对于装备有多种控制系统和信息系统的车辆，整车必须有统一的时间系统才能保证各个子系统进行协调的工作。本文阐述了一种基于CAN总线的整车授时方法，基于该方法设计了一个整车授时系统，并且通过对CAN网络延时的分析，做出时间补偿。
本授时系统采用软硬件结合的方法，克服了纯软件和纯硬件授时的不足。在不需要大量资金的条件下，可实现整车内部多控制系统的时钟同步，它的成本远比纯硬件时统系统低，也比纯软件时统系统要可靠得多。

1引言
特种车辆，比如消防车、救护车甚至特种作战车辆，在现代瞬息万变的社会中，对时间的统一性提出了极高的要求。比如装有战场通讯指挥系统，火力控制系统，地理信息及定位系统，驾驶员综合信息系统的特种作战车辆，需要众多的车载系统之间统一协调地工作，必须要有严格统一的时间系统。

GPS/Glonass/北斗卫星授时功能正被越来越广泛地应用于各种系统，比如指挥系统[1-2]、地震观察系统中[3]。纯硬件授时机，精度高，但是成本也高，小型化程度不够，无法满足车载多个控制系统和信息系统时间同步的要求。

2系统设计
基于CAN网络的整车授时系统能将主时钟源事件信息，通过车载网络，发送给其他的系统，以达到整车时间的同步性，如图2-1所示。

图2-1整车多微机控制系统授时方式

2.1主时钟源
主时钟源采用硬件时钟源，接受来自上一级的时钟源信号。上级的时钟信号包括卫星授时，长波电台授时等，本系统采用GPS卫星授时。

图2-2主时钟源硬件设计及原理图

Garmin25LVS是Garmin公司的一款廉价且性能较好的导航型接收机。该接收机带有标准格式的NMEA导航电文输出（含有当前时间信号）和载波相位输出。同时还输出一个与GPS秒时间同步的高电平脉冲。微处理器采用飞思卡尔的8位单片机，该单片机带有1个串行通讯口，1个CAN总线通讯口，2个通道16位输入捕捉器，16K闪存。主时钟源基本框图如图2-1所示。Garmin25LVS的串口信号经过Max232芯片进行电平转换，输入单片机，解析导航电文（包括年、月、日、时、分、秒信息）。脉冲信号经过调理变成5V的脉冲信号，经过输入捕捉，在该时刻将时间信息发送到总线上，达到授时的目的。

Garmin25LVS支持3.6V-6V的宽电压输入，其TXD1/RXD1引脚是标准RS-232串口通信接口，因此必须转成TTL或CMOS兼容的电平，见图。

图2-3串口电平转换电路原理

Garmin25LVS的PPS（PulsePerSecond）引脚为700mV的秒脉冲输出，脉冲上升沿时间300纳秒，持续时间默认为100毫秒，该脉冲的上升沿与GPS秒同步。因此GPS接收机时间精度为。由于Garmin25LVS的秒脉冲信号幅值只有0.7V，其上升沿无法被单片机捕捉到，因此必须将其调理成TTL/CMOS兼容的上升沿信号。采用LM224运算放大器，对PPS进行跟随，提高驱动能力，然后设电压滞回比较器，选取合适的电阻将正向和反向的域值电压都设在0.35V附近，电路原理见图2-4。

图2-4脉冲信号处理原理

高速CAN总线的驱动芯片采用飞利浦的82C250，采用光栅隔离器件，抵抗CAN总线对数字信号的电磁干扰，总线通讯原理如图。

图2-5CAN通讯接口原理

2.2时间信息的分发
时间信息通过控制器局域网总线（LocalAreaNetwork,CAN）采用广播式方式以1Hz的频率定期发送到总线。

整车授时的传输网络基本结构如图2-6所示。CAN总线物理硬件为带屏蔽的双绞铜线。时间消息以广播形式发送到总线上，各控制系统都带有相应的CAN接收控制器，获取时间消息。

图2-6时间信息通过总线广播分发

CAN总线的信号以帧为单位进行发送[8]。时间信息是打包在数据帧里传送的。数据帧包括帧头，帧起始、仲裁域、控制域、数据域、校验域、应答域和帧尾，如图2-7。

图2-7CAN总线的数据帧