劉俊翔

[摘 要]隨著科技的發(fā)展和車用電氣設(shè)備的增加，汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得日益復(fù)雜，對綜合布線和信息的交互和共享提出了更高的要求。CAN總線以其突出的優(yōu)勢，已經(jīng)越來越多的被運(yùn)用到汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。

[關(guān)鍵詞]CAN總線；商務(wù)車；應(yīng)用

中圖分類號：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）08-0375-01

引言

在國內(nèi)，通過整車項(xiàng)目的技術(shù)引進(jìn)，目前裝備CAN總線的車型有奧迪A6、奧迪A4、寶來、帕薩特B5、Polo、Fi-atPalio、FiatSiena、BMW等，主要應(yīng)用在動力傳動系統(tǒng)（發(fā)動機(jī)、變速器及儀表等）、安全系統(tǒng)（ABS、EBD、ASR、ESP等）和車身系統(tǒng)（門、窗、空調(diào)、燈光、鎖、座椅等），裝配的都是國外原裝產(chǎn)品。我們對經(jīng)濟(jì)型商用車的CAN總線研究，將在國外先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合本國的使用和生產(chǎn)條件，開發(fā)符合中國市場的CAN總線產(chǎn)品。

1 CAN總線的概念

CAN總線ControllerAreaNetwork（也有稱為多路傳輸控制電路系統(tǒng)multiplexsystem），是一種新型的串行數(shù)據(jù)通信總線。它不僅被廣泛應(yīng)用于汽車、火車及輪船等各種交通工具上，而且同時也被應(yīng)用于工業(yè)控制中。CAN已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)最重要的總線之一。20世紀(jì)80年代中期，該技術(shù)由德國BOSCH公司提出；1991年，CAN總線在奔馳S型轎車上首次批量采用；1994年，SAE（美國汽車工程師協(xié)會）在CAN的基礎(chǔ)上開發(fā)針對卡車/客車應(yīng)用制定SAEJ1939（基于CAN的高層通訊協(xié)議）。近年來對汽車安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適等方面性能的高要求，汽車電子技術(shù)飛速發(fā)展，解決車載電器系統(tǒng)不斷增多、控制日趨復(fù)雜、布線空間有限等問題，在現(xiàn)今的乘用車上，遍及整車的通信與控制總線系統(tǒng)己基本普及，技術(shù)方案也非常成熟。但對于國內(nèi)的商用車，受需求、成本、售后服務(wù)等因素的制約，總線系統(tǒng)的應(yīng)用十分有限。隨著人們對安全性、舒適性、動力性、經(jīng)濟(jì)性、操作性的要求越來越高，商用車的電子設(shè)備也越來越多、越來越復(fù)雜，如車身控制器BCM、防抱死系統(tǒng)ABS、防滑控制系統(tǒng)（ASR）、輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS、遙控中控鎖等。

2 CAN總線技術(shù)的特點(diǎn)

CAN總線與一般的通信總線相比，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時性和靈活性。其主要特性如下：第一具有較高的性價比。它結(jié)構(gòu)簡單，器件容易購置，每個節(jié)點(diǎn)的價格較低，而且開發(fā)過程中能充分利用現(xiàn)在的單片機(jī)開發(fā)工具，開發(fā)技術(shù)易掌握；第二多主控制。在總線空閑時，所有的節(jié)點(diǎn)都可開始發(fā)送消息（多主控制）。最先訪問總線的節(jié)點(diǎn)可獲得發(fā)送權(quán)。當(dāng)總線上多個節(jié)點(diǎn)同時開始發(fā)送消息時，發(fā)送高優(yōu)先級消息的節(jié)點(diǎn)可獲得發(fā)送權(quán)；第三采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，當(dāng)多個節(jié)點(diǎn)同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點(diǎn)會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間。尤其是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況；第四采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個，傳輸時間短，受干擾概率低，重新發(fā)送時間短，且每一幀的信息都有循環(huán)冗余校驗(yàn)碼校驗(yàn)及驗(yàn)錯措施，具有極好的檢錯效果，保證了低出錯率；第五節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上其他操作不受影響；第六CAN節(jié)點(diǎn)只需要通過報文的標(biāo)識符濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)，一對多及全局廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)，無需專門的“調(diào)度”。

