汽車總線系統(tǒng)

汽車總線系統(tǒng)

藍(lán)海汽修學(xué)校為什么采用數(shù)據(jù)總線我們知道，汽車每個電腦之間有許多信號需要傳遞，一個信號需要兩條導(dǎo)線構(gòu)成回路，雖然所有信號的對地端可以采用一條公共導(dǎo)線，但隨著傳遞信號的增多會使兩塊電腦之間連接線的數(shù)量越來越多，這樣會帶來電控單元針腳數(shù)增多、線路制作復(fù)雜、故障率增加、維修困難。

2什么是數(shù)據(jù)總線一輛汽車不管有多少塊電控單元，不管信息容量有多大，每臺電控單元都引出兩條線共同接在兩個節(jié)點(diǎn)上，這兩條導(dǎo)線就稱作數(shù)據(jù)總線。以前各電控單元之間好比有許多人騎著自行車來來往往，現(xiàn)在是這些人乘坐公共汽車，公共汽車可以運(yùn)輸大量乘客，故數(shù)據(jù)總線亦稱BUS線3什么是CAN協(xié)議電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用電子語言來說話，各電控單元必須使用和解讀相同的電子語言，這種語言稱“協(xié)議”，汽車電腦網(wǎng)絡(luò)常見的傳輸協(xié)議有數(shù)種。寶來車裝用博世公司產(chǎn)品，數(shù)據(jù)總線采用CAN協(xié)議，這個協(xié)議是由福特、Internet、博世公司共同開發(fā)的高速汽車通信協(xié)議。CAN是ControllerAreaNetwork（控制單元區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）的縮寫，意思是控制單元通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)總線與其它部件組合在一起就成為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：a、將傳感器信號線減至最少，使更多的傳感器信號進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳遞；b、電控單元和電控單元插腳最小化應(yīng)用，節(jié)省電控單元的有限空間；c、如果系統(tǒng)需要增加新的功能，只需軟件升級即可；d、各電控單元對所連接的CAN總線進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，如出現(xiàn)故障該電控單元會存儲故障碼；e、CAN數(shù)據(jù)總線符合國際標(biāo)準(zhǔn)，便于一輛車上不同廠家生產(chǎn)的電控單元進(jìn)主要車載網(wǎng)絡(luò)基本情況CAN（ControllerAreaNetwork)Controller：控制器

Area：區(qū)域Network：網(wǎng)絡(luò)車身/動力傳動系統(tǒng)控制用協(xié)議，最有可能成為世界標(biāo)準(zhǔn)的車用協(xié)議通信速度：1Mbit/sVANVAN(VehicleAreaNetwork)車用系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議，以法國為中心通信速度：1Mbit/s開發(fā)單位：ISOMOSTMOST(MediaOrientedSystemTransport)Media：媒體

Oriented：導(dǎo)向System：系統(tǒng)Transport：傳輸信息系統(tǒng)通信協(xié)議以歐洲為中心，由克萊斯勒與BMW公司推動通信速度：22.5Mbit/sLINLIN（localinterconnectnetwork)Local：局部

