談汽車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的應用

摘 要：車(chē)載網(wǎng)絡(luò )是現代汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，本文就車(chē)載網(wǎng)絡(luò )形成的必要性及其應用進(jìn)行了系統地分析，以便更好地理解新一代汽車(chē)電子控制系統。

關(guān)鍵詞：車(chē)載網(wǎng)絡(luò ) 車(chē)身系統 動(dòng)力傳動(dòng)系統 安全系統 信息系統


一、引言

隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)日新月異的發(fā)展，現代汽車(chē)上使用了大量的電子控制裝置，許多中高檔轎車(chē)上采用了十幾個(gè)甚至二十幾個(gè)電控單元，而每一個(gè)電控單元都需要與相關(guān)的多個(gè)傳感器和執行器發(fā)生通訊，并且各控制單元間也需要進(jìn)行信息交換，如果每項信息都通過(guò)各自獨立的數據線(xiàn)進(jìn)行傳輸，這樣會(huì )導致電控單元針腳數增加，整個(gè)電控系統的線(xiàn)束和插接件也會(huì )增加，故障率也會(huì )增加等諸多問(wèn)題。

為了簡(jiǎn)化線(xiàn)路，提高各電控單元之間的通信速度，降低故障頻率，一種新型的數據網(wǎng)絡(luò )CAN數據總線(xiàn)應運而生。CAN總線(xiàn)具有實(shí)時(shí)性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強;在自動(dòng)化電子領(lǐng)域的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機控制部件、傳感器、抗滑系統等應用中，CAN的位速率可高達1Mbps。同時(shí)，它可以廉價(jià)地用于交通運載工具電氣系統中。

二、CAN總線(xiàn)簡(jiǎn)介

CAN，全稱(chēng)為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是由ISO定義的串行通訊總線(xiàn)，主要用來(lái)實(shí)現車(chē)載各電控單元之間的信息交換，形成車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統， CAN數據總線(xiàn)又稱(chēng)為CAN—BUS總線(xiàn)。它具有信息共享，減少了導線(xiàn)數量，大大減輕配線(xiàn)束的重量，控制單元和控制單元插腳最小化，提高可靠性和可維修性等優(yōu)點(diǎn)。

CAN被設計作為汽車(chē)環(huán)境中的微控制器通信，在車(chē)載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )。其工作采用單片機作為直接控制單元，用于對傳感器和執行部件的直接控制。每個(gè)單片機都是控制網(wǎng)絡(luò )上的一個(gè)節點(diǎn)，一輛汽車(chē)不管有多少塊電控單元，不管信息容量有多大，每塊電控單元都只需引出兩條導線(xiàn)共同接在節點(diǎn)上，這兩條導線(xiàn)就稱(chēng)作數據總線(xiàn)（Bus）。CAN數據總線(xiàn)中數據傳遞就像一個(gè)電話(huà)會(huì )議，一個(gè)電話(huà)用戶(hù)就相當于控制單元，它將數據“講入”網(wǎng)絡(luò )中，其他用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )“接聽(tīng)”數據，對這組數據感興趣的用戶(hù)就會(huì )利用數據，不感興趣的用戶(hù)可以忽略該數據。

一個(gè)由CAN總線(xiàn)構成的單一網(wǎng)絡(luò )中，理論上可以?huà)旖訜o(wú)數個(gè)節點(diǎn)，但實(shí)際應用中，所掛接的節點(diǎn)數目會(huì )受到網(wǎng)絡(luò )硬件的電氣特性或延遲時(shí)間的限制。使用計算機網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信的前提是，各電控單元必須使用和解讀相同的“電子語(yǔ)言”，這種語(yǔ)言稱(chēng)“協(xié)議”。汽車(chē)電腦網(wǎng)絡(luò )常見(jiàn)的傳輸協(xié)議有多種，為了并實(shí)現與眾多的控制與測試儀器之間的數據交換，就必須制定標準的通信協(xié)議。隨著(zhù)CAN在各種領(lǐng)域的應用和推廣，1991年9月Philips Semiconductors制定并發(fā)布了CAN技術(shù)規范（Version 2.0）。該技術(shù)包括A和B兩部分。2.0A給出了CAN報文標準格式，而2.0B給出了標準的和擴展的兩種格式。1993年11月ISO頒布了道路交通運輸工具—數據信息交換—高速通信局域網(wǎng)國際標準ISO 11898，為控制局域網(wǎng)的標準化和規范化鋪平了道路。美國的汽車(chē)工程學(xué)會(huì )SAE 2000年提出的J 1939，成為貨車(chē)和客車(chē)中控制器局域網(wǎng)的通用標準。

三、CAN-BUS數據總線(xiàn)的組成與結構

CAN-BUS系統主要包括以下部件：CAN控制器、CAN收發(fā)器、CAN-BUS數據傳輸線(xiàn)和CAN-BUS終端電阻。：

1．CAN控制器，CAN收發(fā)器

CAN-BUS上的每個(gè)控制單元中均設有一個(gè)CAN控制器和一個(gè)CAN收發(fā)器。CAN控制器主要用來(lái)接收微處理器傳來(lái)的信息，對這些信息進(jìn)行處理并傳給CAN收發(fā)器，同時(shí)CAN控制器也接收來(lái)自CAN收發(fā)器傳來(lái)的數據，對這些數據進(jìn)行處理，并傳給控制單元的微處理器。

CAN收發(fā)器用來(lái)接收CAN控制器送來(lái)的數據，并將其發(fā)送到CAN數據傳輸總線(xiàn)上，同時(shí)CAN收發(fā)器也接收CAN數據總線(xiàn)上的數據，并將其傳給CAN控制器。

