整車CAN網(wǎng)絡介紹

在了解can網(wǎng)絡之前, 先了解1個問題：什么是智能硬件與ECU？

何為智能硬件，就是包含智能控制單元的硬件。比如發(fā)動機，發(fā)動機上有一塊兒專門負責控制發(fā)動機進氣量、噴油量、排氣量的控制單元，這塊單元相當于發(fā)動機的大腦。它具有信號發(fā)送、信號接收、參數(shù)存儲等基本功能，這個控制單元就是ECU。

ECU(Electronic ControlUnit）電子控制單元，是汽車專用微機控制器，一個ECU一般負責1個或多個智能硬件設備。

隨著汽車的發(fā)展，車上的智能設備越來越多，也就是說車上的ECU也越來越多，如何用一個網(wǎng)絡把這些智能設備的ECU全部連接起來并整體協(xié)調(diào)控制？

這就是CAN網(wǎng)絡。

CAN網(wǎng)絡

CAN(Controller Area Network)控制器局域網(wǎng)絡，CAN網(wǎng)絡在早期的整車應用中以BCM(車身控制器)為控制中心，主要是車身零部件(雨刮/大燈/車窗…)，智能硬件較少，所以早期的正常CAN網(wǎng)絡把所有其他的ECU全部放在Other ECU里邊，如下圖。

每條CAN總線一般都是由2根線組成的雙絞線構(gòu)成，一根can_high，一根can_low，分別代表高電平和低電平，以下是某條CAN總線的模型圖, 一條CAN總線上連著4個ECU控制單元。

一般燃油車的CAN網(wǎng)絡可以分成如下5條CAN總線：

1. PT CAN (PowerTrain CAN ) 動力總成CAN總線

PT CAN總線上一般有以下ECU：

PT CAN負責車輛動力，是整車CAN網(wǎng)絡信號優(yōu)先級及信號傳輸速率最高的一條CAN總線。

2. CH CAN (Chassis CAN) 底盤控制CAN總線

CH CAN總線上一般有以下ECU：

CH CAN負責汽車底盤及4個輪子的制動/穩(wěn)定/轉(zhuǎn)向，由于涉及整車制動/助力轉(zhuǎn)向等, 所以其網(wǎng)絡信號優(yōu)先級也是較高的。

3. Body CAN車身控制總線

Body CAN總線上一般有以下ECU：

Body CAN負責車身上的一些提高舒適性/安全性的智能硬件的管理與控制，其網(wǎng)絡信號優(yōu)先級較低, 因為以上設備都是輔助設備。

4. Info CAN ( Infomercial CAN ) 娛樂系統(tǒng)總線

Info CAN 總線上一般有以下ECU：

Info CAN是輔助可選設備, 所以優(yōu)先級也是較低的，主要負責車身上的一些提高娛樂性的智能硬件的管理與控制。

5. DiagCAN ( Diagnose CAN ) 診斷控制總線

DiagCAN總線主要提供遠程診斷功能，只有一個ECU。

CAN網(wǎng)絡基本構(gòu)成單元ECU節(jié)點，就是車上的智能硬件設備里ECU控制單元。比如ABS（防抱死系統(tǒng)）這個ECU是專門用于車輛制動過程中防止車輪被抱死的一套智能設備。當今汽車越豪華，ECU就越多，智能控制硬件就越多，相對價格就越貴。一般的，一輛車普通的家用轎車都有25個左右ECU。

如下圖，車上某個智能硬件上的ECU（智能電子控制單元）：

由于車上ECU太多，每種ECU作用各不相同，信號傳輸速率(波特率)也不一致。為了更加方便管理這些ECU，我們把以上各類ECU按其功能/波特率分別布置在5條CAN總線上。

CAN網(wǎng)關

CAN網(wǎng)關或叫汽車網(wǎng)關，因為網(wǎng)關不僅處理CAN網(wǎng)絡，還處理LIN網(wǎng)絡。

CAN網(wǎng)關的外形結(jié)構(gòu)：

實際can網(wǎng)關大概有六七十個接線pin腳，每個接線pin腳都有嚴格的定義，要匹配規(guī)定好的can總線或者開關設備，除了剛才涉及的10個can線接線口(5條雙絞線)、2個電源線接線口，還應包括：定速巡航設備的8個接線口、電源管理方面的3個接線口、鑰匙開關(或無鑰匙啟動系統(tǒng))的5個接口、腳踏板的3個接線口、5個LIN接線pin腳、檔位開關的4個接線pin腳等等。

