汽車總線-CAN線介紹

、早期的汽車控制汽車自誕生以來，如何更好的控制汽車，經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段。較早的汽車控制多數(shù)是通過機(jī)械與液壓組件的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的，由于電子技術(shù)的發(fā)展，汽車控制多數(shù)采用機(jī)電結(jié)合，大大提高了整車

的安全性與可靠度，汽車的控制也就變成了由電子、機(jī)械與液壓組件的組合來實(shí)現(xiàn)。汽車是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，有多種資料需要監(jiān)控與測(cè)試，來實(shí)現(xiàn)其控制功能，為了實(shí)現(xiàn)其控制，每部汽車裝有多個(gè)電控單元，每個(gè)電控單元通過死循環(huán)或開環(huán)來實(shí)現(xiàn)其控制功能。早期，每個(gè)電控單元基本上是各自獨(dú)立的單元，較少需要信息交互。基本上是通過機(jī)械與電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)其控制，屬于傳統(tǒng)的機(jī)電接口。近十年來隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，汽車提供娛樂、通訊、導(dǎo)航、信息成為可能，這需要將各個(gè)電控單元通過一種方式有效的連接起來。如果采用簡單的直接連接的方式，因?yàn)殡娍貑卧?，需要很多的信?hào)傳輸線，這樣導(dǎo)致電控單元針腳數(shù)增加、線路復(fù)雜、故障率增多和維修極為困難，成本大幅上升。這顯然不可行，需要采用數(shù)據(jù)總線的方式將各電控單元連接起來，下圖列出了汽車內(nèi)的幾個(gè)電控單元。1是動(dòng)機(jī)控制單元2是ABS控制單元,3、5、7、8、是車門控制單元4是自動(dòng)變速器控制單元6、中央控制單元二、汽車總線概述SAE（美國汽車工程師協(xié)會(huì)）花了十年時(shí)間發(fā)展了J1850BUS總線標(biāo)準(zhǔn)制度，它規(guī)定了各種電控單元接入系統(tǒng)（電氣連接）的標(biāo)準(zhǔn)，為多數(shù)美國汽車制造商所采用（或采用其變種）。同時(shí)，德國BOSCH公司也推出了另一種總線接入形式：CANBUS總線，為大多數(shù)歐洲國家所采用，也是ISO唯一認(rèn)可的現(xiàn)場(chǎng)總線（ISO11898）。a、數(shù)據(jù)總線：一輛汽車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幾條線共同

接在幾個(gè)節(jié)點(diǎn)上，這幾條導(dǎo)線就稱作數(shù)據(jù)總線，汽車一般用一條或兩條導(dǎo)線。如下圖所示數(shù)據(jù)總線具有總線結(jié)構(gòu)電纜長度短、布線容易、可靠性高、易于擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn)。b、總線協(xié)議：電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用電子語言來說話，各電控單元必須使用和解讀相同的電子語言，這種語言稱"協(xié)議”，汽車計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)常見的傳輸協(xié)議有數(shù)種，其中以J1850BUS和CANBUS為代表，都采用了同步串行傳送方式。三、汽車中的信息多路傳輸與控制器局域網(wǎng)目前存在的多種汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，其側(cè)重的功能有所不同，為方便研究和設(shè)計(jì)應(yīng)用，SAE車

輛網(wǎng)絡(luò)委員會(huì)將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)劃分為A、B、C三類。A類：傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸位速率通常只有1-10kbps。主要應(yīng)用于電動(dòng)門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制。B類：獨(dú)立模塊間資料共享的中速網(wǎng)絡(luò)，位速率一般為10-100kbps。主要應(yīng)用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統(tǒng)，以減少冗余的傳感器和其它電子部件。C類：高速、實(shí)時(shí)死循環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，最高位速率可達(dá)1Mbps,主要用于懸架控制、牽引控制、先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制、ABS等系統(tǒng)，以簡化分布式控制和進(jìn)一步減少車身線束。到目前為止，滿足C類網(wǎng)要求的汽車控制局域網(wǎng)只有CAN協(xié)議。三類網(wǎng)絡(luò)功能均向下涵蓋，即B類支持A類網(wǎng)的功能，C類網(wǎng)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)B類和A類網(wǎng)功能。目前B類汽車局域網(wǎng)應(yīng)用最為廣泛，A類網(wǎng)趨于淘汰，C類網(wǎng)應(yīng)用日益廣泛。按發(fā)展趨勢(shì)，在不久的將來C類網(wǎng)將占據(jù)主導(dǎo)地位。四、J1850BUS總線：J1850用一條或兩條線來進(jìn)行資料傳送，采用的是PWM（脈寬調(diào)制）或VPM（可變脈寬調(diào)制）編碼同步串行傳送方式。J1850聽起來像是一個(gè)單一的標(biāo)準(zhǔn)，但它包含了兩個(gè)相異和不兼容的規(guī)程，通用汽車公司和克萊斯勒公司使用10.4kbps可變脈寬規(guī)程的相似版本，在單根線的總線上通信。福

特汽車公司采用速度更高41.6kbpsPWM型，在雙條線的差分總線上通信oJ1850主要應(yīng)用于電子車輛信

息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統(tǒng)，以減少冗余的傳感器和其它電子部件。a．J1850BUS的優(yōu)點(diǎn)■系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，設(shè)備維護(hù)簡單，現(xiàn)行的EPA規(guī)定要求測(cè)試和診斷工具都可以與J1850接口連接?！龈飨到y(tǒng)從總線上獲取信息，大大的減少了傳感器和電子部件的數(shù)量，有效地節(jié)約了安裝空間

