CAN總線(xiàn)技術(shù)在汽車(chē)上的應用
加入技術(shù)交流群
CAN總線(xiàn)技術(shù)
在工程實(shí)際中CAN總線(xiàn)是對汽車(chē)中標準的串行數據傳輸系統的習慣叫法。隨著(zhù)車(chē)用電氣設備越來(lái)越多，從發(fā)動(dòng)機控制到傳動(dòng)系統控制，從行駛、制動(dòng)、轉向系統控制到安全保證系統及儀表報警系統，使汽車(chē)電子系統形成一個(gè)復雜的大系統，并且都集中在駕駛室控制。另外，隨著(zhù)近年來(lái)智能運輸系統(ITS)的發(fā)展，以3G(GPS、GIS和GSM)為代表的新型電子通訊產(chǎn)品的出現，它對汽車(chē)的綜合布線(xiàn)和信息的共享交互提出了更高的要求。CAN總線(xiàn)正是為滿(mǎn)足這些要求而設計的。
CAN總線(xiàn)主要有四部分組成：導線(xiàn)、控制器、收發(fā)器和終端電阻。其中導線(xiàn)為由兩根普通銅導線(xiàn)絞在一起的雙絞線(xiàn)。控制器的作用是對收到和發(fā)送的信號進(jìn)行翻譯。收發(fā)器負責接受和發(fā)送網(wǎng)絡(luò )上共享的信息。電阻是阻止CAN總線(xiàn)信號產(chǎn)生變化電壓的反射，當電阻出現故障，控制單元的信號無(wú)效。
CAN總線(xiàn)技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)
CAN總線(xiàn)技術(shù)的特點(diǎn)。CAN作為一種多主總線(xiàn)，支持分布式實(shí)時(shí)控制的通訊網(wǎng)絡(luò )，采用了許多新技術(shù)及獨特的設計，具有可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。其特點(diǎn)如下：
CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò )上任一點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò )上其它節點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通訊方式靈活；
CAN網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級，可滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求，高優(yōu)先級的數據最多可在134μs內得到傳輸；
CAN只需通過(guò)幀濾波即可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接受數據，無(wú)需專(zhuān)門(mén)“調度”；
CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖，選擇靈活；
CAN節點(diǎn)在錯誤嚴重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線(xiàn)上其它節點(diǎn)的操作不受影響。
CAN總線(xiàn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
控制單元對所傳輸的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，具有錯誤診斷能力和自動(dòng)恢復能力，節省生產(chǎn)維護成本；
CAN總線(xiàn)符合國際標準，因此可應用不同型號控制單元間的數據傳輸；
數據共享減少了數據的重復處理，節省成本。如對于具有CAN總線(xiàn)接口的電噴發(fā)動(dòng)機，其它電器可共享其提供的轉速、水溫、機油壓力溫度等，可省去額外的水溫、油壓、油溫傳感器。
汽車(chē)上的CAN總線(xiàn)
由于汽車(chē)的很多部分都由獨立的電子控制器進(jìn)行控制，為了將整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)內各系統統一管理，實(shí)現數據共享和相互之間協(xié)同工作，利用CAN總線(xiàn)進(jìn)行數據傳遞是一個(gè)必然的趨勢。
目前汽車(chē)上的網(wǎng)絡(luò )連接方式主要采用2條CAN，一條用于驅動(dòng)系統的高速CAN，速率一般可達到500kb/s，最高可達1000kb/s；另一條用于車(chē)身系統低速CAN，速率是100kb/s。
驅動(dòng)系統CAN(CAN-High，也稱(chēng)動(dòng)力主線(xiàn))主要連接對象是發(fā)動(dòng)機控制器(ECU)、ABS控制器、安全氣囊控制器等，它們的基本特征都是控制與汽車(chē)行駛直接相關(guān)的系統。
車(chē)身系統CAN(CAN-Low，也稱(chēng)舒適總線(xiàn))主要連接和控制汽車(chē)內外部照明、燈光信號、空調、刮水電機、中央門(mén)鎖與防盜控制開(kāi)關(guān)、故障診斷系統、組合儀表及其它輔助電器等。
有些高檔車(chē)輛還有第3條CAN總線(xiàn)，即信息娛樂(lè )總線(xiàn)，主要用于衛星導航及智能通訊系統。
當兩條CAN總線(xiàn)(CAN-High和CAN-Low)其中一條線(xiàn)斷路時(shí)，整個(gè)動(dòng)力系統將無(wú)法正常工作，即不能進(jìn)行單線(xiàn)傳輸，只有CAN-Low線(xiàn)出現對地斷路時(shí)還能正常工作。而由于舒適和信息娛樂(lè )總線(xiàn)都設有位于系統內各個(gè)控制單元中不同阻值的終端電阻，因此可實(shí)現單線(xiàn)傳輸。其整車(chē)管理系統的總體結構示意圖如圖1。
汽車(chē)總線(xiàn)系統的研究與發(fā)展可以分為三個(gè)階段：研究汽車(chē)的基本控制系統(也稱(chēng)舒適總線(xiàn))，如照明、電動(dòng)車(chē)窗、中央集控鎖等；研究汽車(chē)的主要控制系統(也稱(chēng)動(dòng)力主線(xiàn))，如電噴ECU控制系統、ABS系統、自動(dòng)變速器等；研究汽車(chē)各電子控制系統之間的綜合、實(shí)時(shí)控制和信息反饋。
利用CAN總線(xiàn)構建一個(gè)車(chē)內網(wǎng)絡(luò )，需要解決的關(guān)鍵技術(shù)包括：總線(xiàn)傳輸信息的速率、容量、優(yōu)先等級、節點(diǎn)容量等技術(shù)問(wèn)題；高電磁干擾環(huán)境下的可靠數據傳輸；確定最大傳輸時(shí)的延時(shí)大??；網(wǎng)絡(luò )的容錯技術(shù)；網(wǎng)絡(luò )的監控和故障診斷功能。
車(chē)用CAN未來(lái)發(fā)展趨勢
技術(shù)的先進(jìn)性是CAN總線(xiàn)在汽車(chē)上應用的最大動(dòng)力，也是汽車(chē)生產(chǎn)商競相應用CAN總線(xiàn)的主要原因。在現代轎車(chē)的設計中，CAN已經(jīng)成為必須采用的裝置，奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃、雷諾等汽車(chē)都采用了CAN作為控制器聯(lián)網(wǎng)的手段。據相關(guān)報道，中國首輛CAN網(wǎng)絡(luò )系統混合動(dòng)力轎車(chē)已在奇瑞公司裝配成功，并進(jìn)行運行。上海大眾的帕薩特和POLO汽車(chē)上也開(kāi)始引用了CAN總線(xiàn)技術(shù)。CAN總線(xiàn)控制技術(shù)是提高汽車(chē)性能的一條很好途徑。但總的來(lái)說(shuō)，目前CAN總線(xiàn)技術(shù)在我國汽車(chē)工業(yè)總的應用尚處于試驗和起步階段，絕大部分的汽車(chē)還沒(méi)有采用汽車(chē)總線(xiàn)的設計，因而存在著(zhù)不少弊端。
就像汽車(chē)電子技術(shù)在20世紀70年代引入集成電路、80年代引入微處理器一樣，現在數據CAN總線(xiàn)技術(shù)的引入也將是汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。
評論