劉小平

廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東省廣州市 510450

1 解讀智能汽車系統(tǒng)和CAN總線技術(shù)內(nèi)涵

1.1 智能汽車系統(tǒng)內(nèi)涵

所謂智能汽車其實(shí)質(zhì)上指的是車輛具備自動(dòng)駕駛的能力；智能汽車系統(tǒng)則是傳感器、計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備與信息處理軟件等多種高端技術(shù)的整合。首先需要明確的是智能汽車應(yīng)用范圍，其最常出現(xiàn)在野外環(huán)境中，根據(jù)事先設(shè)定好的指令，利用地圖信息規(guī)劃全局路徑，并感知周圍環(huán)境，保障車輛行駛安全。

除具備普通型汽車都具有的功能外，智能汽車還增添了很多新功能，諸如：靈活調(diào)整車輛自帶天線的方向，保障與基地之間實(shí)時(shí)進(jìn)行無障礙通信、測算車身位置、判斷車頭方向等。面對(duì)如此之多的新功能，若依然使用與傳統(tǒng)汽車相同的RS-232總線對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行控制與變換，顯然不可能，這會(huì)導(dǎo)致很多新功能失去應(yīng)用價(jià)值。基于此，結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，便需要將CAN總線技術(shù)運(yùn)用到智能汽車系統(tǒng)中，以此構(gòu)建穩(wěn)定的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送通道，即有效實(shí)現(xiàn)智能汽車各項(xiàng)新功能。

1.2 CAN總線技術(shù)內(nèi)涵

Controller Area Network縮寫為CAN，中文翻譯成“控制器局域網(wǎng)絡(luò)”。最早研發(fā)CAN總線技術(shù)的BOSCH公司總部在德國，其從1983年開始研發(fā)CAN總線技術(shù)技術(shù)，直至1986取得一定成果，之后又通過了ISO11519和ISO11898等國際認(rèn)證，進(jìn)而便成為國際上最受認(rèn)可且應(yīng)用最為廣泛的工業(yè)現(xiàn)場總線之一，特別是在歐美地區(qū)，CAN總線技術(shù)已經(jīng)成為了汽車計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)控制的標(biāo)準(zhǔn)總線，而其涉及到的協(xié)議也已成為了汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

從現(xiàn)有的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，為了滿足人們對(duì)汽車舒適性、安全性、低成本以及便捷性等越來越高的要求，不斷有一些新的電子控制系統(tǒng)出現(xiàn)在市面上，并逐步被應(yīng)用到汽車產(chǎn)業(yè)中。通過分析發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用在汽車產(chǎn)業(yè)中的電子系統(tǒng)在進(jìn)行通信時(shí)所要求的數(shù)據(jù)類型及連接方式不同，這便意味著在正式連接過程中需要多條總線同時(shí)進(jìn)行。此外涉及到的地方越多，需要的電氣件類型和數(shù)量就越多，相應(yīng)的，使用到的電線越多，線束便會(huì)變得越來越粗，越來越重。

相對(duì)于一般形式的總線而言，CAN總線運(yùn)用在數(shù)據(jù)通信中的靈活性、實(shí)時(shí)性以及可靠性等優(yōu)勢更為明顯，加之獨(dú)特的設(shè)計(jì)與良好的性能，即便是碰到多路傳輸裝置，也不需要向傳統(tǒng)線束一樣增添大量聯(lián)插件和導(dǎo)線數(shù)目，如此便簡化了的布線過程。正因具備如此之多的優(yōu)勢，使得CAN總線技術(shù)被大量運(yùn)用到汽車領(lǐng)域中。

2 剖析CAN總線技術(shù)在智能汽車系統(tǒng)中的運(yùn)用優(yōu)勢

2.1 有助于實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)控制

當(dāng)智能汽車在行駛過程中出現(xiàn)一些故障時(shí)，為快速找出故障，維護(hù)汽車運(yùn)行安全，便要求對(duì)智能汽車系統(tǒng)內(nèi)存在的ECU（電子控制單元）實(shí)施“關(guān)聯(lián)控制”。但結(jié)合實(shí)際可知，傳統(tǒng)控制方法無法滿足這一要求，只有運(yùn)用CAN總線技術(shù)才可實(shí)現(xiàn)。

若汽車在行駛過程中發(fā)生碰撞，那么汽車上裝配的多個(gè)安全氣囊會(huì)同時(shí)打開，隨后在CAN總線技術(shù)的應(yīng)用下展開協(xié)調(diào)操作，而后又通過傳感器獲取碰撞信號(hào)，緊接著再在CAN總線系統(tǒng)的運(yùn)用下把傳感器信號(hào)送到中央處理器，進(jìn)而便能靈活控制安全氣囊的啟動(dòng)與彈出動(dòng)作。

2.2 有助于實(shí)現(xiàn)信息共享

在CAN總線技術(shù)的運(yùn)用之下可以把各ECU有效連接起來，以此實(shí)現(xiàn)信心共享，防止增加一些沒有必要的線束，且在操作方式上更加簡潔。諸如：把CAN總線技術(shù)運(yùn)用到電噴式發(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行環(huán)節(jié)所提供的機(jī)油壓力、轉(zhuǎn)速和水溫等性能與其他電器設(shè)備共享。如此一來不僅不需要額外再設(shè)置機(jī)油壓力與水溫，而且還能直接把這些數(shù)據(jù)反饋到顯示儀上，方便司機(jī)及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)營狀態(tài)，并做好維修保養(yǎng)工作。

