端口；
(5). 五个USART异步串行接口；
(6). 两个I2C接口；
(7). 以太网10/100 MAC模块；
(8). 全速USB（OTG）接口；
(9). 两路CAN2.0B接口；
在本设计中， STM32F107VC将作为系统的下位机控制核心。
STM32F107VC管脚示意图如图2-1所示[1][2]：
图2-1 STM32107VC 管脚示意图
2.2 TFT LCD彩屏
TFT LCD也被称为薄膜晶体管显示器，是下位机控制节点主要的显示模块。它可以主动对屏幕的各个独立的像素进行控制。TFT LCD显示大量不同颜色的像素，通过调整各个像素的颜色而产生清的晰图像。薄膜集体管在每个像素点后面用于驱动像素的调整，使整个屏幕图像变化地更准确，其效果接近CRT显示器[3]。本设计所用到的TFT LCD彩屏将用于回显下位机实时的控制指令和各控制模块动作后所对应的报文信息。实物图如图2-2所示：
图2-2 TFT LCD彩屏实物图
2.3 Kvaser Leaf 总线分析仪
Kvaser Leaf是瑞典的Kvaser公司生产的一款基于USB的高性能CAN总线分析仪。本系统主要通过Kvaser Leaf总线分析仪破解大众轿车车身舒适系统的CAN总线协议，从而上位机软件便可控制车身各控制系统，实现上位机与车身控制系统数据的通讯和交换。使用前需要在PC上安装CANKing，用于进行上位机对CAN总线网络的收发数据，便能显示各个数据帧的接收和发送实时值，从而达到破解CAN网络的通信协议的目的。Kvaser Leaf实物如图2-3所示：
图2-3 Kvaser Leaf实物图
2.3 CAN总线技术
CAN是Controller Are Network的缩写，是国际标准化的串行通信协议。目前，CAN总线使汽车网络系统中应用最多、也是最为普遍的一种总线技术。CAN总线具有结构简单、传输速率快、可在各节点上自由通讯等特点。
CAN总线技术起先应用于解决乘用车的串行通信，从而实现两个控制设备之间数据的通讯交流。在接收数据时，收发器把连续的比特流转换成电压值；发送数据时，收发器把电压值转换为连续的比特流。因此适合实现为CAN控制器与物理层之间进行收发数据的功能[4][5]。
本设计的CAN网络的控制单元结构如图2-4所示：
图2-4 CAN网络的拓扑结构
2.4 LabVIEW 2011
LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境， LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生框图形式的程序[6]。
LabVIEW 2011是NI公司在2011年推出的最新版本的编程程序。与之前版本相比，LabVIEW 2011不光是在界面上变得更为美观，而且优化了程序设计的方式，程序的编写过程也更为简便[7]。在本设计中，运用LabVIEW 2011虚拟出的CAN网络总线实训台作为上位机，采集并显示车身系统的数据信息以及实训台的部件执行情况。
LabVIEW 2011启动界面如图2-5所示：
图2-5 LabVIEW 2011启动界面
2.5 本章小结
这一章说介绍了本设计所采用的上下位机和相关的软硬件，以及对整个系统所涉及到的技术进行简要分析。为接下来的硬件和软件的设计提供参考依据。
3.系统的硬件介绍和实现
3.1 系统工作原理及组成
系统工作原理图如图3-1所示：
图3-1 系统工作原理图
本设计研制的是基于大众轿车车身舒适系统CAN总线网络系统。该系统主要工作过程为中央控制模块发出指令，经由CAN总线网络发向所指定的子控制模块，执行动作，并能够在上位机上回显各个模块的实时控制信息，实现各模块数据的通讯共享。控制模块主要为中央控制模块、车窗控制模块、门锁控制模块以及后视镜控制模块4各节点单元。其中，中央控制模块用于控制整个总线网络系统。中央控制模块接受由CAN总线上的数据帧，根据数据命令修改系统参数或将当前状态信息送回各个控制模块，各个控制模块再根据接收到的信息控制各自的设备，从而达到控制车辆的目的。
本系统研制的汽车CAN总线网络系统主控模块下位机终端系统以微控制器STM32F107VC为核心，收发器采用VP230。将此负载到开发板上，用于下位机对系统的控制。另外，在STM32F107控制器的外部，还会增设外围电路，构成整个开发板，提高下位机的工作性能。
Kvaser Leaf将作为一个使PC与CAN总线网络产生信息收发的硬件装置， 其配备单通道USB接线，可以将几个标准的接口连接到PC端。而在另一端接口，将从2号引脚和7号引脚引出线路分别与CAN-L和CAN-H连接。CAN总线网络上的数据通过Kvaser Leaf分析仪破解大众轿车车身舒适系统的CAN总线协议，从而使得上位机能够与整个CAN网络系统进行数据交换。
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