浅谈汽车车载网络的应用.docx

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浅谈汽车车载网络的应用

浅谈汽车车载网络的应用

摘要：

车载网络是现代汽车电子技术进展的必然趋势，本文就车载网络形成的必要性及其应用进行了系统地分析，以便更好地明白得新一代汽车电子操纵系统。

关键词：

车载网络车身系统动力传动系统平安系统信息系统

一、引言

随着汽车工业日新月异的进展，现代汽车上利用了大量的电子操纵装置，许多中高级轿车上采纳了十几个乃至二十几个电控单元，而每一个电控单元都需要与相关的多个传感器和执行器发生通信，而且各操纵单元间也需要进行信息互换，若是每项信息都通过各自独立的数据线进行传输，如此会致使电控单元针脚数增加，整个电控系统的线束和插接件也会增加，故障率也会增加等诸多问题。

为了简化线路，提高各电控单元之间的通信速度，降低故障频率，一种新型的数据网络CAN数据总线应运而生。

CAN总线具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强;在自动化电子领域的汽车发动机操纵部件、传感器、抗滑系统等应用中，CAN的位速度可高达1Mbps。

同时，它能够廉价地用于交通运载工具电气系统中。

二、CAN总线简介

CAN，全称为“ControllerAreaNetwork”，即操纵器局域网，是由ISO概念的串行通信总线，要紧用来实现车载各电控单元之间的信息互换，形成车载网络系统，CAN数据总线又称为CAN—BUS总线。

它具有信息共享，减少了导线数量，大大减轻配线束的重量，操纵单元和操纵单元插脚最小化，提高靠得住性和可维修性等优势。

CAN被设计作为汽车环境中的微操纵器通信，在车载各电子操纵装置ECU之间互换信息，形成汽车电子操纵网络。

其工作采纳单片机作为直接操纵单元，用于对传感器和执行部件的直接操纵。

每一个单片机都是操纵网络上的一个节点，一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息容量有多大，每块电控单元都只需引出两条导线一起接在节点上，这两条导线就称作数据总线（Bus）。

CAN数据总线中数据传递就像一个会议，一个用户就相当于操纵单元，它将数据“讲入”网络中，其他用户通过网络“接听”数据，对这组数据感爱好的用户就会利用数据，不感爱好的用户能够忽略该数据。

一个由CAN总线组成的单一网络中，理论上能够挂接无数个节点，但实际应用中，所挂接的节点数量会受到网络硬件的电气特性或延迟时刻的限制。

利用运算机网络进行通信的前提是，各电控单元必需利用和解读相同的“电子语言”，这种语言称“协议”。

汽车电脑网络常见的传输协议有多种，为了并实现与众多的操纵与测试仪器之间的数据互换，就必需制定标准的通信协议。

随着CAN在各类领域的应用和推行，1991年9月PhilipsSemiconductors制定并发布了CAN技术标准（Version）。

该技术包括A和B两部份。

给出了CAN报文标准格式，而给出了标准的和扩展的两种格式。

1993年11月ISO公布了道路交通运输工具—数据信息互换—高速通信局域网国际标准ISO11898，为操纵局域网的标准化和标准化摊平了道路。

美国的汽车工程学会SAE2000年提出的J1939，成为货车和客车中操纵器局域网的通用标准。

三、CAN-BUS数据总线的组成与结构

CAN-BUS系统要紧包括以下部件：

CAN操纵器、CAN收发器、CAN-BUS数据传输线和CAN-BUS终端电阻。

：

1．CAN操纵器，CAN收发器

CAN-BUS上的每一个操纵单元中均设有一个CAN操纵器和一个CAN收发器。

CAN操纵器要紧用来接收微处置器传来的信息，对这些信息进行处置并传给CAN收发器，同时CAN操纵器也接收来自CAN收发器传来的数据，对这些数据进行处置，并传给操纵单元的微处置器。

CAN收发器用来接收CAN操纵器送来的数据，并将其发送到CAN数据传输总线上，同时CAN收发器也接收CAN数据总线上的数据，并将其传给CAN操纵器。

2．数据总线终端电阻

CAN-BUS数据总线两头通过终端电阻连接，终端电阻能够避免数据在抵达线路终端后象回声一样返回，并因此而干扰原始数据，从而保证了数据的正确传送，终端电阻装在操纵单元内。

3．数据传输总线

数据传输总线大部份车型用的是两条双向数据线，分为高位﹝CAN-H﹞和低位﹝CAN-L﹞数据线。

为了避免外界电磁波干扰和向外辐射，两条数据线缠绕在一路，要求至少每就要扭绞一次，两条线上的电位是相反的，电压的和总等于常值。

四、车载网络的应用分类

车载网络依照顾用加以划分，大致能够分为4个系统：

车身系统、动力传动系统、平安系统、信息系统。

1．动力传动系统

在动力传动系统内，动力传动系统模块的位置比较集中，可固定在一处，利用网络将发动机舱内设置的模块连接起来。

在将汽车的要紧因素—跑、停止与拐弯这些功能用网络连接起来时，就需要高速网络。

动力CAN数据总线一样连接3块电脑，它们是发动机、ABS/EDL及自动变速器电脑（动力CAN数据总线实际能够连接平安气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑）。

