速銳得深入解析吉利幾何CAN總線(xiàn)數據通信網(wǎng)絡(luò )的拓撲層級框架技術(shù)

在現代汽車(chē)工業(yè)中，車(chē)輛的電子控制單元（ECU）之間的通信至關(guān)重要。這種通信大多通過(guò)控制器局域網(wǎng)絡(luò )（CAN）總線(xiàn)實(shí)現，它是德國B(niǎo)OSCH公司于20世紀80年代初開(kāi)發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，吉利旗下的新能源汽車(chē)品牌——吉利幾何，也采用了這一技術(shù)來(lái)實(shí)現其車(chē)輛內部各個(gè)系統之間的高效、可靠的通信。今天，我們就來(lái)深入了解一下吉利幾何CAN總線(xiàn)數據通信網(wǎng)絡(luò )的拓撲層級框架技術(shù)。

在CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，拓撲層級框架指的是網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)的層次結構，它決定了信息的傳輸路徑和優(yōu)先級。在吉利幾何的車(chē)型中，CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通常采用多層級的結構，以滿(mǎn)足不同系統之間復雜且多樣化的通信需求。

在吉利幾何的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，我們可以觀(guān)察到幾個(gè)主要的拓撲層級框架應用技術(shù)：

1、第一層級：這是最高優(yōu)先級的層級，通常用于關(guān)鍵的車(chē)輛控制系統，如汽車(chē)動(dòng)力系統管理、制動(dòng)系統控制、發(fā)動(dòng)機運行及傳感器工作狀態(tài)等。在這一層級中，信息傳輸的實(shí)時(shí)性和可靠性要求極高，因此采用了最快的傳輸速率和最短的數據傳輸延遲。例如，大部分的傳感器采用的是SENT協(xié)議，這個(gè)協(xié)議下，每秒有300萬(wàn)幀的數據，靈敏度超高，數據傳輸和響應時(shí)間最為快速，一般在CAN網(wǎng)絡(luò )下是無(wú)法獲取到某幀的數據，但是通過(guò)高級的微處理器下，采樣頻率均可以達到這個(gè)級別，如果需要高靈敏度、高精度的數據，那么SENT協(xié)議下，采集的方式就不是不通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的了。

2. 第二層級：這一層級通常用于車(chē)輛的輔助控制系統，車(chē)身控制系統等，例如空調系統、車(chē)窗、車(chē)門(mén)控制、雨刮、車(chē)燈控制等。雖然這些系統的實(shí)時(shí)性要求不如第一層級那么高，但仍然需要保證信息的準確傳遞。這些速率基本偏低，在CAN網(wǎng)絡(luò )下，大概均為100毫秒，實(shí)時(shí)性要求不強。在CAN網(wǎng)絡(luò )采集數據的界面，基本也是靠后，比如速銳得解碼中控臺原車(chē)協(xié)議控制按鍵下的一些操作CAN協(xié)議指令、LIN協(xié)議指令，從速率就可以輕松從CAN排序從后往前匹配破解和采集，這樣的話(huà)，效率更高。

3. 第三層級：這一層級包含了車(chē)輛的舒適性和娛樂(lè )系統，如導航系統、音響系統等。這些系統的數據傳輸可以容忍更長(cháng)的延遲和較低的傳輸速率，但是隨著(zhù)現在車(chē)載以太網(wǎng)的進(jìn)入，對實(shí)時(shí)性要求比較高，但是對穩定性的要求又大幅降低，這些并不影響行車(chē)安全，大部分車(chē)依舊采用LIN協(xié)議傳輸、CAN協(xié)議傳輸，要想獲得這些數據，做起來(lái)并不復雜，只是費人工，在4G/5G網(wǎng)絡(luò )技術(shù)下，如果出現BUG，遠程升級程序就可以了，當然，之前也有出現過(guò)升級司機、黑屏、OTA固件更新錯誤的情況，他們只是需要時(shí)間而已，不確定的因素也有網(wǎng)絡(luò )因素。

4. 第四層級：最低的層級，通常用于車(chē)輛的UDS診斷和維護信息傳輸。這一層級的數據流量較小，但對準確性和可靠性的要求依然很高。這類(lèi)CAN數據的傳輸，基本是停車(chē)狀態(tài)下的UDS診斷請求，因為行車(chē)過(guò)程中執行這些操作，往往會(huì )對ECU造成干擾。如果是停車(chē)模式下的啟動(dòng)狀態(tài)，采用UDS請求，基本上ECU的反饋也會(huì )存在延時(shí)或者丟包，因為診斷協(xié)議下的數據請求一般都不會(huì )用在行車(chē)途中，采集數據的速率也比較慢，為的就是避免對ECU原本工作的干擾，也有一些ECU不發(fā)達的車(chē)型，速度稍微快點(diǎn)就報故障碼。

