更高要求的汽車CAN總線技術(shù)通訊方式

隨著車用電氣設(shè)備越來(lái)越多，從發(fā)動(dòng)機(jī)控制到傳動(dòng)系統(tǒng)控制，從行駛、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制到安全保證系統(tǒng)及儀表報(bào)警系統(tǒng)，從電源管理到為提高舒適性而作的各種努力，使汽車電氣系統(tǒng)形成一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，并且都集中在駕駛室控制。另外，隨著近年來(lái)ITS的發(fā)展，以3G（GPS、GIS和GSM）為代表的新型電子通訊產(chǎn)品的出現(xiàn)，它對(duì)汽車的綜合布線和信息的共享交互提出了更高的要求。

從布線角度分析，傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)大多采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單一通信方式，相互之間少有聯(lián)系，這樣必然造成龐大的布線系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛采用傳統(tǒng)布線方法的高檔汽車中，其導(dǎo)線長(zhǎng)度可達(dá)2000米，電氣節(jié)點(diǎn)達(dá)1500個(gè)，而且，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，該數(shù)字大約每十年增長(zhǎng)1倍，從而加劇了粗大的線束與汽車有限的可用空間之間的矛盾。無(wú)論從材料成本還是工作效率看，傳統(tǒng)布線方法都將不能適應(yīng)汽車的發(fā)展。下圖1、圖2分別為相同節(jié)點(diǎn)的傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式和使用CAN總線的通訊方式，從圖可以直觀地比較線束的變化（圖中節(jié)點(diǎn)之間的連線僅表示節(jié)點(diǎn)間存在的信息交換，并不代表線束的多少）。

圖1 傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)通訊方式

圖2 CAN總線通訊方式

電控燃油噴射系統(tǒng)、電控傳動(dòng)系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、防滑控制系統(tǒng)（ASR）、廢氣再循環(huán)控制、巡航系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)。為了滿足各子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，有必要對(duì)汽車公共數(shù)據(jù)實(shí)行共享，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車輪轉(zhuǎn)速、油門踏板位置等。但每個(gè)控制單元對(duì)實(shí)時(shí)性的要求是因數(shù)據(jù)的更新速率和控制周期不同而不同的。這就要求其數(shù)據(jù)交換網(wǎng)是基于優(yōu)先勸競(jìng)爭(zhēng)的模式，且本身具有較高的通信速率，CAN總線正是為滿足這些要求而設(shè)計(jì)的。

美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）車輛網(wǎng)絡(luò)委員會(huì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SAE J2057將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)劃分為A、B、C三類，為了直觀地說(shuō)明其網(wǎng)絡(luò)劃分，這里圖3表示。

從通訊速度角度分析，隨著車載多媒體和辦公設(shè)備在車輛應(yīng)用方面的快速發(fā)展，一種新型總線——IDB已經(jīng)出現(xiàn)，世界各大汽車生產(chǎn)商對(duì)此非常關(guān)注，紛紛出臺(tái)相應(yīng)的研究計(jì)劃?，F(xiàn)在已經(jīng)存在能夠?qū)?dǎo)航、GPS、電話、音響、電視、DVD等進(jìn)行信息綜合的雙總線（OEM總線+IDB）樣車，這些裝置之間需要頻繁地通訊，而且信息量巨大，原有的CAN總線或J1850總線無(wú)法滿足這些裝置間的通訊要求，因?yàn)閭鬏數(shù)乩硇畔ⅲ℅I）、數(shù)字音頻信息或車輛位置信息至少需要5Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)速度，IDB-1394可以支持100、200、400Mbit/s的通訊速度，完全可以滿足高速通訊的網(wǎng)絡(luò)需求。

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。

早在80年代，眾多國(guó)際知名的汽車公司就積極致力于汽車總線技術(shù)的研究及應(yīng)用，如博世的CAN、SAE的J1850、馬自達(dá)的PALMNET、德國(guó)大眾的ABUS、美國(guó)商用機(jī)器的AUTOCAN、ISO的VAN等。目前，國(guó)外的汽車總線技術(shù)已經(jīng)成熟，采用總線系統(tǒng)的車輛有BENZ、BMW、RORSCHE、ROLLSROYCE、JAGUAR、VOLVO等。國(guó)內(nèi)完全引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的奧迪A6車型已于2000年起采用總線替代原有線束，帕薩特B5、BORA、POLO、FIAT PALIO和SIENA等車型也都不同程度地使用了總線技術(shù)。此外，部分高檔客車、工程機(jī)械也都開始應(yīng)用總線技術(shù)。