Interconnect：互聯(lián)Network：網(wǎng)絡(luò)車身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議通信速度：10.4—41.6Kbit/s低成本串行通信系統(tǒng)，單線連接Byteflight重視安全、按用途分類的控制用LAN協(xié)議通信速度：10Mbit/sBWM公司FlexRay重視安全、按用途分類的控制用LAN協(xié)議通信速度：5Mbit/sBMW公司Daimler-Chrysler總線系統(tǒng)構(gòu)成1.控制單元2.數(shù)據(jù)總線3.網(wǎng)絡(luò)4.架構(gòu)5.通信協(xié)議6.網(wǎng)關(guān)AudiC6數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)C5網(wǎng)絡(luò) 21個聯(lián)網(wǎng)控制單元 3個總線系統(tǒng) 通過K線和L線診斷C6聯(lián)網(wǎng) 最多81個控制單元 18個總線系統(tǒng) 通過CAN總線進(jìn)行診斷C6AudiC6數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)AnzeigeeinheitimSchalttafeleinsatzJ285DiagnoseanschlussT16Türsteuerger?t,FahrerseiteJ386Türsteuerger?t,BeifahrerseiteJ387Türsteuerger?t,hintenlinksJ388Türsteuerger?t,hintenrechtsJ389SitzverstellungJ136Sitzverstellung,BeifahrerJ521Multifunktions-lenkradJ453KomfortsystemJ393AlarmhornH12Innenraum-überwachungG273Bordnetz2J520BordnetzJ519WischermotorJ400SensorfürRegen-/LichterkennungG397Reifendruck-überwachungJ502ClimatronicJ255Frischluftgebl?seJ126Anh?nger-erkennungJ345Energie-managementJ644EinparkhilfeJ446ZusatzheizungJ364SendervornelinksG431SendervornerechtsG432SenderhintenlinksG433SenderhintenrechtsG434AntennehintenR96Zugang-undStartberechtigungJ518SchalterfürZugang-undStartberechtigungE415Antennen-Einlese-EinheitfürschlüsselloseZugangsberechtigungJ723ElektrischePark-undHandbremseJ540AutomatischesGetriebeJ217NiveauregelungJ197NOXSensorJ583Motorelektronik1J623ABSmitEDSJ104GeberfürDrehrateG202Leuchtweiten-regelungJ431LeistungsmodulScheinwerferrechtsJ668LeistungsmodulScheinwerferlinksJ667Lenkwinkel-sensorG85Lenks?ulen-elektronikJ527AirbagJ234Sitzbelegungs-erkennungJ706CD-WechslerR41Anzeige-undBedieneinheitfürInformation,vornJ523Verst?rkerDSPJ525NavigationJ401TV-TunerR78Sende-undEmpfangsger?tfürTelefon,R36RadiomodulRSpracheingabeJ507Telefon/TelematikJ526Bedienh?rerfürTelefonR37DiagnoseinterfacefürDatenbusJ533Abstands-regelungJ428CANKomfortCANAbstandsregelungCANKombiCANAntriebCANDiagnoseMOSTLINdiverseSubbussystemeGeberK?ltemitteldruckK?ltemitteltemperaturG395AudiC6數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)舒適系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)/診斷接口J533門控制單元副司機(jī)側(cè)J387能量管理系統(tǒng)J644門控制單元右后J389座椅調(diào)節(jié)副司機(jī)側(cè)J521掛車識別J345駐車輔助J446進(jìn)入/啟動授權(quán)

J518駐車加熱

J364整車電器控制單元2J520門控制單元司機(jī)側(cè)

J386門控制單元左后J388座椅調(diào)節(jié)司機(jī)側(cè)

J136警報(bào)喇叭H12雨滴光強(qiáng)傳感器G397冷卻液壓力和溫度傳感器

G395發(fā)送器

左后G433發(fā)送器

左前

G431雨刷電機(jī)

J400室內(nèi)監(jiān)控G273多功能方向盤J453新鮮空氣鼓風(fēng)機(jī)J126發(fā)送器右后

G434發(fā)送器

右前

G432整車電器控制單元1J519自動空調(diào)

J255舒適系統(tǒng)中央控制單元J393轉(zhuǎn)向柱電器J527輪胎氣壓監(jiān)控J502后部天線

R96舒適CAN總線LIN總線寶馬E85CAN通信技術(shù)概述CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。由于其高性能、高可靠性、及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，CAN越來越受到人們的重視。國外已有許多大公司的產(chǎn)品采用了這一技術(shù)。CAN最初是由德國的BOSCH公司為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的?，F(xiàn)代汽車越來越多地采用電子裝置控制，如發(fā)動機(jī)的定時、注油控制，加速、剎車控制(ASC)及復(fù)雜的抗鎖定剎車系統(tǒng)(ABS)等。由于這些控制需檢測及交換大量數(shù)據(jù)，采用硬接信號線的方式不但煩瑣、昂貴，而且難以解決問題，采用CAN總線上述問題便得到很好地解決。CAN總線特點(diǎn)CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級判別等項(xiàng)工作。

CAN總線特點(diǎn)如下：（1）可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點(diǎn)均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。（2）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（信息）可分成不同的優(yōu)先級,可以滿足不同的實(shí)時要求。

（3）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。CAN總線特點(diǎn)（4）可以點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。（5）直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率5Kbps以下）。（6）通信速率最高可達(dá)1MB/s（此時距離最長40m）。（7）節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個。（8）采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個。（9）每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低。（10）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價(jià)的雙絞線即可，無特殊要求。（11）

節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響CAN的發(fā)展背景及其應(yīng)用情況CAN的起源

現(xiàn)代社會對汽車的要求不斷提高，這些要求包括：極高的主動安全性和被動安全性；乘坐的舒適性；駕駛與使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽車設(shè)計(jì)中運(yùn)用微處理器及其電控技術(shù)是滿足這些要求的最好方法，而且已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用。目前這些系統(tǒng)有：ABS（防抱系統(tǒng)）、EBD（制動力分配系統(tǒng)）、EMS（發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)）、多功能數(shù)字化儀表、主動懸架、導(dǎo)航系統(tǒng)、電子防盜系統(tǒng)、自動空調(diào)和自動CD機(jī)等汽車電子技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)：汽車電子控制技術(shù)從單一的控制逐步發(fā)展到綜合控制，如點(diǎn)火時刻、燃油噴射、怠速控制、排氣再循環(huán)。電子技術(shù)從發(fā)動機(jī)控制擴(kuò)展到汽車的各個組成部分，如制動防抱死系統(tǒng)、自動變速系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)等。從汽車本身到融入外部社會環(huán)境?，F(xiàn)代汽車電子技術(shù)的分類：

