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CAN总线技术在汽车上的应用 ? 2010-02-08 08:33:29 作者:撰文／ 四川大学制造科学与工程学院 任素云 孙玉峰 来源: 文字大小:[大][中][小] ??? 就像汽车电子技术在20世纪70年代引入集成电路、80年代引入微处理器一样，现在数据CAN总线技术的引入也将是汽车电子技术发展的一个里程碑。 ??? 21世纪以来，汽车上的部件越来越多的由电子控制单元(ECU)控制，如电子燃油喷射装置、防抱制动装置、安全气囊装置等等。随着集成电路及单片机在汽车上的广泛应用，车上的ECU数量也随之增多。因此，若采用传统布线方式，即电线一端与开关相接，另一端与用电设备相通，将导致车上电线数目急剧增加，其质量将会占到总车质量的4%左右。而且，随之增加的复杂电路也会降低车辆的可靠性。为此，一种新的概念——车用控制器局域网络CAN(Controller Area Network)应运而生。 CAN总线技术 ? ??? CAN总线又称作汽车总线，全称为“控制器局域网(Controller Area Network)”，意思是区域网络控制器，它将各个单一的控制单元以某种形式(多为星形)连接起来，形成一个完整的系统。在该系统中，各控制单元都以相同的规则进行数据传输交换和共享，称为数据传输协议。CAN总线最早是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通讯协议。 ? ??? 在工程实际中CAN总线是对汽车中标准的串行数据传输系统的习惯叫法。随着车用电气设备越来越多，从发动机控制到传动系统控制，从行驶、制动、转向系统控制到安全保证系统及仪表报警系统，使汽车电子系统形成一个复杂的大系统，并且都集中在驾驶室控制。另外，随着近年来智能运输系统(ITS)的发展，以3G(GPS、GIS和GSM)为代表的新型电子通讯产品的出现，它对汽车的综合布线和信息的共享交互提出了更高的要求。CAN总线正是为满足这些要求而设计的。 ? ??? CAN总线主要有四部分组成：导线、控制器、收发器和终端电阻。其中导线为由两根普通铜导线绞在一起的双绞线。控制器的作用是对收到和发送的信号进行翻译。收发器负责接受和发送网络上共享的信息。电阻是阻止CAN总线信号产生变化电压的反射，当电阻出现故障，控制单元的信号无效。 CAN总线技术的特点及优点 ? ??? CAN总线技术的特点。CAN作为一种多主总线，支持分布式实时控制的通讯网络，采用了许多新技术及独特的设计，具有可靠性、实时性和灵活性。其特点如下： ? ??? CAN为多主方式工作，网络上任一点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，而不分主从，通讯方式灵活； ? ??? CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在134μs内得到传输； ? ??? CAN只需通过帧滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接受数据，无需专门“调度”； ? ??? CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活； ? ??? CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其它节点的操作不受影响。 ? ??? CAN总线技术的优点。 ? ??? 硬件方案的软件化实现，简化了设计，降低了成本，且在数据更新增加新信息时，只需软件升级即可，扩充性强； ? ??? 控制单元对所传输的信息进行实时检测，具有错误诊断能力和自动恢复能力，节省生产维护成本； ? ??? CAN总线符合国际标准，因此可应用不同型号控制单元间的数据传输； ? ??? 数据共享减少了数据的重复处理，节省成本。如对于具有CAN总线接口的电喷发动机，其它电器可共享其提供的转速、水温、机油压力温度等，可省去额外的水温、油压、油温传感器。 汽车上的CAN总线 ? ??? 由于汽车的很多部分都由独立的电子控制器进行控制，为了将整个电动汽车内各系统统一管理，实现数据共享和相互之间协同工作，利用CAN总线进行数据传递是一个必然的趋势。 ? ??? 目前汽车上的网络连接方式主要采用2条CAN，一条用于驱动系统的高速CAN，速率一般可达到500kb/s，最高可达1000kb/s；另一条用于车身系统低速CAN，速率是100kb/s。 ? ??? 驱动系统CAN(CAN-High，也称动力主线)主要连接对象是发动机控制器(ECU)、ABS控制器、安全气囊控制器等，它们的基本特征都是控制与汽车行驶直接相关的系统。 ? ??? 车身系统CAN(CAN-Low，也称舒适总线)主要连接和控制汽车内外部照明、灯光信号、空调、刮水电机、中央门锁与防盗控制开关、故障诊断系统、组合仪表及其它辅助电器等。 ? ??? 有些高档车辆还有第3条CAN总线，即信息娱乐总