2.3 有助于增強(qiáng)運(yùn)行可靠性

汽車在行駛過程中若發(fā)生“交換錯(cuò)誤”等類問題，便會(huì)影響到汽車行駛安全，進(jìn)而威脅到車上人員安全。針對(duì)此，安裝在汽車內(nèi)的安全系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備非常高的數(shù)據(jù)安全傳輸性能，如此才能確保汽車行駛安全，而通過CAN總線技術(shù)的運(yùn)用便可實(shí)現(xiàn)這一要求。

2.4 有助于減少線束

汽車內(nèi)部主要的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成為線束，線束主要作用在于銜接汽車各電氣部件，充分發(fā)揮出電氣部件能效，可以這樣認(rèn)為，汽車電路有線束構(gòu)成，沒有線束也就沒有電路（汽車）。據(jù)了解，因人們對(duì)汽車的功能需求不斷增多，導(dǎo)致越來越多的線束被納入汽車中，由此可見線束與汽車功能，乃至整個(gè)電子控制系統(tǒng)都有著十分密切的聯(lián)系。

眾所周知，傳統(tǒng)形式的電子系統(tǒng)所采用的通信方式相對(duì)單一，多數(shù)應(yīng)用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，如此便無法實(shí)現(xiàn)資源共享。隨著電氣件使用的數(shù)量不斷增多，相應(yīng)的線束會(huì)逐漸增重，加粗，這樣一來所形成的布線系統(tǒng)十分龐大，即滿足不了智能汽車系統(tǒng)輕便、占地小的要求。查閱資料可知，若一輛高檔型汽車使用的是傳統(tǒng)型布線方式，那么其導(dǎo)線總長度能接近2000米，其中涉及到的電氣節(jié)點(diǎn)接近1500個(gè)，且這些僅是當(dāng)前數(shù)據(jù)，每隔10年便會(huì)增長一倍；但運(yùn)用CAN總線技術(shù)后，便能夠更加科學(xué)合理的布置線束，并以此起到節(jié)省空間，縮小占地面積的目的。諸如：某一型號(hào)汽車，應(yīng)用傳統(tǒng)型布線方式時(shí)，需要使用到20—30根左右線束，自運(yùn)用CAN總線技術(shù)后，只需2根便能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)布線形式的各種功能?？梢?，CAN總線技術(shù)在智能汽車系統(tǒng)中的運(yùn)用非常重要，除了節(jié)省空間外，還能有效減少系統(tǒng)建造成本。

3 實(shí)踐微探

當(dāng)前世界上很多的汽車制造企業(yè)已經(jīng)開始運(yùn)用CAN總線技術(shù)，進(jìn)展較快的有ROLLSROYCE、BMW及BENZ等汽車制造企業(yè)，這些企業(yè)均在國際上享有盛名；而在國內(nèi)大眾途觀、帕薩特等也開始運(yùn)用CAN總線技術(shù)。從當(dāng)前運(yùn)用CAN總線技術(shù)實(shí)況看，人們傾向于將CAN總線技術(shù)劃分成高速、低速等兩個(gè)層次進(jìn)行，其中高速范圍在250kbps-1Mbps，運(yùn)用最多處在ABS、發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速箱等部位，而這些部位有個(gè)相同共性便是對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高；低速總線速度維持在10kbps-125kbps范圍內(nèi)，運(yùn)用最多的地方在車身控制模塊中。

除此之外，不同車型需要視情況選擇不同形式的總線結(jié)構(gòu)，諸如：下位機(jī)向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)包括車頭角度方向、汽車車頭、GPS坐標(biāo)以及當(dāng)前方向等內(nèi)容；而上位機(jī)向 下位機(jī)傳送數(shù)據(jù)則包括基地GPS坐標(biāo)、電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向角度等。可見，不同的數(shù)據(jù)傳播形式涉及到的傳播內(nèi)容有所差異，而要想確保數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性，則需要依靠CAN總線及CAN模塊。

此外根據(jù)汽車檔次不同，運(yùn)用CAN總線技術(shù)的方式也有所差異，首先對(duì)于一個(gè)相對(duì)完整的智能汽車電子系統(tǒng)而言，在CAN子網(wǎng)結(jié)構(gòu)與CAN總線技術(shù)的有效融合下，可以使整個(gè)電子系統(tǒng)連接的更加緊密，并放在同一個(gè)子網(wǎng)中，如此整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性便會(huì)提高；但若面對(duì)的是不同子網(wǎng)結(jié)構(gòu)，那么便需要視具體情況采用不同通信速率與接口，只有這樣才能調(diào)整與優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，保證網(wǎng)絡(luò)銜接順暢。值得一提的是，這樣一種CAN總線技術(shù)運(yùn)用模式雖然在一定程度上簡化了CAN子網(wǎng)設(shè)計(jì)的難度，但從硬件使用上分析，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求更高，且系統(tǒng)運(yùn)營成本也很高，因此較為適合中高檔型智能汽車系統(tǒng)運(yùn)用。

4 結(jié)語

綜上所述，智能汽車系統(tǒng)為普通汽車系統(tǒng)的延伸系統(tǒng)，是技術(shù)水平發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的新系統(tǒng)，人們?cè)賹?duì)其功能擴(kuò)展時(shí)，增添了一些人工智能技術(shù)，這其中便牽涉到CAN總線技術(shù)，而文章主要是對(duì)CAN總線技術(shù)在智能汽車系統(tǒng)中的具體運(yùn)用進(jìn)行分析探討，可知CAN總線技術(shù)是一種有著非常擴(kuò)展性、可靠性及靈敏度的高新技術(shù)，除了能實(shí)現(xiàn)軟硬件的優(yōu)化升級(jí)外，還能從整體出發(fā)提高整個(gè)智能汽車系統(tǒng)的運(yùn)行品質(zhì)。