智能汽车系统中的CAN总线技术运用实践微探

刘小平

广东工贸职业技术学院 广东省广州市 510450

1 解读智能汽车系统和CAN总线技术内涵

1.1 智能汽车系统内涵

所谓智能汽车其实质上指的是车辆具备自动驾驶的能力；智能汽车系统则是传感器、计算机、通信设备与信息处理软件等多种高端技术的整合。首先需要明确的是智能汽车应用范围，其最常出现在野外环境中，根据事先设定好的指令，利用地图信息规划全局路径，并感知周围环境，保障车辆行驶安全。

除具备普通型汽车都具有的功能外，智能汽车还增添了很多新功能，诸如：灵活调整车辆自带天线的方向，保障与基地之间实时进行无障碍通信、测算车身位置、判断车头方向等。面对如此之多的新功能，若依然使用与传统汽车相同的RS-232总线对内部数据进行控制与变换，显然不可能，这会导致很多新功能失去应用价值。基于此，结合国内外经验，便需要将CAN总线技术运用到智能汽车系统中，以此构建稳定的内部数据传送通道，即有效实现智能汽车各项新功能。

1.2 CAN总线技术内涵

Controller Area Network缩写为CAN，中文翻译成“控制器局域网络”。最早研发CAN总线技术的BOSCH公司总部在德国，其从1983年开始研发CAN总线技术技术，直至1986取得一定成果，之后又通过了ISO11519和ISO11898等国际认证，进而便成为国际上最受认可且应用最为广泛的工业现场总线之一，特别是在欧美地区，CAN总线技术已经成为了汽车计算机局域网控制的标准总线，而其涉及到的协议也已成为了汽车网络标准协议。

从现有的汽车产业发展看，为了满足人们对汽车舒适性、安全性、低成本以及便捷性等越来越高的要求，不断有一些新的电子控制系统出现在市面上，并逐步被应用到汽车产业中。通过分析发现，应用在汽车产业中的电子系统在进行通信时所要求的数据类型及连接方式不同，这便意味着在正式连接过程中需要多条总线同时进行。此外涉及到的地方越多，需要的电气件类型和数量就越多，相应的，使用到的电线越多，线束便会变得越来越粗，越来越重。

相对于一般形式的总线而言，CAN总线运用在数据通信中的灵活性、实时性以及可靠性等优势更为明显，加之独特的设计与良好的性能，即便是碰到多路传输装置，也不需要向传统线束一样增添大量联插件和导线数目，如此便简化了的布线过程。正因具备如此之多的优势，使得CAN总线技术被大量运用到汽车领域中。

2 剖析CAN总线技术在智能汽车系统中的运用优势

2.1 有助于实现关联控制

当智能汽车在行驶过程中出现一些故障时，为快速找出故障，维护汽车运行安全，便要求对智能汽车系统内存在的ECU（电子控制单元）实施“关联控制”。但结合实际可知，传统控制方法无法满足这一要求，只有运用CAN总线技术才可实现。

若汽车在行驶过程中发生碰撞，那么汽车上装配的多个安全气囊会同时打开，随后在CAN总线技术的应用下展开协调操作，而后又通过传感器获取碰撞信号，紧接着再在CAN总线系统的运用下把传感器信号送到中央处理器，进而便能灵活控制安全气囊的启动与弹出动作。

2.2 有助于实现信息共享

在CAN总线技术的运用之下可以把各ECU有效连接起来，以此实现信心共享，防止增加一些没有必要的线束，且在操作方式上更加简洁。诸如：把CAN总线技术运用到电喷式发动机中，发动机在运行环节所提供的机油压力、转速和水温等性能与其他电器设备共享。如此一来不仅不需要额外再设置机油压力与水温，而且还能直接把这些数据反馈到显示仪上，方便司机及时掌握设备运营状态，并做好维修保养工作。