和系統(tǒng)成本?！鼍W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自身的容錯(cuò)能力和抗干擾能力，可靠性、安全性高?！龈麟娍貑卧谋O(jiān)測(cè)對(duì)所連接的J1850總線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如出現(xiàn)故障該電控單元會(huì)存儲(chǔ)故障碼，汽車故障論斷極為方便。b．J1850總線示例：五、CANBUS總線CAN是用兩條非屏蔽的導(dǎo)線來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，采用的是NRZ（非零位復(fù)原）編碼的同步串行傳輸方式。由于can總線有高速大容量的特點(diǎn)，為進(jìn)一步減少車身線束，方便故障診斷，滿足主要電子單元或系統(tǒng)間大量資料信息實(shí)時(shí)交換需要，使汽車各方面性能趨于最佳狀態(tài)，則需建立基于can總線的C類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。a．CANBUS的優(yōu)點(diǎn)：■將傳感器信號(hào)線減至最少，使更多的傳感器信號(hào)進(jìn)行高速資料傳遞?！鲭娍貑卧碗娍貑卧迥_最小化應(yīng)用，節(jié)省電控單元的有限空間?！鋈绻到y(tǒng)需要增加新的功能，僅需軟件升級(jí)即可。■各電控單元的監(jiān)測(cè)對(duì)所連接的can總線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如出現(xiàn)故障該電控單元會(huì)存儲(chǔ)故障碼■CAN數(shù)據(jù)總線符合國際標(biāo)準(zhǔn)，以便于一輛車上不同廠家的電控單元間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換大切諾基是世界頂級(jí)豪華SUV,這種車型上電器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的電路控制設(shè)計(jì)相比完全不同，它的各種使用功能是通過相應(yīng)電腦模塊控制實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)該說，這種電子化、模塊化電器設(shè)計(jì)是世界汽車發(fā)展的一個(gè)大方向。大切諾基車型上選裝了共11個(gè)電子控制模塊，相互之間采取總線聯(lián)系控制。其中包括：發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、變速箱控制模塊、ABS控制模塊，車身電子控制模塊，安全氣囊控制模塊，駕駛員側(cè)門模塊，副駕駛員側(cè)門模塊，車輛電子信息模塊，空調(diào)自動(dòng)溫度控制模塊，防盜模塊和數(shù)字儀表模塊。這些模塊通過一根可編程通訊接口總線——J1850線傳送和接收信息■所有的模塊接收各自系統(tǒng)的傳感器信號(hào)，并將這些信息轉(zhuǎn)換后通過J1850線傳送出去；與此同時(shí)，這些模塊也通過J1850線獲取自己所需要的信息，從而保證各種功能的實(shí)現(xiàn)。比如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度的數(shù)據(jù)傳輸、利用和顯示：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，冷卻液溫度傳感器就開始工作，將信號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊根據(jù)這個(gè)信號(hào)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)工況，根據(jù)溫度對(duì)噴油量和點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)償，保證發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)和熱車運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)將此信號(hào)轉(zhuǎn)換，并通過J1850線傳輸出去，這時(shí)數(shù)字儀表模塊在J1850線上獲取了這個(gè)信號(hào)，通過自身的再轉(zhuǎn)換識(shí)別，反映到儀表上，這就是我們所見到的水溫指示。下面將一些模塊的先進(jìn)控制模式及其系統(tǒng)做一說明：發(fā)動(dòng)機(jī)控制：發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊控制無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)（DIS），刪除了分電器和點(diǎn)火線，增加了一個(gè)凸輪軸位置傳感器，使得點(diǎn)火更加準(zhǔn)確，點(diǎn)火能量加強(qiáng)。變速箱控制：變速箱控制組件對(duì)變速箱實(shí)現(xiàn)完全電控，通過擋位傳感器信號(hào)和車速信號(hào)，控制各擋

位線圈吸合或關(guān)閉，而且每擋的控制線圈只有在滿足規(guī)定條件時(shí)才工作。比如車速80KM/H時(shí)，將擋位推

至倒擋，以前的車型會(huì)造成變速箱報(bào)廢，而大切諾基則不會(huì)，因?yàn)槟阒皇菍?duì)控制模塊輸送了一個(gè)要倒車的

信號(hào)，并沒有控制變速線圈吸合。在這種情況下，變速箱控制模塊會(huì)將此信息傳送，使得車速到達(dá)一個(gè)安

全范圍內(nèi)，才吸合倒擋線圈，實(shí)現(xiàn)倒車。也就是說無論你如何操作，都是對(duì)控制模塊輸送信號(hào)，而模塊在

確認(rèn)安全后才工作。車身電子控制：車身電子控制模塊支持許多電器特性，如車內(nèi)外照明系統(tǒng)、間歇雨刮器、收音機(jī)遙控、附件延遲和加熱座椅等等。車門控制模塊支持電動(dòng)門窗、電動(dòng)門鎖、電動(dòng)后視鏡、門控車內(nèi)照明和遙控器接收。這些控制都是通過開關(guān)對(duì)不同模塊給予請(qǐng)求信號(hào)，模塊在對(duì)執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)命令而完成功能的。車輛信息系統(tǒng)：車輛電子信息模塊從J1850線上獲取自己所