淺析汽車總線技術(shù)
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CAN總線是控制策略驅(qū)動(dòng)的總線，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛本身的控制，而IDB總線則以信息交互、共享為目的。為實(shí)現(xiàn)CAN總線和IDB總線間的信息流動(dòng)以及防止后者對(duì)前者產(chǎn)生影響，在兩總線間增加網(wǎng)關(guān)已經(jīng)成為共識(shí)。圖4為一典型的雙總線結(jié)構(gòu)示意圖。
2．汽車總線技術(shù)的特征
2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)
汽車總線傳輸必須確保以下幾點(diǎn)：傳輸信息的安全；信號(hào)的邏輯“1”明顯區(qū)別于邏輯“0”；異步總線隨機(jī)地傳送數(shù)據(jù)；根據(jù)預(yù)先確定的優(yōu)先權(quán)進(jìn)行總線訪問；競爭解決后獲勝站點(diǎn)能夠訪問總線且繼續(xù)傳輸信息；具有根據(jù)信息內(nèi)容解決總線訪問競爭的能力；總線的功能尋址和點(diǎn)到點(diǎn)尋址能力；節(jié)點(diǎn)在盡量小的時(shí)間內(nèi)成功訪問總線；最優(yōu)化的傳輸速率（波特率）；節(jié)點(diǎn)的故障診斷能力；總線具有一定的可擴(kuò)充性等等。
2.2數(shù)字信號(hào)的編碼
為了保證信息傳輸?shù)目煽啃?，?duì)數(shù)字信號(hào)正確編碼非常重要。汽車局域網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)多采用脈寬調(diào)制（PWM）和不歸零制（NRZ）。PWM作為編碼方案時(shí)，波特率上界為3×105kb/s，用于傳輸速率較低的場合。采用NRZ進(jìn)行信息傳輸，可以達(dá)到1Mb/s，用于傳輸速率較高的場合。
2.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
實(shí)用的汽車局域網(wǎng)是總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如CAN、SAEJ1850、ADVANCED PALMNET等。其優(yōu)點(diǎn)是：電纜短，布線容易；總線結(jié)構(gòu)簡單，又是無源元件，可靠性高；易于擴(kuò)充，增加新節(jié)點(diǎn)只需在總線的某點(diǎn)將其接入，如需增加長度可通過中繼器加入一個(gè)附加段。
2.4總線訪問協(xié)議
汽車總線的訪問協(xié)議一般為爭用協(xié)議，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能獨(dú)立決定信息幀的發(fā)送。如果同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，就會(huì)出錯(cuò)，這就要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)有能力判斷沖突是否發(fā)生，發(fā)生沖突時(shí)按某個(gè)規(guī)律等待隨機(jī)時(shí)間間隔后重發(fā)，以避免再發(fā)生沖突。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所使用的防沖突監(jiān)聽措施多為載波監(jiān)聽多路訪問，如CAN、SAEJ1850、ADVANCED、PALMNET等都采用的是：載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)+無損仲裁（CSMA/CD+NDA）。
二、 汽車CAN總線
CAN總線是德國BOSCH公司在20世紀(jì)80年代初，為了解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。它的短幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、非破壞性總線性仲裁技術(shù)以及靈活的通訊方式適應(yīng)了汽車的實(shí)時(shí)性和可靠性要求。
汽車CAN總線的技術(shù)背景來源于工業(yè)現(xiàn)場總線和計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)這樣非常成熟的技術(shù)，因此具有很高的可靠性，抗干擾性。
1．CAN總線的特點(diǎn)
CAN作為一種多主總線，支持分布式實(shí)時(shí)控制的通訊網(wǎng)絡(luò)。其通訊介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)用中，總線的位速率最大可達(dá)1Mbit/s。CAN總線屬于總線式串行通訊網(wǎng)絡(luò)，由于其采用了許多新技術(shù)及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，與一般的通訊總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通訊具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。其特點(diǎn)可以概括如下：
1) CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無需站地址等節(jié)點(diǎn)信息。利用這一點(diǎn)可方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。
2) CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)最多可在134us內(nèi)得到傳輸。
3) CAN采用非破壞性總線性仲裁技術(shù)，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)較低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間。尤其是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況（以太網(wǎng)則可能）。
4) CAN只需通過幀濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接受數(shù)據(jù)，無需專門的“調(diào)度”。 脈寬調(diào)制相關(guān)文章:脈寬調(diào)制原理 雙絞線傳輸器相關(guān)文章:雙絞線傳輸器原理
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