CAN总线技术在商用车上的应用分析

刘俊翔

[摘 要]随着科技的发展和车用电气设备的增加，汽车网络系统变得日益复杂，对综合布线和信息的交互和共享提出了更高的要求。CAN总线以其突出的优势，已经越来越多的被运用到汽车网络系统中。

[关键词]CAN总线；商务车；应用

中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0375-01

引言

在国内，通过整车项目的技术引进，目前装备CAN总线的车型有奥迪A6、奥迪A4、宝来、帕萨特B5、Polo、Fi-atPalio、FiatSiena、BMW等，主要应用在动力传动系统（发动机、变速器及仪表等）、安全系统（ABS、EBD、ASR、ESP等）和車身系统（门、窗、空调、灯光、锁、座椅等），装配的都是国外原装产品。我们对经济型商用车的CAN总线研究，将在国外先进网络技术的基础上，结合本国的使用和生产条件，开发符合中国市场的CAN总线产品。

1 CAN总线的概念

CAN总线ControllerAreaNetwork（也有称为多路传输控制电路系统multiplexsystem），是一种新型的串行数据通信总线。它不仅被广泛应用于汽车、火车及轮船等各种交通工具上，而且同时也被应用于工业控制中。CAN已经成为全球范围内最重要的总线之一。20世纪80年代中期，该技术由德国BOSCH公司提出；1991年，CAN总线在奔驰S型轿车上首次批量采用；1994年，SAE（美国汽车工程师协会）在CAN的基础上开发针对卡车/客车应用制定SAEJ1939（基于CAN的高层通讯协议）。近年来对汽车安全、环保、节能、舒适等方面性能的高要求，汽车电子技术飞速发展，解决车载电器系统不断增多、控制日趋复杂、布线空间有限等问题，在现今的乘用车上，遍及整车的通信与控制总线系统己基本普及，技术方案也非常成熟。但对于国内的商用车，受需求、成本、售后服务等因素的制约，总线系统的应用十分有限。随着人们对安全性、舒适性、动力性、经济性、操作性的要求越来越高，商用车的电子设备也越来越多、越来越复杂，如车身控制器BCM、防抱死系统ABS、防滑控制系统（ASR）、轮胎压力监测系统TPMS、遥控中控锁等。

2 CAN总线技术的特点

CAN总线与一般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其主要特性如下：第一具有较高的性价比。它结构简单，器件容易购置，每个节点的价格较低，而且开发过程中能充分利用现在的单片机开发工具，开发技术易掌握；第二多主控制。在总线空闲时，所有的节点都可开始发送消息（多主控制）。最先访问总线的节点可获得发送权。当总线上多个节点同时开始发送消息时，发送高优先级消息的节点可获得发送权；第三采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况；第四采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，传输时间短，受干扰概率低，重新发送时间短，且每一帧的信息都有循环冗余校验码校验及验错措施，具有极好的检错效果，保证了低出错率；第五节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上其他操作不受影响；第六CAN节点只需要通过报文的标识符滤波即可实现点对点，一对多及全局广播集中方式传送和接受数据，无需专门的“调度”。

3 汽车网络的分类

按照性能由低到高，目前车用总线网络划分为三级，即A、B和C三级。A级网络是低速网络，主要用于传输速率实时性、可靠性要求较低的系统。一般通信速率在1-10kbps，代表的有LIN总线网络。B级网络用于对数据传输速度要求较高的系统，代表的有CAN、J1850，通信速率一般在10-250kbps之间，属于中速总线。C级网络用于高速、实时性、可靠性要求较高的系统，代表的有CAN、FlexRay、MOST、IBD-1394，通信速率一般在500kbps以上，属于高速总线

3.1 A类总线

A类网络主要面向传感器、执行器的低速网络。该类网络实时性要求不高，位速率一般在1-10kbps，主要应用于空调、行李箱、灯光照明、电动门窗、座椅调节等系统的控制。

3.2 B类总线

B类网络主要面向独立模块间的数据共享，是中速网络。该类网络适用于对实时性要求不高的通信场合，以减少冗余传感器和其它电子部件。主要应用于车辆电子信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系统。

3.3 C类总线

C类网络主要用于与汽车安全相关及实时性要求比较高的地方，其传输速率比较高，通常在125kbps-1Mbps之间。目前，C类网络协议主要包括高速CAN、TTP/C和FlexRay等协议。在未来的几年内，CAN协议仍为C类网络中的主流协议。但是，随着引进X-by-Wire电子线控系统到下一代汽车上，TTP/C和FlexRay的优势将会显示出来。

4 CAN总线应用的优点

汽车网络应用前景的大致趋势是网络化。主节点众多、架构属于开放式以及能够检测错误和具有自我恢复能力等优点，使CAN总线成为汽车网络应用的焦点。CAN总线是一个由物理层、数据链路层以及应用层组成的三层网络。在二十世纪九十年代初，CAN总线的物理层和数据链路层的规范才开始逐步标准化。在现阶段的CAN应用层上，根据应用场合的不同，出现了一些如针对载重汽车应用而提出的J1939等著名协议。在国外，总线技术在汽车上的应用得到了快速普及，支持CAN总线标准的公司也在逐渐增多，使其成为一个汽车网络发展的必然趋势。目前我国也正研究和制订在通讯协议编码方面的CAN网络应用层标准，这对我国的CAN网络技术的应用起到了一定的促进作用。X-by-Wire，即线控操作，是未来汽车的发展方向。在未来的5～10年里，X-by-Wire技术将使传统的汽车机械系统变成通过高速容错通信总线与高性能CPU相连的电气系统。

结束语

CAN总线以其高性能、高可靠性及其独特的设计越来越受到人们的重视，并被公认为是汽车电控领域内最有前途的总线系统之一。将CAN技术和产品应用于汽车的电气控制系统，可以大大减少车上的线束的数量，提高电控系统的可靠性和系统功能的扩展性，同时该系统的应用可提高整车的技术档次和市场竞争能力。

参考文献

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