2．數據總線(xiàn)終端電阻

CAN-BUS數據總線(xiàn)兩端通過(guò)終端電阻連接，終端電阻可以防止數據在到達線(xiàn)路終端后象回聲一樣返回，并因此而干擾原始數據，從而保證了數據的正確傳送，終端電阻裝在控制單元內。

3．數據傳輸總線(xiàn)

數據傳輸總線(xiàn)大部分車(chē)型用的是兩條雙向數據線(xiàn)，分為高位﹝CAN-H﹞和低位﹝CAN-L﹞數據線(xiàn)。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，兩條數據線(xiàn)纏繞在一起，要求至少每2.5cm就要扭絞一次，兩條線(xiàn)上的電位是相反的，電壓的和總等于常值。

四、車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的應用分類(lèi)

車(chē)載網(wǎng)絡(luò )按照應用加以劃分，大致可以分為4個(gè)系統：車(chē)身系統、動(dòng)力傳動(dòng)系統、安全系統、信息系統。

1．動(dòng)力傳動(dòng)系統

在動(dòng)力傳動(dòng)系統內，動(dòng)力傳動(dòng)系統模塊的位置比較集中，可固定在一處，利用網(wǎng)絡(luò )將發(fā)動(dòng)機艙內設置的模塊連接起來(lái)。在將汽車(chē)的主要因素—跑、停止與拐彎這些功能用網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)時(shí)，就需要高速網(wǎng)絡(luò )。

動(dòng)力CAN數據總線(xiàn)一般連接3塊電腦，它們是發(fā)動(dòng)機、ABS/EDL及自動(dòng)變速器電腦（動(dòng)力CAN數據總線(xiàn)實(shí)際可以連接安全氣囊、四輪驅動(dòng)與組合儀表等電腦）�？偩�(xiàn)可以同時(shí)傳遞10組數據，發(fā)動(dòng)機電腦5組、ABS/EDL電腦3組和自動(dòng)變速器電腦2組。數據總線(xiàn)以500Kbit/s速率傳遞數據，每一數據組傳遞大約需要0.25ms，每一電控單元7~20ms發(fā)送一次數據。優(yōu)先權順序為ABS/EDL電控單元→發(fā)動(dòng)機電控單元→自動(dòng)變速器電控單元。在動(dòng)力傳動(dòng)系統中，數據傳遞應盡可能快速，以便及時(shí)利用數據，所以需要一個(gè)高性能的發(fā)送器，高速發(fā)送器會(huì )加快點(diǎn)火系統間的數據傳遞，這樣使接收到的數據立即應用到下一個(gè)點(diǎn)火脈沖中去。CAN數據總線(xiàn)連接點(diǎn)通常置于控制單元外部的線(xiàn)束中，在特殊情況下，連接點(diǎn)也可能設在發(fā)動(dòng)機電控單元內部。

2．車(chē)身系統

與動(dòng)力傳動(dòng)系統相比，汽車(chē)上的各處都配置有車(chē)身系統的部件。因此，線(xiàn)束變長(cháng)，容易受到干擾的影響。為了防干擾應盡量降低通信速度。在車(chē)身系統中，因為人機接口的模塊、節點(diǎn)的數量增加，通信速度控制將不是問(wèn)題，但成本相對增加，對此，人們正在摸索更廉價(jià)的解決方案，目前常常采用直連總線(xiàn)及輔助總線(xiàn)。

舒適CAN數據總線(xiàn)連接一般連接七個(gè)控制單元，包括中央控制單元、車(chē)前車(chē)后各一個(gè)受控單元及四個(gè)車(chē)門(mén)的控制單元。舒適CAN數據傳遞有七大功能：中控門(mén)鎖、電動(dòng)窗、照明開(kāi)關(guān)、空調、組合儀表、后視境加熱及自診斷功能�？刂茊卧�的各條傳輸線(xiàn)以星狀形式匯聚一點(diǎn)。這樣做的好處是：如果一個(gè)控制單元發(fā)生故障，其他控制單元仍可發(fā)送各自的數據。該系統使經(jīng)過(guò)車(chē)門(mén)的導線(xiàn)數量減少，線(xiàn)路變得簡(jiǎn)單。如果線(xiàn)路中某處出現對地短路，對正極短路或線(xiàn)路間短路，CAN系統會(huì )立即轉為應急模式運行或轉為單線(xiàn)模式運行。

數據總線(xiàn)以62.5Kbit/s速率傳遞數據，每一組數據傳遞大約需要1ms，每個(gè)電控單元20ms發(fā)送一次數據。優(yōu)先權順序為：中央控制單元→駕駛員側車(chē)門(mén)控制單元→前排乘客側車(chē)門(mén)控制單

【談汽車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的應用】相關(guān)文章：

淺談汽車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的應用論文06-25

談網(wǎng)絡(luò )拓撲發(fā)現算法在網(wǎng)管中的應用03-25

談網(wǎng)絡(luò )營(yíng)銷(xiāo)在房地產(chǎn)營(yíng)銷(xiāo)的應用03-18

談網(wǎng)絡(luò )營(yíng)銷(xiāo)中多媒體廣告的應用03-21

談媒體網(wǎng)絡(luò )教學(xué)在中職英語(yǔ)教學(xué)上的應用03-18

談產(chǎn)品生命周期理論在汽車(chē)營(yíng)銷(xiāo)中的應用03-18

談網(wǎng)絡(luò )資源在商務(wù)英語(yǔ)教學(xué)中的應用03-26

談ADSL技術(shù)及其應用12-04

談期權理論的現實(shí)應用03-28