汽车控制系统的CAN总线应用

汽车控制系统的CAN总线应用

摘要

现代汽车上安装和使用了越来越多的电子控制单元（ECU),大大提高了汽车的动力性、经济性、舒适性和操作的方便性，但随之增加的复杂电路使车内线束增多、空间紧张、布线复杂,导致车身重量明显增加，降低了车辆的可靠性,增加了维修难度。另外,各电控单元之间也需要传递大量的信息,有些信息是多个电控单元共享的，传统的点对点的接线和布线方式不能实现信息共享。由于现代汽车的电子控制器及仪表的数量越来越多,因此现代汽车一般采用CAN总线系统,将整个汽车控制系统联系起来统一管理,实现数据共享和相互之间协同工作。

把CAN总线技术应用于汽车的电气控制就可以解决这些问题，也是目前国内外汽车制造商大力开发和正在使用的新技术.CAN已被广泛应用到各个自动化控制系统中，从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用CAN.例如，在汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统和安防监控等领域，CAN都具有不可比拟的优越性。现代汽车的结构复杂，传感器遍布全车,其类型多种多样，这使得数据变得复杂,大小不尽相同,因此速率也不相同,另外车身系统也需要获得驱动系统的信息，以供维修人员或者驾驶者参考。因此有必要设计一个高效、可靠的网关与数据处理系统。

1.汽车CAN总线系统。

CAN的全称是：Controller Area Network,即区域网络控制器.CAN总线中数据在串联总线上可以一个接一个地传送,所有参加CAN总线的分系统都可以通过其控制单元上的CAN总线接口进行数据的发送和接收。CAN总线是一个多路传输系统，当某一单元出现故障时不会影响其他单元的工作,汽车CAN总线对不同数据的传输速率是不一样的，对发动机电控系统和ABS等实时控制用数据实施的是高速传输,速率为0。125M波特率～1M波特率；对车身调节系统（如空调)的数据实施的是低速传输,传输速率在10～125K波特率；其他如多媒体系统和诊断系统则为中速传输,速率在前两者之间，这样的区分提高了总线的传输效率。图1为某种客车的CAN总线系统结构图.

图1 一种客车的CAN总线系统结构

车身系统CAN总线的主要连接对象为:中控、门控制器及其他一些组件。车身系统的控制对象主要是4个门上的集控锁、车窗、行李箱锁、后视镜及车内顶灯。在具备遥控功能的情况下,还包括对遥控信号的接收处理和其他防盗系统的控制等等。现代汽车中所使用的电子通讯系统越来越多，如汽车自动诊断系统、自动巡航系统(ACC)和车载多媒体系统等。系统和汽车故障诊断系统之间均需要进行数据交换.

2.汽车车身整体控制系统设计。

整个系统主要由车内仪表、照明及信号灯组、自动车窗电控节点组成。本系统网络中包含1个车内仪表板、4组照明、信号灯组和4个车门,共9个节点。其中,照明、信号灯组中包括远光灯、近光灯、转向灯、雾灯、刹车灯,且不同灯的安装位置不尽相同,如图2所示。中央控制单元安装在汽车仪表板上,接收司机的操作指令，其余4个节点则分别安装在车头、尾部的左侧和右侧,与不同车灯相连，控制车灯状态。