汽車總線系統(tǒng)的研究與發(fā)展

　　汽車總線系統(tǒng)的研究與發(fā)展可以分為三個階段：第一階段是研究汽車的基本控制系統(tǒng)(也稱舒適總線系統(tǒng))，如照明、電動車窗、中央集控鎖等。第二階段是研究汽車的主要控制系統(tǒng)(也稱動力總線系統(tǒng))，如電噴ECU控制系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)、自動變速箱等。第三階段是研究汽車各電子控制系統(tǒng)之間的綜合、實時控制和信息反饋。

　　按照我國汽車電子技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，進入21世紀后轎車電子技術(shù)可達國外90年代水平，為了縮短同國外轎車技術(shù)水平的差距，提高自身的競爭力，單純靠技術(shù)引進不利于發(fā)展，消化、吸收、研究和開發(fā)自己的汽車總線與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)勢在比行。目前我國的汽車總線研究和應(yīng)用尚處起步階段，而且汽車總線的應(yīng)用趨勢明顯，現(xiàn)在介入該研究正是大好時機。歡迎轉(zhuǎn)載，本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)(www.elecfans.com) 。

　　汽車總線的研究重點

　　由于我國的車型以歐美車型為主，且歐美車型又以CAN總線為主流，目前國內(nèi)使用總線技術(shù)的車型幾乎全部使用CAN總線，因此汽車總線的研發(fā)應(yīng)該結(jié)合國內(nèi)外實際情況選用CAN總線。

　　CAN符合ISO/OSI的參考模型，但只規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議，其應(yīng)用層的協(xié)議需要用戶自己定義。支持CAN低層協(xié)議的芯片有許多，既有在片的MCU，也有片外的CAN控制器。用戶自己開發(fā)的應(yīng)用層協(xié)議也有很多，如AB公司定義的DEVICENET協(xié)議就是CAN協(xié)議基礎(chǔ)上的應(yīng)用層協(xié)議，Honeywell公司推出的SDS總線也是在CAN的基礎(chǔ)上定義了自己的應(yīng)用層。可見，汽車CAN總線的研究重點是：針對具體的車型開發(fā)ECU的硬件和應(yīng)用層的軟件，并構(gòu)成車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。

　　關(guān)鍵技術(shù)

　　利用CAN總線構(gòu)建一個車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題有：

　　1)總線傳輸信息的速率、容量、優(yōu)先等級、節(jié)點容量等技術(shù)問題;2)高電磁干擾環(huán)境下的可靠數(shù)據(jù)傳輸;3)確定最大傳輸時的延時大小;4)網(wǎng)絡(luò)的容錯技術(shù);5)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和故障診斷功能;

　　總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概述

　　隨著汽車電控系統(tǒng)性能的提升，尤其是控制器芯片和軟件性能的提升，汽車總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅可以共享信息、節(jié)省線束，還能提供更豐富的軟件功能，以提升產(chǎn)品的價值和競爭力，滿足汽車可靠性、舒適性等方面的需求。與這些功能相對應(yīng)的總線技術(shù)包括：

　　網(wǎng)絡(luò)管理：控制器通過網(wǎng)絡(luò)管理監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)通信故障，立即采取失效處理。網(wǎng)絡(luò)管理的睡眠和喚醒功能可以協(xié)調(diào)各個控制器的電源管理，從而減少車輛停放時的蓄電池電量消耗。

　　診斷：診斷不僅可以讀取故障碼，還能實現(xiàn)下線配置及檢測、程序下載兩項重要功能。自動化的下線配置及檢測功能可以快速和全面地配置和檢測控制器的功能(例如車窗零位配置和防夾檢測)，從而確保汽車出廠質(zhì)量，加快生產(chǎn)線節(jié)拍。通過程序下載功能，整車廠可以在4S店刷新控制器的軟件，從而減少因軟件缺陷造成的召回成本。

　　測量與標定：在新車型開發(fā)過程中，采用測量與標定技術(shù)的快速控制原型控制器，可以通過計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實時、便捷地調(diào)整控制參數(shù)和算法，這使得開發(fā)周期和成本大幅度減少。歐洲、美國和日本的新能源汽車開發(fā)，普遍采用了這項技術(shù)。

　　國外的通用、福特、大眾等，以及國內(nèi)的一汽、東風(fēng)、上汽、長安、廣汽、奇瑞等整車廠將總線技術(shù)整合為一個通用化的網(wǎng)絡(luò)平臺，應(yīng)用于高、中、低各類車型，以此減小網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的變動，增加軟件的復(fù)用度，降低開發(fā)成本。整車廠的網(wǎng)絡(luò)平臺由網(wǎng)絡(luò)標準、測試規(guī)范和協(xié)議棧(網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的嵌入式軟件)組成。商用車的網(wǎng)絡(luò)平臺遵照SAEJ1939;乘用車的網(wǎng)絡(luò)平臺，整車廠各有特色，但越來越多的整車廠采用國際標準，從而共享供應(yīng)商資源。同時，越來越多的供應(yīng)商選擇由專業(yè)公司開發(fā)協(xié)議棧，從而減少開發(fā)人力和周期。歡迎轉(zhuǎn)載，本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)(www.elecfans.com)

　　總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)流程

　　網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)建和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)采用V模式開發(fā)流程，如下圖所示。V模式定義了一套清晰有效的開發(fā)流程：整車廠從系統(tǒng)需求到部件需求，完成系統(tǒng)需求規(guī)范和部件需求規(guī)范的制定，并將部件需求規(guī)范下達給供應(yīng)商;供應(yīng)商完成部件開發(fā)后，整車廠再從部件測試到系統(tǒng)測試，在多輪樣件和樣車上完成集成和驗證。

　　總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

　　目前，乘用車的典型拓撲結(jié)構(gòu)如下圖所示。商用車的典型拓撲結(jié)構(gòu)與乘用車類似，但是由于某些商用車將早期技術(shù)與最新技術(shù)同時使用，所以它們的拓撲結(jié)構(gòu)存在多個網(wǎng)關(guān)，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。

　　此外，2008年MOST總線的速率上升到150Mbit/s，2009年寶馬7系列車已經(jīng)采用FlexRay總線?？梢灶A(yù)見，在不遠的將來，MOST和FlexRay將替代現(xiàn)在的信息娛樂CAN網(wǎng)絡(luò)和動力CAN網(wǎng)絡(luò)。