單獨(dú)控制系統(tǒng)：由一個電子控制單元（ECU）控制一個工作裝置或系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)，如發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、自動變速器等。集中控制系統(tǒng)：由一個電子控制單元（ECU）同時控制多個工作裝置或系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)。如汽車底盤控制系統(tǒng)。控制器局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CAN總線系統(tǒng)）：由多個電子控制單元（ECU）同時控制多個工作裝置或系統(tǒng)，各控制單元（ECU）的共用信息通過總線互相傳遞。帶有三個中央控制單元的車

帶有三個中央控制單元和總線系統(tǒng)的車帶有三個中央控制單元的CAN驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)

車用網(wǎng)絡(luò)發(fā)展原因電子技術(shù)發(fā)展----線束增加線控系統(tǒng)（X-BY-WIRE）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用汽車發(fā)展帶來的問題（1）汽車電子技術(shù)的發(fā)展汽車上電子裝置越來越多汽車的整體布置空間縮?。?）傳統(tǒng)電器設(shè)備多為點(diǎn)到點(diǎn)通信導(dǎo)致了龐大的線束（3）大量的連接器導(dǎo)致可靠性降低。

粗大的線束與汽車中有限的可用空間之間的矛盾越來越尖銳，電纜的體積、可靠性和重量成為越來越突出的問題，而且也成為汽車輕量化和進(jìn)一步電子化的最大障礙，汽車的制造和安裝也變得非常困難。（4）存在冗余的傳感器。Volvo汽車近三十年來線束增長的情況車用網(wǎng)絡(luò)：通過總線將汽車上的各種電子裝置與設(shè)備連成一個網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)相互之間的信息共享，既減少了線束，又可更好地控制和協(xié)調(diào)汽車的各個系統(tǒng)，使汽車性能達(dá)到最佳。汽車網(wǎng)絡(luò)化的優(yōu)點(diǎn)布線簡單，設(shè)計(jì)簡化，節(jié)約銅材，降低成本。可靠性提高，可維護(hù)性大為提高實(shí)現(xiàn)信息共享，提高汽車性能滿足現(xiàn)代汽車電子設(shè)備種類功能越來越多的要求總之，使用汽車網(wǎng)絡(luò)不僅可以減少線束，而且能夠提高各控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，減少冗余的傳感器及相應(yīng)的軟硬件配置，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的資源共享，便于集中實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的在線故障診斷。

CAN技術(shù)的發(fā)展20世紀(jì)80年代，Bosch的工程人員開始研究用于汽車的串行總線系統(tǒng)，因?yàn)楫?dāng)時還沒有一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能完全滿足汽車工程的要求。參加研究的還有Mercedes-Benz公司、Intel公司，還有德國兩所大學(xué)的教授。1986年，Bosch在SAE（汽車工程人員協(xié)會）大會上提出了CAN

1987年，INTEL就推出了第一片CAN控制芯片—82526；隨后Philips半導(dǎo)體推出了82C200。1993年，CAN的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898公布從此CAN協(xié)議被廣泛的用于各類自動化控制領(lǐng)域1992年，CIA（CANinAutomation）用戶組織成立，之后制定了第一個CAN應(yīng)用層“CAL”。

1994年開始有了國際CAN學(xué)術(shù)年會（ICC）。1994年美國汽車工程師協(xié)會以CAN為基礎(chǔ)制定了SAEJ1939標(biāo)準(zhǔn)，用于卡車和巴士控制和通信網(wǎng)絡(luò)。到今天，幾乎每一輛歐洲生產(chǎn)的轎車上都有CAN；高級客車上有兩套CAN，通過網(wǎng)關(guān)互聯(lián)；1999年一年就有近6千萬個CAN控制器投入使用；2000年銷售1億多CAN的芯片；2001年用在汽車上的CAN節(jié)點(diǎn)數(shù)目超過1億個。但是轎車上基于CAN的控制網(wǎng)絡(luò)至今仍是各大公司自成系統(tǒng)，沒有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。基于CAN總線的汽車電器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)目前汽車上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用2條CAN：

一條用于驅(qū)動系統(tǒng)的高速CAN，速率達(dá)到500kb/s。主要面向?qū)崟r性要求較高的控制單元，如發(fā)動機(jī)、電動機(jī)等

另一條用于車身系統(tǒng)的低速CAN，速率是100kb/s。主要是