3 汽車網(wǎng)絡(luò)的分類

按照性能由低到高，目前車用總線網(wǎng)絡(luò)劃分為三級，即A、B和C三級。A級網(wǎng)絡(luò)是低速網(wǎng)絡(luò)，主要用于傳輸速率實(shí)時性、可靠性要求較低的系統(tǒng)。一般通信速率在1-10kbps，代表的有LIN總線網(wǎng)絡(luò)。B級網(wǎng)絡(luò)用于對數(shù)據(jù)傳輸速度要求較高的系統(tǒng)，代表的有CAN、J1850，通信速率一般在10-250kbps之間，屬于中速總線。C級網(wǎng)絡(luò)用于高速、實(shí)時性、可靠性要求較高的系統(tǒng)，代表的有CAN、FlexRay、MOST、IBD-1394，通信速率一般在500kbps以上，屬于高速總線

3.1 A類總線

A類網(wǎng)絡(luò)主要面向傳感器、執(zhí)行器的低速網(wǎng)絡(luò)。該類網(wǎng)絡(luò)實(shí)時性要求不高，位速率一般在1-10kbps，主要應(yīng)用于空調(diào)、行李箱、燈光照明、電動門窗、座椅調(diào)節(jié)等系統(tǒng)的控制。

3.2 B類總線

B類網(wǎng)絡(luò)主要面向獨(dú)立模塊間的數(shù)據(jù)共享，是中速網(wǎng)絡(luò)。該類網(wǎng)絡(luò)適用于對實(shí)時性要求不高的通信場合，以減少冗余傳感器和其它電子部件。主要應(yīng)用于車輛電子信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統(tǒng)。

3.3 C類總線

C類網(wǎng)絡(luò)主要用于與汽車安全相關(guān)及實(shí)時性要求比較高的地方，其傳輸速率比較高，通常在125kbps-1Mbps之間。目前，C類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要包括高速CAN、TTP/C和FlexRay等協(xié)議。在未來的幾年內(nèi)，CAN協(xié)議仍為C類網(wǎng)絡(luò)中的主流協(xié)議。但是，隨著引進(jìn)X-by-Wire電子線控系統(tǒng)到下一代汽車上，TTP/C和FlexRay的優(yōu)勢將會顯示出來。

4 CAN總線應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

汽車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前景的大致趨勢是網(wǎng)絡(luò)化。主節(jié)點(diǎn)眾多、架構(gòu)屬于開放式以及能夠檢測錯誤和具有自我恢復(fù)能力等優(yōu)點(diǎn)，使CAN總線成為汽車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的焦點(diǎn)。CAN總線是一個由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及應(yīng)用層組成的三層網(wǎng)絡(luò)。在二十世紀(jì)九十年代初，CAN總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范才開始逐步標(biāo)準(zhǔn)化。在現(xiàn)階段的CAN應(yīng)用層上，根據(jù)應(yīng)用場合的不同，出現(xiàn)了一些如針對載重汽車應(yīng)用而提出的J1939等著名協(xié)議。在國外，總線技術(shù)在汽車上的應(yīng)用得到了快速普及，支持CAN總線標(biāo)準(zhǔn)的公司也在逐漸增多，使其成為一個汽車網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。目前我國也正研究和制訂在通訊協(xié)議編碼方面的CAN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)，這對我國的CAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用起到了一定的促進(jìn)作用。X-by-Wire，即線控操作，是未來汽車的發(fā)展方向。在未來的5～10年里，X-by-Wire技術(shù)將使傳統(tǒng)的汽車機(jī)械系統(tǒng)變成通過高速容錯通信總線與高性能CPU相連的電氣系統(tǒng)。

結(jié)束語

CAN總線以其高性能、高可靠性及其獨(dú)特的設(shè)計越來越受到人們的重視，并被公認(rèn)為是汽車電控領(lǐng)域內(nèi)最有前途的總線系統(tǒng)之一。將CAN技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用于汽車的電氣控制系統(tǒng)，可以大大減少車上的線束的數(shù)量，提高電控系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)功能的擴(kuò)展性，同時該系統(tǒng)的應(yīng)用可提高整車的技術(shù)檔次和市場競爭能力。

參考文獻(xiàn)

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