2.3 有助于增强运行可靠性

汽车在行驶过程中若发生“交换错误”等类问题，便会影响到汽车行驶安全，进而威胁到车上人员安全。针对此，安装在汽车内的安全系统应当具备非常高的数据安全传输性能，如此才能确保汽车行驶安全，而通过CAN总线技术的运用便可实现这一要求。

2.4 有助于减少线束

汽车内部主要的网络构成为线束，线束主要作用在于衔接汽车各电气部件，充分发挥出电气部件能效，可以这样认为，汽车电路有线束构成，没有线束也就没有电路（汽车）。据了解，因人们对汽车的功能需求不断增多，导致越来越多的线束被纳入汽车中，由此可见线束与汽车功能，乃至整个电子控制系统都有着十分密切的联系。

众所周知，传统形式的电子系统所采用的通信方式相对单一，多数应用的是点对点的方式，如此便无法实现资源共享。随着电气件使用的数量不断增多，相应的线束会逐渐增重，加粗，这样一来所形成的布线系统十分庞大，即满足不了智能汽车系统轻便、占地小的要求。查阅资料可知，若一辆高档型汽车使用的是传统型布线方式，那么其导线总长度能接近2000米，其中涉及到的电气节点接近1500个，且这些仅是当前数据，每隔10年便会增长一倍；但运用CAN总线技术后，便能够更加科学合理的布置线束，并以此起到节省空间，缩小占地面积的目的。诸如：某一型号汽车，应用传统型布线方式时，需要使用到20—30根左右线束，自运用CAN总线技术后，只需2根便能实现传统布线形式的各种功能。可见，CAN总线技术在智能汽车系统中的运用非常重要，除了节省空间外，还能有效减少系统建造成本。

3 实践微探

当前世界上很多的汽车制造企业已经开始运用CAN总线技术，进展较快的有ROLLSROYCE、BMW及BENZ等汽车制造企业，这些企业均在国际上享有盛名；而在国内大众途观、帕萨特等也开始运用CAN总线技术。从当前运用CAN总线技术实况看，人们倾向于将CAN总线技术划分成高速、低速等两个层次进行，其中高速范围在250kbps-1Mbps，运用最多处在ABS、发动机以及变速箱等部位，而这些部位有个相同共性便是对实时性要求较高；低速总线速度维持在10kbps-125kbps范围内，运用最多的地方在车身控制模块中。

除此之外，不同车型需要视情况选择不同形式的总线结构，诸如：下位机向上位机传送数据包括车头角度方向、汽车车头、GPS坐标以及当前方向等内容；而上位机向 下位机传送数据则包括基地GPS坐标、电机旋转方向角度等。可见，不同的数据传播形式涉及到的传播内容有所差异，而要想确保数据传输准确性，则需要依靠CAN总线及CAN模块。

此外根据汽车档次不同，运用CAN总线技术的方式也有所差异，首先对于一个相对完整的智能汽车电子系统而言，在CAN子网结构与CAN总线技术的有效融合下，可以使整个电子系统连接的更加紧密，并放在同一个子网中，如此整个系统的实时性便会提高；但若面对的是不同子网结构，那么便需要视具体情况采用不同通信速率与接口，只有这样才能调整与优化系统结构，保证网络衔接顺畅。值得一提的是，这样一种CAN总线技术运用模式虽然在一定程度上简化了CAN子网设计的难度，但从硬件使用上分析，其对网络系统的要求更高，且系统运营成本也很高，因此较为适合中高档型智能汽车系统运用。

4 结语

综上所述，智能汽车系统为普通汽车系统的延伸系统，是技术水平发展到一定阶段后出现的新系统，人们再对其功能扩展时，增添了一些人工智能技术，这其中便牵涉到CAN总线技术，而文章主要是对CAN总线技术在智能汽车系统中的具体运用进行分析探讨，可知CAN总线技术是一种有着非常扩展性、可靠性及灵敏度的高新技术，除了能实现软硬件的优化升级外，还能从整体出发提高整个智能汽车系统的运行品质。