CAN總線技術在汽車車身控制中的應用

1.引言

20世紀80年代以來，隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應用， 汽車上電子控制單元越來越多，例如電子燃油噴射裝置、防抱死制動裝置（ABS）、安全氣囊裝置、電控門窗裝置和主動懸架等等。在這種情況下，如果仍采用常規的布線方式，即電線一端與開關相接，另一端與用電設備相通，將導致車上電線數目急劇增加，使得電線的質量占整車質量的4％左右。另外，電控系統的增加雖然提高了轎車的動力性、經濟性和舒適性，但隨之增加的復雜電路也降低了車輛的可靠性，增加了維修的難度。為此，改革汽車電氣技術的呼聲日益高漲。因此，一種新的概念——車用控制器局域網絡CAN應運而生。

2.CAN簡介

CAN是控制器局域網絡(Controller Area Network)的簡稱，它是由德國的Bosch公司及幾個半導體生產商開發出來的，CAN 總線是一種串行多主站控制器局域網總線。它具有很高的網絡安全性、通訊可靠性和實時性,簡單實用,網絡成本低。特別適用于汽車計算機控制系統和環境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業環境。

3.CAN總線技術特點

CAN總線可有效支持分布式控制或實時控制，通信介質可以是雙絞線，同軸電纜或光纖，其主要特點是：

（1）CAN總線為多主站總線，各節點可在任意時刻向網絡上的其他節點發送信息，不分主從，通信靈活

（2）CAN總線采用獨特的非破壞性總線仲裁技術，優先級高的節點優先傳送數據，可滿足實時性要求

（3）CAN總線具有點對點、一點對多點及全局廣播傳送數據的功能

（4）CAN總線采用短幀結構，每幀有效字節數最多為8個，數據傳輸時間短，并有CRC及其他校驗措施，數據出錯率極低

（5）CAN總線上某一節點出現嚴重錯誤時，可自動脫離總線，而總線上的其他操作不受影響

（6）CAN總線系統擴充時，可直接將新節點掛在總線上，因而走線少，系統擴充容易，改型靈活

（7）CAN總線最大傳輸速率可達1Mb/s（此時通信距離最長為40m），直接通信距離最遠可達10km（速率5kbps以下）

（8）CAN總線上的節點數主要取決于總線驅動電路。在標準幀（11位報文標識符）可達110個，而在擴展幀（29位報文標識符）其個數幾乎不受限制。


4.CAN總線技術在汽車中的應用優勢

CAN總線技術在汽車中的應用具有以下優勢：

（1）信息共享

采用CAN總線技術可以實現各ECU之間的信息共享，減少不必要的線束和傳感器。例如具有CAN總線接口的電噴發動機，其它電器可共享其提供的轉速、水溫、機油壓力、機油溫度、油量瞬時流速等，這樣一方面可省去額外的水溫、油壓、油溫傳感器，另一方面可以將這些數據顯示在儀表上，便于司機檢查發動機運行工況，從而便于發動機的保養維護。表1給出了汽車部分電控單元產生及發送的數據類型及其他單元對這些信息共享的情況。


汽車部分電控單元數據發送、接受情況

（2）減少線束

新型電子通訊產品的出現對汽車的綜合布線和信息的共享交互提出了更高的要求，傳統的電氣系統大多采用點對點的單一通信方式，相互之間少有聯系，這樣必然造成龐大的布線系統。據統計一輛采用傳統布線方法的高檔汽車中，其導線長度可達2000米，電氣節點達1500個，而且該數字大約每十年增長1倍。這種傳統布線方法不能適應汽車的發展。CAN總線可有效減少線束，節省空間。例如某車門-后視鏡、搖窗機、門鎖控制等的傳統布線需要20-30根，應用總線CAN則只需要2根。

（3）關聯控制

在一定事故下，需要對各ECU進行關聯控制，而這是傳統汽車控制方法難以完成的。CAN總線技術可以實現多ECU的實時關聯控制。在發生碰撞事故時，汽車上的多個氣囊可通過CAN協調工作，它們通過傳感器感受碰撞信號，通過CAN總線將傳感器信號傳送到一個中央處理器內，控制各安全氣囊的啟動彈出動作。