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    浅谈汽车车载网络的应用
    作者:    发布于:2011-11-07 08:57:07    文字:【】【】【

        一、引言
        随着汽车工业一日千里的开展,现代汽车上运用了大量的电子控制安装,许多中高档轿车上采用了十几个以至二十几个电控单元,而每一个电控单元都需求与相关的多个传感器和执行器发作通讯,并且各控制单元间也需求停止信息交流,假如每项信息都经过各自独立的数据线停止传输,这样会招致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,毛病率也会增加等诸多问题。

        为了简化线路,进步各电控单元之间的通讯速度,降低毛病频率,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、传输间隔较远、抗电磁干扰才能强;在自动化电子范畴的汽车发起机控制部件、传感器、抗滑系统等应用中,CAN的位速率可高达1Mbps。同时,它能够低价地用于交通运载工具电气系统中。鹤壁插接件

        二、CAN总线简介

        CAN,全称为“Controller Area Network”,即控制器局域网,是由ISO定义的串行通讯总线,主要用来完成车载各电控单元之间的信息交流,构成车载网络系统, 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,控制单元和控制单元插脚最小化,进步牢靠性和可维修性等优点。

        CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯,在车载各电子控制安装ECU之间交流信息,构成汽车电子控制网络。其工作采用单片机作为直接控制单元,用于对传感器和执行部件的直接控制。每个单片机都是控制网络上的一个节点,一辆汽车不论有几块电控单元,不论信息容量有多大,每块电控单元都只需引出两条导线共同接在节点上,这两条导线就称作数据总线(Bus)。CAN数据总线中数据传送就像一个电话会议,一个电话用户就相当于控制单元,它将数据“讲入”网络中,其他用户经过网络“接听”数据,对这组数据感兴味的用户就会应用数据,不感兴味的用户能够疏忽该数据。

        一个由CAN总线构成的单一网络中,理论上能够挂接无数个节点,但实践应用中,所挂接的节点数目会遭到网络硬件的电气特性或延迟时间的限制。运用计算机网络停止通讯的前提是,各电控单元必需运用和解读相同的“电子言语”,这种言语称“协议”。汽车电脑网络常见的传输协议有多种,为了并完成与众多的控制与测试仪器之间的数据交流,就必需制定规范的通讯协议。随着CAN在各种范畴的应用和推行,1991年9月Philips Semiconductors制定并发布了CAN技术标准(Version 2.0)。该技术包括A和B两局部。2.0A给出了CAN报文规范格式,而2.0B给出了规范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—数据信息交流—高速通讯局域网国际规范ISO 11898,为控制局域网的规范化和标准化铺平了道路。美国的汽车工程学会SAE 2000年提出的J 1939,成为货车和客车中控制器局域网的通用规范。鹤壁插接件

        三、CAN-BUS数据总线的组成与构造

        CAN-BUS系统主要包括以下部件:CAN控制器、CAN收发器、CAN-BUS数据传输线和CAN-BUS终端电阻。
        1.CAN控制器,CAN收发器

        CAN-BUS上的每个控制单元中均设有一个CAN控制器和一个CAN收发器。CAN控制器主要用来接纳微处置器传来的信息,对这些信息停止处置并传给CAN收发器,同时CAN控制器也接纳来自CAN收发器传来的数据,对这些数据停止处置,并传给控制单元的微处置器。

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

        2.数据总线终端电阻

        CAN-BUS数据总线两端经过终端电阻衔接,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,并因而而干扰原始数据,从而保证了数据的正确传送,终端电阻装在控制单元内。

        3.数据传输总线

        数据传输总线大局部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同,请求至少每2.5cm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。鹤壁插接件
        四、车载网络的应用分类

        车载网络依照应用加以划分,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拟集中,可固定在一处,应用网络将发起机舱内设置的模块衔接起来。在将汽车的主要要素—跑、中止与拐弯这些功用用网络衔接起来时,就需求高速网络。