某些汽車廠商可能有更多新的硬件開關設備，電壓電阻開關設備等也都有對應的接線pin腳，且可能預留一些PIN腳以備用。

CAN網(wǎng)關是整個CAN網(wǎng)絡的核心，控制著整車5條CAN總線的各類信號轉(zhuǎn)發(fā)與處理，基本功能包括：

1. 連接不同波特率(傳輸速度)的CAN總線/LIN總線，以實現(xiàn)CAN網(wǎng)絡的網(wǎng)關中繼功能。

2. 診斷報文/非診斷報文轉(zhuǎn)發(fā)。

3. 診斷防火墻管理。

4. 節(jié)點在線監(jiān)控。

5. 巡航控制器開關檢測。

6. 腳踏板位置檢測。

7. 網(wǎng)關休眠與喚醒管理。

8. ECU升級/網(wǎng)關升級。

9. 電壓管理。

CAN網(wǎng)關可以接收任何CAN總線（還有LIN總線）傳來的不同傳輸速率網(wǎng)絡信號，把這些信號按一定的標準處理后，廣播到整車網(wǎng)絡去，如果有ECU訂閱（接收）了這個信號，則ECU將解析信號并做相應的處理。

整車所有ECU基本是以毫秒級或者微妙級的速度在源源不斷的發(fā)送并接收信號，所以網(wǎng)關需要處理并轉(zhuǎn)發(fā)廣播的信號是非常多的且必須要很快處理完的。

實例一、儀表顯示發(fā)動機轉(zhuǎn)速

發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號, 先從PCAN的ECM(發(fā)動機引擎控制模塊)節(jié)點發(fā)出，CAN網(wǎng)關收到后，網(wǎng)關處理后廣播以GW_開頭的ECM信號到其他4條CAN總線上去。

用Vehicle Spy 3 CAN工具查看可以看到以下的信號內(nèi)容：ECAN上的儀表（IPK）節(jié)點訂閱了發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，則會將這個轉(zhuǎn)速信號解析，并顯示到儀表盤去；由于以上信號發(fā)送頻率太快，比如上圖的9.94ms/次，則你就會看到儀表盤上的轉(zhuǎn)速指針一直在不停地偏動。

簡略發(fā)送圖如下：

實例二、安全帶未扣緊，儀表端報警

安全帶未扣緊需要兩個條件：

1.車速大于5

2.安全帶扣未扣（即無電壓信號）

車速一般是PCAN上的ECM(發(fā)動機引擎控制模塊)節(jié)點負責信號管理的。安全帶扣這個設備是BCAN上的BCM(負責天窗、車窗、安全帶扣、雨刮等車身零部件設備…) 節(jié)點負責信號管理的。

即網(wǎng)關收到PCAN上的ECM節(jié)點發(fā)出來的車速信號，并收到了BCAN上的BCM發(fā)出來的安全帶扣電壓值為異常值(比如0)，CAN網(wǎng)關統(tǒng)一處理后轉(zhuǎn)發(fā)并廣播以GW_開頭的信號幀，ECAN上的儀表(IPK)節(jié)點訂閱(接收)了GW_開頭的相關安全帶未扣信號幀, 則會解析報警并顯示到儀表盤去。

如果安全帶扣一直未扣緊，則CAN網(wǎng)關將一直發(fā)送GW_開頭的相關安全帶信號幀，其信號值是安全帶未扣緊，所以車主會聽到一直報警。

直到安全帶扣上，CAN網(wǎng)關繼續(xù)發(fā)送安全帶相關的信號，只是這個時候的信號值是安全帶已扣緊，報警將立馬消失。

總結(jié)

以上只是兩個簡易的案例，實際上，整車所有ECU基本是以毫秒級或者微妙級的速度在源源不斷的發(fā)送并接收信號，所以網(wǎng)關需要處理并轉(zhuǎn)發(fā)廣播的信號是非常多的且必須要很快處理完的。