汽車CAN 網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)實(shí)際應(yīng)用研究

張文多 侯南

（1 哈爾濱光宇新能源有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078；2 黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150088）

基于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，CAN 總線技術(shù)，即控制器局域網(wǎng)，在不斷發(fā)展成熟，其在汽車上的應(yīng)用越來越普遍。通過CAN 網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)糜?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對汽車相關(guān)的各項(xiàng)信息資源進(jìn)行搜集整合，并實(shí)現(xiàn)信息共享，能夠?qū)刂凭W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)顯著提高，同時(shí)降低控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。

一、CAN 網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)概述

CAN 總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)的簡稱，是一種典型的多路傳輸系統(tǒng)，其主要作用是對微電腦的各項(xiàng)指令數(shù)據(jù)加以接收，之后再對其進(jìn)行處理并傳輸至CAN 收發(fā)器。另一方面，CAN 收發(fā)器中的數(shù)據(jù)也能夠通過CAN 控制器的處理之后向控制單元輸送。CAN 收發(fā)器承擔(dān)著信息數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸，其重要性必然不可替代。線路的終端位置是電阻器，其作用是保證數(shù)據(jù)的正常傳輸，防止發(fā)生出現(xiàn)反射現(xiàn)象。在CAN 總線網(wǎng)絡(luò)中，高線和低線是互相纏繞的，因此被叫作雙紋線，能夠保護(hù)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不被電磁波干擾，同時(shí)減少對外界環(huán)境產(chǎn)生的輻射。CAN 總線的通信方式主要有兩種，一是主從方式，針對不同節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級的不同，當(dāng)同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)信號時(shí)，會對低優(yōu)先等級的信息進(jìn)行停止發(fā)送，先傳遞完成優(yōu)先等級比較高的信息這種通信方式能夠有效避免主線沖突的問題，特別是如果發(fā)生網(wǎng)絡(luò)負(fù)載比較大的情況，可以最大程度上減少網(wǎng)絡(luò)癱瘓發(fā)生的可能。二是多主方式，這種通信方式具有很高的靈活性。利用這種通信方式，可以在CAN 網(wǎng)絡(luò)的任一節(jié)點(diǎn)隨時(shí)進(jìn)行信息的傳送，傳送過程不區(qū)分主次順序。

二、CAN 網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)在汽車中的實(shí)際應(yīng)用

（一）CAN 總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

對于具體的CAN 汽車網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)而言，其必須至少設(shè)計(jì)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的總線節(jié)點(diǎn)，這樣才能確保通訊功能的正常實(shí)現(xiàn)。通常來講，CAN 總線主要是由三部分結(jié)構(gòu)組成，一是CAN 收發(fā)器，二是微處理器ECU，三是CAN 控制器。首先，在CAN現(xiàn)場總線中，電纜的最佳交流參數(shù)值如下，特征電阻選擇120Ω，延時(shí)采取5ns/m。其次，CAN 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的終端位置，要安裝兩個(gè)終端電阻，這兩個(gè)終端電阻的電阻值也選擇120Ω[1]。但是如果通訊網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)大于兩個(gè)，就不用再在中間位置上的節(jié)點(diǎn)安裝上述終端電阻。而且，終端電阻的電阻值大小要根據(jù)CAN 總線網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)線的實(shí)際長度來合理確定，并不是固定的。最后，CAN 總線網(wǎng)絡(luò)中的電纜直流電阻會在運(yùn)行過程中導(dǎo)致電壓衰降現(xiàn)象，之所以大多數(shù)汽車CAN 總線網(wǎng)絡(luò)中選用的終端電阻阻值是120Ω，這是為了使總線的長度得到適當(dāng)?shù)奶岣?。ISO11898 標(biāo)準(zhǔn)中文件中，對終端電阻的阻值大小做出了合理的推薦，即大于118Ω，小于130Ω。

（二）CAN 總線的網(wǎng)絡(luò)連接

在進(jìn)行CAN 總線的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)計(jì)時(shí)。要根據(jù)汽車的具體車型和各項(xiàng)配置進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，才能令CAN 總線網(wǎng)絡(luò)在通訊過程中發(fā)揮預(yù)期的作用。首先，如果汽車的各項(xiàng)配置比較高的話，在構(gòu)建CAN 總線網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，大多會使用數(shù)量比較多的CAN 總線和LIN 線。這種類型的CAN 總線，要求LIN 線能夠?qū)崿F(xiàn)19.2kB/s 的通信速率，而CAN 總線則必須實(shí)現(xiàn)500kB/s 的通信速率。其次，如果汽車的各項(xiàng)配置比較普通，在進(jìn)行總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以應(yīng)用一條CAN總線，該條CAN 總線的通信速率也要實(shí)現(xiàn)500kB/s。這一CAN 總線系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由安全氣囊控制系統(tǒng)ACU、變速器TCU、電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS、車身控制系統(tǒng)BCM、發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)EMS、組合儀表控制系統(tǒng)IPK、多媒體交互系統(tǒng)MMI 等部分構(gòu)成[2]。

（三）CAN 總線的分類

現(xiàn)階段汽車現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的類型主要有三種，一是信息娛樂CAN、二是舒適CAN、三是動力CAN[3]。其中，信息娛樂CAN 主要是對平視顯示系統(tǒng)HUD、組合儀表控制系統(tǒng)PK、車載音響公放系統(tǒng)AMP、車載診斷系統(tǒng)OBD、多媒體交互系統(tǒng)MMI、全景監(jiān)控影像系統(tǒng)AVM 等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。舒適CAN 總線主要是對空調(diào)系統(tǒng)AC、座椅控制系統(tǒng)DSCU、前照燈智能隨動系統(tǒng)AFS、車身控制系統(tǒng)BCM 以及天窗電機(jī)控制器Sunroof 等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。動力CAN 總線則主要是對安全氣囊控制單元ACU、儀表IP、變速器控制器TCU、發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)EMS、電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。

三、結(jié)語

與傳統(tǒng)汽車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比，CAN 通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠大大提高數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中的穩(wěn)定性和快捷性，簡化和優(yōu)化數(shù)據(jù)信息的共享和傳輸在實(shí)際應(yīng)用過程中，要結(jié)合實(shí)際情況做好檢修維護(hù)工作，保證安全性。