試論CAN總線通信在汽車電子測試平臺的實時性與可靠性

何春虎

摘 要： 隨著汽車工業的發展和人們對汽車人性化需求，各種現代化、智能化、信息化設備系統在汽車制造中得以廣泛的應用，為實現各功能系統的有效連接CAN總線應運而生，并迅速推廣。汽車電子測試平臺CAN總線的可靠性和實時性，關系到各個設備軟件的功能發揮，因此，要對其進行深入研究。本文分析研究了CAN總線應用過程存在的問題，并對問題的解決提出了可行性建議。

關鍵詞： 汽車電子測試平臺；CAN 總線；實時性；可靠性

汽車配置的電子檢測系統平臺為安全使用提供了參考信息，由于不同測試傳感器的獨立運行需要數據交流和分析處理，CAN 總線以其特有的實時性和可靠性等技術優勢，在解決實時通信和數據傳輸問題上，發揮了積極的作用。

1.CAN 總線（控制局域網）的功能和技術特點

CAN 總線的主要功能是對各種電子設備系統的控制器進行鏈接，實現數據信息傳輸和資源共享，滿足自動化，智能化數據信息傳輸的需求。節省了大量的多系統連接的材料資源，增強安全穩定性，促進汽車制造實現智能化、自動化、信息化。加強對該技術通信可靠性和實時性的研究，能夠創新發展應用方法，提高工藝質量。

1.1CAN總線的組成結構，簡化了汽車電子各個控制系統的線路連接，最大限度減少了線路雜亂引發的故障發生率，快捷、高效地滿足各個網絡節點的數據傳輸。

1.2信息資源的共享大大減少了總線間的電子傳感器元件數量，使系統效率明顯提升，多重校驗和短幀形式數據信息，增強了數據傳輸抗干擾性，有利于可靠性和實時性。

1.3利用仲裁機制實施數據并發，仲裁中高優先級的節點勝出取得訪問權，低優先級被淘汰，限制訪問權限。

2. CAN 總線（控制局域網絡）的實時性問題及其改進方法

2.1 具體的實時性問題

一般情況下，汽車裝備的電子測試裝置平臺處于網絡負載過大的過程，就會增加信息碰撞的概率，CAN 總線如果還按照原始 CAN 協議進行傳輸數據，由于信號由仲裁機制并發，有限的信道內，勝出的高優先級的數據先發，低級的則取消訪問權限，造成信息碰撞退出總線，實時性受到干擾。

2.2 解決問題的改進方法

為了解決仲裁機制下數據并發，影響信息數據實時性的問題，因采用如下技術措施，進行很好的解決。一是利用總線預留的優先級信息的報警節點，還按初始靜態優先的調度制度，有降低優先級的報警節點，總線上傳輸過程中，喪失節點使用權限，信息就會退出重新傳輸，時間一長，就會失效。因此，根據仲裁機制的技術特點，提出相應的優先晉升辦法，分離CAN總線信息幀中的仲裁域為標示地址部分和優先級部分，同時結合需求對不同協議幀不同的優先級提升，增強總線數據傳輸的實時性。對于信息碰撞過程低優先級數據信息的時延，要減少信息數據碰撞問題，最大限度地提升信道的利用率，采用時分多路復用技術措施，把信道傳輸的時間當做分隔對象，使有限的信道在不同的時間分為不重疊的信道片段，及時分配到 CAN總線的不同節點，從而實現多路數據按照拉鏈原則在單一物理的信道順暢傳輸，各個信道都歸屬于不同的時間段，互不重疊，在物理通道的全部寬帶都可以使用。根據技術要求，信息傳輸都要調整定義為時間節點的數據周期。

3 .CAN 總線（控制局域網）的可靠性問題及其改進方法

3.1具體的可靠性問題

對于汽車而言，作為一種交通工具，無論客車、貨車還是私家車，在使用過程中，進行遠距離的作業，是顯然易見的。途中可能經過高溫高壓或者特殊環境的區域，但是， CAN 總線（控制局域網）的可靠性受環境變化的影響，可靠性能降低，甚至有很大的負面影響。因此，需要采取積極應對的技術措施，對設備裝置進行技術改進，減少環境因素對可靠性的影響，提升設備性能的適應性。

3.2 解決問題的改進方法

為增強局域控制系統環境的適應性，確保系統可靠性效果，應采用硬件冗余的數學模型對通信系統的可靠性進行重構，提高系統運行過程抗高溫、抗高壓和抗電磁干擾能力，提高通信的可靠性。這樣，一旦系統發生故障，冗余硬件就會及時替代失效部件正常工作，確保通信的正常。CAN 總線（局域網控制器）設備系統由多個部分構成，一是總線；二是微控制器；三是CAN 控制器；四是CAN 收發器等，所有的系統硬件冗余就分為2類，即 總線設備系統冗余和部件設備系統冗余。根據總線設備系統不適應高溫、高壓、搞電磁干擾的環境，極易造成信息傳輸可靠性不好的問題，進行科學的系統設備的冗余設計，解決總線系統設備信息傳輸不可靠的問題。各個部件級的冗余設計，則要根據各個部件系統設備受環境影響造成信息傳輸可靠性不強的問題，具體應對微處理器的端口進行改進或相應的控制，按照主次順序和環境對系統的影響程度，分別采取相應的技術措施，增加設備系統的冗余，滿足CAN總線（局域控制網）的應用過程抗擊環境影響的能力，提高信息數據傳輸的準確性、可靠性，滿足各種環境下的使用條件。

4.結束語

汽車電子測試平臺CAN總線通信實時性與可靠性，關系到汽車使用的質量和安全，是汽車制造裝備過程重要的技術環節，針對設備的弱點和缺陷，采用相應的技術措施，能夠解決問題，提高設備的技術性能和使用質量。

參考文獻

[1]莊會泉.基于CAN/LIN總線的汽車車身網絡設計[D].導師：武一民.河北工業大學，2014.

[2]劉青.汽車CAN總線實時性優化研究[D].導師：于多年.吉林大學，2013.

[3]廖曉露.基于CAN總線的汽車控制網絡實時性優化研究[D].導師：譚懷亮；王海龍.湖南大學，2010.