淺析總線技術在汽車電子系統中的應用

徐曉宇 劉秋生 吳金華

摘要：隨著人們生活水平的提高，汽車也從最初的奢侈品逐步走進千家萬戶，給人們的出行帶來了極大的方便。隨著汽車電子技術的發展，汽車上的電子系統越來越復雜。在當前的汽車總線網絡市場上，占據主導地位的是CAN總線技術。本文主要分析了CAN總線技術、VAN總線技術的優勢以及在汽車上的應用，并探討了其在未來的發展趨勢。

關鍵詞：CAN總線技術；電子系統；網絡技術

一、汽車電子系統日漸復雜

21世紀以來，汽車上的部件越來越多地由電子控制單元（ECU）控制，如電子燃油噴射裝置、防抱制動裝置、安全氣囊裝置、電子防盜系統等，車上的ECU數量也隨之增多。若采用傳統布線方式，將導致車上電線數目急劇增加。隨之增加的復雜電路會降低車輛的可靠性，使其質量與消耗成本成倍增加，電磁干擾性較為嚴重。為了克服這些缺陷，汽車電子系統就必須利用總線技術 [1]。

二、CAN總線技術概述

CAN（Controller Area Network，控制器局域網絡）由德國汽車公司博世（BOSCH）研發，并最終成為國際標準，也是國際上應用最廣的總線技術。CAN屬于現場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡，且網絡各節點之間的數據通信速率高、實時性強，縮短了開發周期。此外，CAN總線的通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，這一特點很大程度上方便了使用者[2]。

1. CAN總線技術的基本特點

通信信息可直接編輯。CAN一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼，而代之以對通信數據塊進行編碼。采用這種方法可使網絡內的節點個數在理論上不受限制，這在分布式控制系統中非常有用。

能確定傳送數據的優先級。一般來說，CAN從結構上分為物理層和數據鏈路層，數據鏈路層又包括邏輯鏈路層控制子層和介質訪問控制子層。其中，CAN總線數據鏈路層的通信介質訪問控制方式為事件觸發，網絡上任意節點均可在任意時刻主動地向網絡上其他節點發送信息，而不分主從。當多個節點同時發送產生沖突時，采用非破壞性位仲裁機制，低優先級節點主動停止發送，高優先級節點不受影響繼續發送，從而避免總線沖突，避免信息和時間損失。

完成對通信數據的成幀處理。CAN可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環冗余檢驗等工作。其摒棄了長幀結構，每一幀的有效字節數為8個，提升數據傳輸的執行率，提高了抗干擾的能力，即使在外界干擾程度強的環境里也能確保數據傳輸時的平穩有效。當節點出現較嚴重的錯誤時，就會執行自動關閉總線的功能，斷絕其與總線之間的聯系，讓總線上其他操作不出現問題。此外，還可以一對一、一對多點的以及廣播集中模式的傳輸且接收數據。

2.CAN總線技術在汽車上的應用

隨著現代汽車技術的不斷發展，CAN總線技術逐漸成為現代汽車上不可缺少的技術。汽車應用CAN總線可減少車身布線，進一步節省成本。因為運用總線技術，信號在模塊之間的傳送只需兩條信號線。將布線極大的局部化，車中除總線之外就無須其他的線路來貫穿。

目前，汽車上的CAN總線連接方式主要有兩種，一種是用于驅動系統的高速CAN總線，速率可達到500kb/s，另一種是用于車身系統的低速CAN總線，速率為100kb/s。國外知名汽車公司基本已經采用了CAN總線技術，例如林肯、奧迪、寶馬等，而國內如奇瑞等公司也已經有幾款車型應用了總線技術。

三、與VAN總線技術的聯合應用

1.VAN總線技術

VAN （Vehicle Area Network，車輛局域網）是由法國標致雪鐵龍集團以及雷諾公司在1985年創造出的車載多路傳輸通信協議，最先用在雪鐵龍Xm上。神龍公司合資推出的愛麗舍、畢加索（1.6 L、2.0 L）以及賽納轎車用的也是VAN多路傳輸系統。與CAN總線相比，VAN總線傳輸速率較低，處理信息的速度也比較慢，適合用在連接防盜報警裝置、舒適設備，以此來構成網絡結構。因此，VAN總線目前主要用來調整駕駛者的的舒適度。

2.CAN總線技術與VAN總線技術的聯合應用

不難看出，CAN總線技術與VAN總線技術區別比較大，汽車制造商一般會根據公司所生產車輛的具體要求選用不同的總線類型。但隨著科技的飛速發展，兩種總線技術已可以應用于同一種車型。比如東風標致307，就是采用了這兩種總線技術，CAN總線技術在車內主管制動、能源、動力與所需的高速傳輸數據，VAN總線技術則是掌控車內總線、安全總線與舒適總線。

四、結語

電子控制、計算機、通信等技術的迅猛發展，使汽車電子技術的開發日新月異。實踐證明，基于CAN總線技術的汽車控制系統通信傳輸速度快、抗干擾能力強、能確保汽車各大系統的平穩運行。

參考文獻：

[1] 張欣，徐田偉.汽車電子系統網絡技術研究[J].中國科技投資，2016（10）：204.

[2] 彭玲.網絡技術在汽車電子系統中的應用[J].汽車與駕駛維修（維修版），2017（12）：117.