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)先勸競爭的模式,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、德國大眾的ABUS、美國商用機(jī)器的AUTOCAN、ISO的VAN等。目前,國外的汽車總線技術(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)。
評(píng)論