也許在設計吉利幾何的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )時(shí)，汽車(chē)工程師們會(huì )根據每個(gè)系統的功能和需求，將其分配到合適的拓撲中，這樣的分層設計不僅保證了關(guān)鍵系統的通信不受干擾，還能有效地管理和優(yōu)化整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的數據流。

在吉利幾何汽車(chē)的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，采用了一種稱(chēng)為“星形拓撲”的結構。這種結構以中央控制單元為核心，各個(gè)ECU子系統如發(fā)動(dòng)機控制模塊、車(chē)身控制模塊等均通過(guò)單獨的線(xiàn)路（LIN線(xiàn)、CAN線(xiàn)）與中央控制單元相連。這樣的設計使得數據傳輸更為高效，因為每個(gè)子系統都可以直接與中央控制單元通信，而不需要通過(guò)其他網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)轉發(fā)信息。

星形拓撲的優(yōu)勢在于，它能提供更高的數據傳輸速率和更好的故障隔離能力。如果某個(gè)子系統出現故障，不會(huì )影響到其他系統的正常工作，這對于保障車(chē)輛的安全性至關(guān)重要。此外，星形拓撲還便于擴展，隨著(zhù)車(chē)輛功能的增加，可以輕松地將新的子系統接入網(wǎng)絡(luò )。

然而，星形拓撲也有其局限性，最主要的問(wèn)題是成本較高。因為每個(gè)子系統都需要單獨的連接線(xiàn)路，這無(wú)疑增加了材料和布線(xiàn)的復雜性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，吉利幾何汽車(chē)在設計時(shí)采用了模塊化的思想，將功能相關(guān)的子系統集成在一起，共享相同的通信線(xiàn)路，這樣既保證了通信的效率，又降低了成本。

除了星形拓撲外，吉利幾何汽車(chē)的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )還采用了環(huán)形拓撲和總線(xiàn)形拓撲的混合結構。環(huán)形拓撲是指每個(gè)節點(diǎn)都與兩個(gè)相鄰節點(diǎn)相連，形成一個(gè)閉環(huán)，而總線(xiàn)形拓撲則是所有節點(diǎn)都連接到一條主干線(xiàn)上。這種混合結構的設計旨在提高網(wǎng)絡(luò )的冗余性和魯棒性，即使部分線(xiàn)路發(fā)生故障，數據仍然可以通過(guò)其他路徑傳輸，確保了車(chē)輛在極端情況下的可靠運行。

在實(shí)際應用中，吉利幾何汽車(chē)的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )拓撲技術(shù)已經(jīng)得到了充分地驗證。無(wú)論是在日常駕駛還是在復雜的道路條件下，這一技術(shù)都能保證車(chē)輛各個(gè)系統之間的順暢通信，從而提高了整車(chē)的性能和用戶(hù)體驗。

為了確保通信的可靠性，吉利幾何的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )還采用了多種容錯機制。例如，當某個(gè)節點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò )能夠自動(dòng)隔離該節點(diǎn)，防止錯誤信息的傳播。速銳得通過(guò)UDS協(xié)議，采集了相關(guān)電池包的主要數據，其中包括了總電壓、總電流、SOC、DC-DC狀態(tài)、絕緣電阻、最高電壓電池子系統號、最高電壓電池單體代號、電池單體電壓最高值、最低電壓電池子系統號、最低電壓電池單體代號、電池單體電壓最低值、最高溫度子系統號、最高溫度探針序號、最高溫度值、最低溫度子系統序號、最低溫度探針序號、最低溫度值、最高報警狀態(tài)、SOH、所有電池分組組別下的單體電壓數據、所有探針數據、采集時(shí)間、車(chē)架號、電池編碼、車(chē)輛狀態(tài)、充電狀態(tài)、車(chē)速、累計里程等，并對數據包進(jìn)行校驗，確保數據的完整性和正確性。

在實(shí)車(chē)運行下，吉利幾何的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通過(guò)精細的拓撲設計，實(shí)現了高效的信息傳輸和處理。吉利幾何CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的拓撲技術(shù)是車(chē)輛內部通信的關(guān)鍵。通過(guò)對不同系統的需求進(jìn)行分層管理，吉利幾何確保了車(chē)輛控制的實(shí)時(shí)性、可靠性和效率。隨著(zhù)未來(lái)汽車(chē)電子化程度的不斷提高，我們也能看到，吉利幾何的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將繼續發(fā)展，為智能汽車(chē)時(shí)代的到來(lái)提供堅實(shí)的網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)基礎。

熱愛(ài)是純粹的，數據應該也是。