总线能够同时传递10组数据，发动机电脑5组、ABS/EDL电脑3组和自动变速器电脑2组。

数据总线以500Kbit/s速度传递数据，每一数据组传递大约需要，每一电控单元7~20ms发送一次数据。

优先权顺序为ABS/EDL电控单元→发动机电控单元→自动变速器电控单元。

在动力传动系统中，数据传递应尽可能快速，以便及时利用数据，因此需要一个高性能的发送器，高速发送器会加速点火系统间的数据传递，如此使接收到的数据当即应用到下一个点火脉冲中去。

CAN数据总线连接点通常置于操纵单元外部的线束中，在特殊情形下，连接点也可能设在发动机电控单元内部。

2．车身系统

与动力传动系统相较，汽车上的遍地都配置有车身系统的部件。

因此，线束变长，容易受到干扰的阻碍。

为了防干扰应尽可能降低通信速度。

在车身系统中，因为人机接口的模块、节点的数量增加，通信速度操纵将不是问题，但本钱相对增加，对此，人们正在试探更廉价的解决方案，目前常常采纳直连总线及辅助总线。

舒适CAN数据总线连接一样连接七个操纵单元，包括中央操纵单元、车前车后各一个受控单元及四个车门的操纵单元。

舒适CAN数据传递有七大功能：

中控门锁、电动窗、照明开关、空调、组合仪表、后视境加热及自诊断功能。

操纵单元的各条传输线以星状形式汇聚一点。

如此做的益处是：

若是一个操纵单元发生故障，其他操纵单元仍可发送各自的数据。

该系统使通过车门的导线数量减少，线路变得简单。

若是线路中某处显现对地短路，对正极短路或线路间短路，CAN系统会当即转为应急模式运行或转为单线模式运行。

数据总线以s速度传递数据，每一组数据传递大约需要1ms，每一个电控单元20ms发送一次数据。

优先权顺序为：

中央操纵单元→驾驶员侧车门操纵单元→前排乘客侧车门操纵单元→左后车门操纵单元→右后车门操纵单元。

由于舒适系统中的数据能够用较低的速度传递，因此发送器性能比动力传动系统发送器的性能低。

整个汽车车身系统电路要紧有三大块：

主控单元电路、受控单元电路、门控单元电路。

主控单元按收开关信号以后，先进行分析处置，然后通过CAN总线把操纵指令发送给各受控端，各受控端响应后作出相应的动作。

车前、车后操纵端只接收主控端的指令，按主控端的要求执行，并把执行的结果反馈给主控端。

门控单元不但通过CAN总接收主控端的指令，还接收车门上的开关信号输入。

依照指令和开关信号，门控单元会做出相应动作，然后把执行结果发往主控单元。

（1）平安系统

这是指依照多个传感器的信息使平安气囊启动的系统，由于平安系统涉及到人的生命平安，加上在汽车中气囊数量很多，碰撞传感器多等缘故，要求平安系统必需具有通信速度快、通信靠得住性高等特点。

（2）信息系统

信息系统在车上的应用很普遍，例如车载、音响等系统的应用。

对信息系统通信总线的要求是：

容量大、通信速度超级高。

通信媒体一样采纳光纤或铜线，因为此两种介质传输的速度超级快，能知足信息系统的高速化需求。

五、CAN总线技术在汽车中应用的关键技术

利用CAN总线构建一个车内网络，需要解决的关键技术问题有：

（1）总线传输信息的速度、容量、优先品级、节点容量等技术问题

（2）高电磁干扰环境下的靠得住数据传输

（3）确信最大传输时的延时大小

（4）网络的容错技术

（5）网络的监控和故障诊断功能

（6）实时操纵网络的时刻特性

（7）安装与保护中的布线

（8）网络节点的增加与软硬件更新（可扩展性）

六、终止语

CAN总线作为一种靠得住的汽车运算机网络总线，现已开始在先进的汽车上取得应用，从而使得各汽车运算机操纵单元能够通过CAN总线共享所有的信息和资源，以达到简化布线、减少传感器数量、幸免操纵功能重复、提高系统靠得住性和可保护性、降低本钱、更好地匹配和和谐各个操纵系统之目的，随着汽车电子技术的进展，具有高度灵活性、简单的扩展性、优良的抗干扰性和纠错能力的CAN总线通信协议必将在汽车电控系统中取得更普遍的应用。

参考文献

[1]王箴．CAN总线在汽车中应用[N]．中国汽车报．2004．

[2]邬宽明．CAN总线原理和应用系统设计．航空航天大学出版社．1996．

[3]周震．基于CAN总线的车身操纵模块．南京航空航天大学．2005．

[4]李刚炎，于翔鹏．CAN总线技术及其在汽车中的应用．中国科技论文在线．

[5]杨维俊．汽车车载网络系统．北京：

机械工业出版社．2006．

[6]李东江，张大成．汽车车载网络系统原理与检修．北京：

机械工业出版社．2005．