        动力CAN数据总线普通衔接3块电脑,它们是发起机、ABS/EDL及自动变速器电脑(动力CAN数据总线实践能够衔接平安气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑)。总线能够同时传送10组数据,发起机电脑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速率传送数据,每一数据组传送大约需求0.25ms,每一电控单元7~20ms发送一次数据。优先权次第为ABS/EDL电控单元→发起机电控单元→自动变速器电控单元。

        在动力传动系统中,数据传送应尽可能快速,以便及时应用数据,所以需求一个高性能的发送器,高速发送器会加快点火系统间的数据传送,这样使接纳到的数据立刻应用到下一个点火脉冲中去。CAN数据总线衔接点通常置于控制单元外部的线束中,在特殊状况下,衔接点也可能设在发起机电控单元内部。鹤壁插接件

        2.车身系统

        与动力传动系统相比,汽车上的各处都配置有车身系统的部件。因而,线束变长,容易遭到干扰的影响。为了防干扰应尽量降低通讯速度。在车身系统中,由于人机接口的模块、节点的数量增加,通讯速度控制将不是问题,但本钱相对增加,对此,人们正在探索更低价的处理计划,目前常常采用直连总线及辅助总线。

        温馨CAN数据总线衔接普通衔接七个控制单元,包括中央控制单元、车前车后各一个受控单元及四个车门的控制单元。温馨CAN数据传送有七大功用: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用。控制单元的各条传输线以星状方式会聚一点。这样做的益处是:假如一个控制单元发作毛病,其他控制单元仍可发送各自的数据。该系统使经过车门的导线数量减少,线路变得简单。假如线路中某处呈现对地短路,对正极短路或线路间短路,CAN系统会立刻转为应急形式运转或转为单线形式运转。

        数据总线以62.5Kbit/s速率传送数据,每一组数据传送大约需求1ms,每个电控单元20ms发送一次数据。优先权次第为:中央控制单元→驾驶员侧车门控制单元→前排乘客侧车门控制单元→左后车门控制单元→右后车门控制单元。由于温馨系统中的数据能够用较低的速率传送,所以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主要有三大块: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之后,先停止剖析处置,然后经过CAN总线把控制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、车后控制端只接纳主控端的指令,按主控端的请求执行,并把执行的结果反应给主控端。门控单元不但经过CAN总接纳主控端的指令,还接纳车门上的开关信号输入。依据指令和开关信号,门控单元会做出相应动作,然后把执行结果发往主控单元。鹤壁插接件

        (1)平安系统

        这是指依据多个传感器的信息使平安气囊启动的系统,由于平安系统触及到人的生命平安,加之在汽车中气囊数目很多,碰撞传感器多等缘由,请求平安系统必需具备通讯速度快、通讯牢靠性高等特性。鹤壁插接件

        (2)信息系统

        信息系统在车上的应用很普遍,例如车载电话、声响等系统的应用。对信息系统通讯总线的请求是:容量大、通讯速度十分高。通讯媒体普通采用光纤或铜线,由于此两种介质传输的速度十分快,能满足信息系统的高速化需求。 鹤壁插接件

        五、CAN总线技术在汽车中应用的关键技术

        应用CAN总线构建一个车内网络,需求处理的关键技术问题有:

        (1)总线传输信息的速率、容量、优先等级、节点容量等技术问题

        (2)高电磁干扰环境下的牢靠数据传输

        (3)肯定最大传输时的延时大小

        (4)网络的容错技术

        (5)网络的监控和毛病诊断功用

        (6)实时控制网络的时间特性

        (7)装置与维护中的布线

        (8)网络节点的增加与软硬件更新(可扩展性)鹤壁插接件

        六、完毕语

        CAN总线作为一种牢靠的汽车计算机网络总线,现已开端在先进的汽车上得到应用,从而使得各汽车计算机控制单元可以经过CAN总线共享一切的信息和资源,以到达简化布线、减少传感器数量、防止控制功用反复、进步系统牢靠性和可维护性、降低本钱、更好地匹配和谐和各个控制系统之目的,随着汽车电子技术的开展,具有高度灵敏性、简单的扩展性、优秀的抗干扰性和纠错才能的CAN总线通讯协议必将在汽车电控系统中得到更普遍的应用。鹤壁插接件

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