更高要求的汽車(chē)CAN總線(xiàn)技術(shù)通訊方式

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，從電源管理到為提高舒適性而作的各種努力，使汽車(chē)電氣系統形成一個(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)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。

從布線(xiàn)角度分析，傳統的電氣系統大多采用點(diǎn)對點(diǎn)的單一通信方式，相互之間少有聯(lián)系，這樣必然造成龐大的布線(xiàn)系統。據統計，一輛采用傳統布線(xiàn)方法的高檔汽車(chē)中，其導線(xiàn)長(cháng)度可達2000米，電氣節點(diǎn)達1500個(gè)，而且，根據統計，該數字大約每十年增長(cháng)1倍，從而加劇了粗大的線(xiàn)束與汽車(chē)有限的可用空間之間的矛盾。無(wú)論從材料成本還是工作效率看，傳統布線(xiàn)方法都將不能適應汽車(chē)的發(fā)展。下圖1、圖2分別為相同節點(diǎn)的傳統點(diǎn)對點(diǎn)通訊方式和使用CAN總線(xiàn)的通訊方式，從圖可以直觀(guān)地比較線(xiàn)束的變化（圖中節點(diǎn)之間的連線(xiàn)僅表示節點(diǎn)間存在的信息交換，并不代表線(xiàn)束的多少）。

圖1 傳統的節點(diǎn)通訊方式

圖2 CAN總線(xiàn)通訊方式

電控燃油噴射系統、電控傳動(dòng)系統、防抱死制動(dòng)系統（ABS）、防滑控制系統（ASR）、廢氣再循環(huán)控制、巡航系統和空調系統。為了滿(mǎn)足各子系統的實(shí)時(shí)性要求，有必要對汽車(chē)公共數據實(shí)行共享，如發(fā)動(dòng)機轉速、車(chē)輪轉速、油門(mén)踏板位置等。但每個(gè)控制單元對實(shí)時(shí)性的要求是因數據的更新速率和控制周期不同而不同的。這就要求其數據交換網(wǎng)是基于優(yōu)先勸競爭的模式，且本身具有較高的通信速率，CAN總線(xiàn)正是為滿(mǎn)足這些要求而設計的。

美國汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )（SAE）車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )委員會(huì )根據標準SAE J2057將汽車(chē)數據傳輸網(wǎng)劃分為A、B、C三類(lèi)，為了直觀(guān)地說(shuō)明其網(wǎng)絡(luò )劃分，這里圖3表示。

從通訊速度角度分析，隨著(zhù)車(chē)載多媒體和辦公設備在車(chē)輛應用方面的快速發(fā)展，一種新型總線(xiàn)——IDB已經(jīng)出現，世界各大汽車(chē)生產(chǎn)商對此非常關(guān)注，紛紛出臺相應的研究計劃?，F在已經(jīng)存在能夠對導航、GPS、電話(huà)、音響、電視、DVD等進(jìn)行信息綜合的雙總線(xiàn)（OEM總線(xiàn)+IDB）樣車(chē)，這些裝置之間需要頻繁地通訊，而且信息量巨大，原有的CAN總線(xiàn)或J1850總線(xiàn)無(wú)法滿(mǎn)足這些裝置間的通訊要求，因為傳輸地理信息（GI）、數字音頻信息或車(chē)輛位置信息至少需要5Mbit/s的網(wǎng)絡(luò )速度，IDB-1394可以支持100、200、400Mbit/s的通訊速度，完全可以滿(mǎn)足高速通訊的網(wǎng)絡(luò )需求。

CAN總線(xiàn)是控制策略驅動(dòng)的總線(xiàn)，主要實(shí)現對車(chē)輛本身的控制，而IDB總線(xiàn)則以信息交互、共享為目的。為實(shí)現CAN總線(xiàn)和IDB總線(xiàn)間的信息流動(dòng)以及防止后者對前者產(chǎn)生影響，在兩總線(xiàn)間增加網(wǎng)關(guān)已經(jīng)成為共識。圖4為一典型的雙總線(xiàn)結構示意圖。

早在80年代，眾多國際知名的汽車(chē)公司就積極致力于汽車(chē)總線(xiàn)技術(shù)的研究及應用，如博世的CAN、SAE的J1850、馬自達的PALMNET、德國大眾的ABUS、美國商用機器的AUTOCAN、ISO的VAN等。目前，國外的汽車(chē)總線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)成熟，采用總線(xiàn)系統的車(chē)輛有BENZ、BMW、RORSCHE、ROLLSROYCE、JAGUAR、VOLVO等。國內完全引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的奧迪A6車(chē)型已于2000年起采用總線(xiàn)替代原有線(xiàn)束，帕薩特B5、BORA、POLO、FIAT PALIO和SIENA等車(chē)型也都不同程度地使用了總線(xiàn)技術(shù)。此外，部分高檔客車(chē)、工程機械也都開(kāi)始應用總線(xiàn)技術(shù)。