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車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統及CAN協(xié)議的應用分析
作者：
時(shí)間：2013-02-04
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1 汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統廣泛研究和使用。
1.1 汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展提出了網(wǎng)絡(luò )化的要求
現代社會(huì )對汽車(chē)各方面的要求不斷提高，這些要求包括：極高的主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性；乘坐的舒適性；駕駛與使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽車(chē)設計中運用計算機微處理器及其電控技術(shù)是滿(mǎn)足這些要求的最好方法，而且已經(jīng)得到了廣泛的運用。目前這些系統有：ABS（防抱系統）、EMS（發(fā)動(dòng)機管理系統）、多功能數字化儀表、主動(dòng)懸架、導航系統、電子防盜系統、自動(dòng)空調和自動(dòng)CD 機等。這些系統由多個(gè)電控單元相互連接而成，可分為控制器、傳感器、執行器等。同時(shí)各個(gè)系統之間也互相連接，進(jìn)行著(zhù)越來(lái)越多的數據交換。這樣就需要使用大量的線(xiàn)束和插接器來(lái)實(shí)現互連，進(jìn)行它們之間的數據交換。隨著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，這種需求的增長(cháng)是驚人的。圖1 給出了它的增長(cháng)情況。 
圖1
由于線(xiàn)束和插接器的數量不斷增加，整車(chē)電子系統的復雜程度愈來(lái)愈高，其可靠性將難以保證，故障率會(huì )提高，維修更加困難。為了滿(mǎn)足汽車(chē)內部信息交換量急劇增加的要求，有必要使用一種實(shí)現多路傳輸方式的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統。這種網(wǎng)絡(luò )系統采用串行總線(xiàn)結構，通過(guò)總線(xiàn)信道共享，減少線(xiàn)束的數量。
1.2 車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統的應用要求
車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統的建立可參考現有的局域網(wǎng)絡(luò )系統，但又有較大的不同，尤其是使用環(huán)境不同于一般局域網(wǎng)，其要求更加苛刻。一般汽車(chē)內（主要是機艙內）：溫度變化大，可達－45℃～100℃；汽車(chē)在行駛中可能出現較大的振動(dòng)；點(diǎn)火噴射系統等的裝置也會(huì )帶來(lái)較大的電磁干擾；同時(shí)對一些電控系統如EMS、ABS 等的信息傳遞要求迅速及時(shí)。另外由于涉及安全性的考慮，要求網(wǎng)絡(luò )系統有很好的可靠性。
這就要求網(wǎng)絡(luò )除了采用總線(xiàn)拓撲結構方式外，必須具有極好的抗干擾能力；系統自身的健壯性；極強的差錯檢測和處理能力；信息傳輸實(shí)時(shí)性要求；同時(shí)具備故障的診斷和處理能力等。另外考慮到成本因素，要求其控制接口結構簡(jiǎn)單，易于配置。
1.3 車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展現狀
眾多的國際知名公司早在20 世紀80 年代就積極致力于汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的研究及應用。到目前為止已形成了多種網(wǎng)絡(luò )標準，如：SAE（汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )）的J1850 和J1939、德國大眾的ABUS、法國PSA 的VAN、美國商用機器的AutoCAN、德國B(niǎo)OSCH的CAN 等等。
近幾年，在歐洲和美國推出的車(chē)型基本上都配備了一個(gè)、兩個(gè)甚至多個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統，不光高檔車(chē)裝備有，甚至低檔經(jīng)濟型車(chē)也有。日本的汽車(chē)公司也開(kāi)始逐步使用車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統。
我國近一兩年和歐洲同步推出的幾款車(chē)型也裝備了汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )系統,如：神龍汽車(chē)有限公司去年推出的“畢加索”轎車(chē)裝備了VAN 網(wǎng)、明年即將推出的“薩拉”N7 轎車(chē)將裝備VAN 和CAN 混合網(wǎng)、后年推出的“標致307”系列車(chē)將采用FullCAN 網(wǎng)系統；一汽大眾的“寶來(lái)”轎車(chē)在動(dòng)力系統和舒適系統中裝備了兩套速率不同的CAN 網(wǎng)；上海大眾的“波羅”也裝備了CAN 網(wǎng)。
正如一些汽車(chē)專(zhuān)家認為的：就像汽車(chē)電子技術(shù)在上世紀70 年代引入集成電路、80 年代引入微處理器一樣，近十年來(lái)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )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。
2 CAN 網(wǎng)逐漸發(fā)展成為車(chē)載網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域中應用最為廣泛的國際標準
2.1 CAN 網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的產(chǎn)生和發(fā)展
1986 年2 月，Robert Bosch 公司在SAE 年會(huì )上介紹了一種新型的串行總線(xiàn)系統—CAN（Controller Area Network）。根據這個(gè)CAN 協(xié)議，在1987 年中期，Intel 開(kāi)發(fā)了首個(gè)CAN 控制器—82526。不久，Philips半導體也推出了82C200。這兩種CAN 控制器在報文過(guò)濾和控制上有許多的不同。Philips 半導體的方式叫BasicCAN；Intel 的方式叫FullCAN，由此后的不斷發(fā)展，從而形成了FullCAN 和BasicCAN 兩大陣營(yíng)。
在20 世紀90 年代初，Bosch CAN 規范（CAN 2.0）被提交給了國際標準化組織。經(jīng)過(guò)討論，應一些法國主要汽車(chē)商的要求，包含了吸收一些VAN 網(wǎng)（Vehicle Area Network）的內容。并于1993 年11 月出版了正式的CAN 國際標準ISO11898。從此CAN 協(xié)議被廣泛的用于各類(lèi)自動(dòng)化控制領(lǐng)域。在1992 年，奔馳公司首先在他們的高級轎車(chē)上使用了CAN 技術(shù)。這是CAN 技術(shù)在車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統中的首次實(shí)際使用。
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