淺談電子網絡技術在汽車通信中的應用

摘 要：隨著電子技術、計算機技術、通訊技術的飛速發展，以數字現場總線為代表的現場儀表、設備大量應用，使得傳統的現場控制技術及現場控制設備發生了巨大的變化。繁瑣的現場連線被單一簡潔的現場總線網絡所代替，信號傳輸質量也大大提高，汽車也開始步入電子網絡時代。

關鍵詞：電子技術；汽車電子網絡；CAN總線；傳感器

中圖分類號：U463．6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2011）9-130-001

汽車電子網絡技術是指解決汽車電路中出現的線路復雜和線束增加問題的技術。其通訊和共享能力成為新的電子與計算機在車上應用的一個基礎，它是車上信息與控制系統的支撐。目前電子技術發展的方向向集中綜合控制發展，現在汽車已裝有上百個傳感器，微處理器幾十個，某些高端汽車上單臺車使用的CPU個數已達到幾十甚至百個。在汽車更加舒適的基礎上，如何使汽車更加自動化、智能化、安全化，使得網絡在汽車電子系統中的地位更加突出，通訊線將各種汽車電子裝置連接成為一個網絡，通過數據總線發送和接收信息。所以網絡在汽車應用中不但增加了許多功能，而且還大大增加了可靠性。

一、CAN-BUS數據總線的組成與結構

CAN-BUS系統主要包括以下部件：CAN控制器、CAN收發器、CAN-BUS數據傳輸線和CAN-BUS終端電阻。

1．CAN控制器，CAN收發器

CAN-BUS上的每個控制單元中均設有一個CAN控制器和一個CAN收發器。CAN控制器主要用來接收微處理器傳來的信息，對這些信息進行處理并傳給CAN收發器，同時CAN控制器也接收來自CAN收發器傳來的數據，對這些數據進行處理，并傳給控制單元的微處理器。

CAN收發器用來接收CAN控制器送來的數據，并將其發送到CAN數據傳輸總線上，同時CAN收發器也接收CAN數據總線上的數據，并將其傳給CAN控制器。

2．數據總線終端電阻

CAN-BUS數據總線兩端通過終端電阻連接，終端電阻可以防止數據在到達線路終端后像回聲一樣返回，并因此而干擾原始數據，從而保證了數據的正確傳送，終端電阻裝在控制單元內。

3．數據傳輸總線

數據傳輸總線大部分車型用的是兩條雙向數據線，分為高位[CAN-H]和低位[CAN-L]數據線。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，兩條數據線纏繞在一起，要求至少每2.5cm就要扭絞一次，兩條線上的電位是相反的，電壓的和總等于常值。

二、汽車電子網絡的應用分類

汽車電子網絡按照應用加以劃分，大致可以分為4個系統：車身系統、動力傳動系統、安全系統、信息系統。

1．動力傳動系統

在動力傳動系統內，動力傳動系統模塊的位置比較集中，可固定在一處，利用網絡將發動機艙內設置的模塊連接起來。在將汽車的主要因素——跑、停止與拐彎這些功能用網絡連接起來時，就需要高速網絡。

動力CAN數據總線一般連接3塊電腦，它們是發動機、ABS/EDL及自動變速器電腦（動力CAN數據總線實際可以連接安全氣囊、四輪驅動與組合儀表等電腦）?？偩€可以同時傳遞10組數據，發動機電腦5組、ABS/EDL電腦3組和自動變速器電腦2組。數據總線以500Kbit/s速率傳遞數據，每一數據組傳遞大約需要0.25ms，每一電控單元7~20ms發送一次數據。優先權順序為ABS/EDL電控單元→發動機電控單元→自動變速器電控單元。

在動力傳動系統中，數據傳遞應盡可能快速，以便及時利用數據，所以需要一個高性能的發送器，高速發送器會加快點火系統間的數據傳遞，這樣使接收到的數據立即應用到下一個點火脈沖中去。CAN數據總線連接點通常置于控制單元外部的線束中，在特殊情況下，連接點也可能設在發動機電控單元內部。

2．車身系統

與動力傳動系統相比，汽車上的各處都配置有車身系統的部件。因此，線束變長，容易受到干擾的影響。為了防干擾應盡量降低通信速度。

舒適CAN數據總線連接一般連接七個控制單元，包括中央控制單元、車前車后各一個受控單元及四個車門的控制單元。舒適CAN數據傳遞有七大功能：中控門鎖、電動窗、照明開關、空調、組合儀表、后視境加熱及自診斷功能。控制單元的各條傳輸線以星狀形式匯聚一點。這樣做的好處是：如果一個控制單元發生故障，其他控制單元仍可發送各自的數據。該系統使經過車門的導線數量減少，線路變得簡單。如果線路中某處出現對地短路，對正極短路或線路間短路，CAN系統會立即轉為應急模式運行或轉為單線模式運行。

整個汽車車身系統電路主要有三大塊：主控單元電路、受控單元電路、門控單元電路。

主控單元按收開關信號之后，先進行分析處理，然后通過CAN總線把控制指令發送給各受控端，各受控端響應后作出相應的動作。車前、車后控制端只接收主控端的指令，按主控端的要求執行，并把執行的結果反饋給主控端。門控單元不但通過CAN總接收主控端的指令，還接收車門上的開關信號輸入。根據指令和開關信號，門控單元會做出相應動作，然后把執行結果發往主控單元。

三、CAN總線技術在汽車中應用的關鍵技術

利用CAN總線構建一個車內網絡，需要解決的關鍵技術問題有：（1）總線傳輸信息的速率、容量、優先等級、節點容量等技術問題；（2）高電磁干擾環境下的可靠數據傳輸；（3）確定最大傳輸時的延時大??；（4）網絡的容錯技術；（5）網絡的監控和故障診斷功能；（6）實時控制網絡的時間特性；（7）安裝與維護中的布線；（8）網絡節點的增加與軟硬件更新(可擴展性)。

四、結束語

汽車電子網絡技術已經在汽車上得到廣泛的應用，從而使得各汽車計算機控制單元能夠通過CAN總線共享所有的信息和資源，以達到簡化布線、減少傳感器數量、避免控制功能重復、提高系統可靠性和可維護性、降低成本、更好地匹配和協調各個控制系統之目的，隨著汽車電子技術的發展，具有高度靈活性、簡單的擴展性、優良的抗干擾性和糾錯能力的CAN總線通信協議必將在汽車電控系統中得到更廣泛的應用。

參考文獻：

[1] 李東江，張大成.汽車車載網絡系統原理與檢修，機械工業出版社.2005

[2]李剛炎，于翔鵬.CAN總線技術及其在汽車中的應用，中國科技論文在線