車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及CAN協(xié)議的應(yīng)用分析
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1.1 汽車電子技術(shù)的發(fā)展提出了網(wǎng)絡(luò)化的要求
現(xiàn)代社會(huì)對(duì)汽車各方面的要求不斷提高，這些要求包括：極高的主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性；乘坐的舒適性；駕駛與使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽車設(shè)計(jì)中運(yùn)用計(jì)算機(jī)微處理器及其電控技術(shù)是滿足這些要求的最好方法，而且已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用。目前這些系統(tǒng)有：ABS（防抱系統(tǒng)）、EMS（發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)）、多功能數(shù)字化儀表、主動(dòng)懸架、導(dǎo)航系統(tǒng)、電子防盜系統(tǒng)、自動(dòng)空調(diào)和自動(dòng)CD 機(jī)等。這些系統(tǒng)由多個(gè)電控單元相互連接而成，可分為控制器、傳感器、執(zhí)行器等。同時(shí)各個(gè)系統(tǒng)之間也互相連接，進(jìn)行著越來越多的數(shù)據(jù)交換。這樣就需要使用大量的線束和插接器來實(shí)現(xiàn)互連，進(jìn)行它們之間的數(shù)據(jù)交換。隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，這種需求的增長(zhǎng)是驚人的。圖1 給出了它的增長(zhǎng)情況。
圖1
1.2 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用要求
車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立可參考現(xiàn)有的局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，但又有較大的不同，尤其是使用環(huán)境不同于一般局域網(wǎng)，其要求更加苛刻。一般汽車內(nèi)（主要是機(jī)艙內(nèi)）：溫度變化大，可達(dá)－45℃～100℃；汽車在行駛中可能出現(xiàn)較大的振動(dòng)；點(diǎn)火噴射系統(tǒng)等的裝置也會(huì)帶來較大的電磁干擾；同時(shí)對(duì)一些電控系統(tǒng)如EMS、ABS 等的信息傳遞要求迅速及時(shí)。另外由于涉及安全性的考慮，要求網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有很好的可靠性。
這就要求網(wǎng)絡(luò)除了采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方式外，必須具有極好的抗干擾能力；系統(tǒng)自身的健壯性；極強(qiáng)的差錯(cuò)檢測(cè)和處理能力；信息傳輸實(shí)時(shí)性要求；同時(shí)具備故障的診斷和處理能力等。另外考慮到成本因素，要求其控制接口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于配置。
1.3 車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀
眾多的國(guó)際知名公司早在20 世紀(jì)80 年代就積極致力于汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究及應(yīng)用。到目前為止已形成了多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，如：SAE（汽車工程師協(xié)會(huì)）的J1850 和J1939、德國(guó)大眾的ABUS、法國(guó)PSA 的VAN、美國(guó)商用機(jī)器的AutoCAN、德國(guó)BOSCH的CAN 等等。
近幾年，在歐洲和美國(guó)推出的車型基本上都配備了一個(gè)、兩個(gè)甚至多個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，不光高檔車裝備有，甚至低檔經(jīng)濟(jì)型車也有。日本的汽車公司也開始逐步使用車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
我國(guó)近一兩年和歐洲同步推出的幾款車型也裝備了汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),如：神龍汽車有限公司去年推出的“畢加索”轎車裝備了VAN 網(wǎng)、明年即將推出的“薩拉”N7 轎車將裝備VAN 和CAN 混合網(wǎng)、后年推出的“標(biāo)致307”系列車將采用FullCAN 網(wǎng)系統(tǒng)；一汽大眾的“寶來”轎車在動(dòng)力系統(tǒng)和舒適系統(tǒng)中裝備了兩套速率不同的CAN 網(wǎng)；上海大眾的“波羅”也裝備了CAN 網(wǎng)。
正如一些汽車專家認(rèn)為的：就像汽車電子技術(shù)在上世紀(jì)70 年代引入集成電路、80 年代引入微處理器一樣，近十年來車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的引入也將是汽車電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。
2 CAN 網(wǎng)逐漸發(fā)展成為車載網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
2.1 CAN 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的產(chǎn)生和發(fā)展
1986 年2 月，Robert Bosch 公司在SAE 年會(huì)上介紹了一種新型的串行總線系統(tǒng)—CAN（Controller Area Network）。根據(jù)這個(gè)CAN 協(xié)議，在1987 年中期，Intel 開發(fā)了首個(gè)CAN 控制器—82526。不久，Philips半導(dǎo)體也推出了82C200。這兩種CAN 控制器在報(bào)文過濾和控制上有許多的不同。Philips 半導(dǎo)體的方式叫BasicCAN；Intel 的方式叫FullCAN，由此后的不斷發(fā)展，從而形成了FullCAN 和BasicCAN 兩大陣營(yíng)。
在20 世紀(jì)90 年代初，Bosch CAN 規(guī)范（CAN 2.0）被提交給了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織。經(jīng)過討論，應(yīng)一些法國(guó)主要汽車商的要求，包含了吸收一些VAN 網(wǎng)（Vehicle Area Network）的內(nèi)容。并于1993 年11 月出版了正式的CAN 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898。從此CAN 協(xié)議被廣泛的用于各類自動(dòng)化控制領(lǐng)域。在1992 年，奔馳公司首先在他們的高級(jí)轎車上使用了CAN 技術(shù)。這是CAN 技術(shù)在車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的首次實(shí)際使用。
評(píng)論