[讲稿]汽车CANBUS总线
什么是汽车CANBUS总线
1、汽车CAN总线技术概述
CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO国际标准化的串行通信
协议
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。
在当前的汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的
要求
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,各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同,由多条总线构成的情况很多,线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN,进行大量数据的高速通信”的需要,1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。 此后,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化,现在在欧洲已是汽车网络的标准协议,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
CAN的发展背景及其应用情况
2、CAN的起源
现代社会对汽车的要求不断提高,这些要求包括:极高的主动安全性和被动安全性;乘坐的舒适性;驾驶与使用的便捷和人性化;尤其是低排放和低油耗的要求等。
在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些要求的最好
方法
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,而且已经
得到了广泛的运用。目前这些系统有:ABS(防抱系统)、EBD(制动力分配系统)、EMS(发动机管理系统)、多功能数字化仪表、主动悬架、导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD 机等。
汽车电子技术发展的特点:
汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展到综合控制,如点火时刻、燃油喷射、怠速控制、排气再循环。
电子技术从发动机控制扩展到汽车的各个组成部分,如制动防抱死系统、自动变速系统、信息显示系统等。
从汽车本身到融入外部社会环境。
3、现代汽车电子技术的分类
单独控制系统:由一个电子控制单元(ECU)控制一个工作装置或系统的电子控制系统,如发动机控制系统、自动变速器等。
集中控制系统:由一个电子控制单元(ECU)同时控制多个工作装置或系统的电子控制系统。如汽车底盘控制系统。
控制器局域网络系统(CAN总线系统):由多个电子控制单元(ECU)同时控制多个工作装置或系统,各控制单元(ECU)的共用信息通过总线互相传递。
4、汽车发展带来的问题
汽车电子技术的发展,汽车上电子装置越来越多,汽车的整体布置空间缩小 传统电器设备多为点到点通信,导致了庞大的线束
大量的连接器导致可靠性降低。
粗大的线束与汽车中有限的可用空间之间的矛盾越来越尖锐,电缆的体积、可靠性和重量成为越来越突出的问题,而且也成为汽车轻量化和进一步电子化的最大
障碍,汽车的制造和安装也变得非常困难。
存在冗余的传感器。
图一
从布线角度
分析
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,传统的电气系统大多采用点对点的单一通信方式,相互之间少有联系,这样必然需要庞大的布线系统。据统计,一辆采用传统布线方法的高档汽车中,其导线长度可达2 000 m,电气节点达1 500个,而且根据统计,该数字大约每10年增长1倍,从而加剧了粗大的线束与汽车有限的可用空间之间的矛盾。无论从材料成本还是工作效率看,传统布线方法都将不能适应汽车的发展。
5、车用网络发展原因
电子技术发展----线束增加
线控系统(X-BY-WIRE)
计算机网络的广泛应用
智能交通系统的应用
图二
图三
在该例中,共需要5条数据线进行数据传递也就是说,每项信息都需要一个独立的数据线
图四
各控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换——CAN数据总线
图五
在汽车内部采用基于总线的网络结构,可以达到信息共享,减少布线,降低成本,以及提高总体可靠性目的。
CAN 数据总线网络
图六