汽車匯流排 CAN線介紹

2022-03-15 05:07:11 字數 3717 閱讀 8369

一、 早期的汽車控制

汽車自誕生以來,如何更好的控制汽車,經歷了幾個發展階段。較早的汽車控制多數是通過機械與液壓元件的結合來實現的,由於電子技術的發展,汽車控制多數採用機電結合,大大提高了整車的安全性與可靠度,汽車的控制也就變成了由電子、機械與液壓元件的組合來實現。

汽車是個複雜的系統,有多種資料需要監控與測試,來實現其控制功能,為了實現其控制,每部汽車裝有多個電控單元,每個電控單元通過死迴圈或開環來實現其控制功能。早期,每個電控單元基本上是各自獨立的單元,較少需要資訊互動。基本上是通過機械與電子技術來實現其控制,屬於傳統的機電介面。

近十年來隨著網路技術的發展,汽車提供娛樂、通訊、導航、資訊成為可能,這需要將各個電控單元通過一種方式有效的連線起來。如果採用簡單的直接連線的方式,因為電控單元多,需要很多的訊號傳輸線,這樣導致電控單元針腳數增加、線路複雜、故障率增多和維修極為困難,成本大幅上公升。這顯然不可行,需要採用資料匯流排的方式將各電控單元連線起來,下圖列出了汽車內的幾個電控單元。

1是動機控制單元 2是abs控制單元, 3、5、7、8、是車門控制單元

4是自動變速器控制單元6、**控制單元

二、 汽車匯流排概述

sae(美國汽車工程師協會)花了十年時間發展了j1850 bus 匯流排標準制度,它規定了各種電控單元接入系統(電氣連線)的標準,為多數美國汽車製造商所採用(或採用其變種)。同時,德國bosch公司也推出了另一種匯流排接入形式:can bus匯流排,為大多數歐洲國家所採用,也是iso唯一認可的現場匯流排(iso11898)。

a、 資料匯流排:

一輛汽車不管有多少塊電控單元,不管資訊容量有多大,每塊電控單元都只需引出幾條線共同接在幾個節點上,這幾條導線就稱作資料匯流排,汽車一般用一條或兩條導線。如下圖所示

資料匯流排具有匯流排結構電纜長度短、佈線容易、可靠性高、易於擴充等優點。

b、 匯流排協議:

電子計算機網路用電子語言來說話,各電控單元必須使用和解讀相同的電子語言,這種語言稱"協議",汽車計算機網路常見的傳輸協議有數種,其中以j1850 bus和can bus為代表,都採用了同步序列傳送方式。

三、 汽車中的資訊多路傳輸與控制器區域網

目前存在的多種汽車網路標準,其側重的功能有所不同,為方便研究和設計應用,sae車輛網路委員會將汽車資料傳輸網劃分為a、b、c三類。

a類:感測器/執行器控制的低速網路,資料傳輸位速率通常只有1-10kbps。主要應用於電動門窗、座椅調節、燈光照明等控制。

b類:獨立模組間資料共享的中速網路,位速率一般為10-100kbps。主要應用於電子車輛資訊中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統,以減少冗餘的感測器和其它電子部件。

c類:高速、實時死迴圈控制的多路傳輸網,最高位速率可達1mbps,主要用於懸架控制、牽引控制、先進發動機控制、abs等系統,以簡化分布式控制和進一步減少車身線束。到目前為止,滿足c類網要求的汽車控制區域網只有can協議。

三類網路功能均向下涵蓋,即b類支援a類網的功能,c類網能同時實現b類和a類網功能。目前b類汽車區域網應用最為廣泛,a類網趨於淘汰,c類網應用日益廣泛。按發展趨勢,在不久的將來c類網將佔據主導地位。

四、 j1850 bus匯流排:

j1850用一條或兩條線來進行資料傳送,採用的是pwm(脈寬調變)或vpm(可變脈寬調變)編碼同步序列傳送方式。  j1850聽起來像是乙個單一的標準,但它包含了兩個相異和不相容的規程,通用汽車公司和克萊斯勒公司使用10.4kbps可變脈寬規程的相似版本,在單根線的匯流排上通訊。

福特汽車公司採用速度更高41.6kbps pwm型,在雙條線的差分匯流排上通訊。j1850主要應用於電子車輛資訊中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統,以減少冗餘的感測器和其它電子部件。

a. j1850 bus的優點

■ 系統設計靈活,裝置維護簡單,現行的epa規定要求測試和診斷工具都可以與j1850介面連線。

■ 各系統從匯流排上獲取資訊,大大的減少了感測器和電子部件的數量,有效地節約了安裝空間和系統成本。

■ 網路結構自身的容錯能力和抗干擾能力,可靠性、安全性高。

■ 各電控單元的監測對所連線的j1850匯流排進行實時監測,如出現故障該電控單元會儲存故障碼,汽車故障論斷極為方便。

b. j1850匯流排示例:

五、 can bus匯流排

can 是用兩條非遮蔽的導線來進行資料傳輸,採用的是nrz(非零位復原)編碼的同步序列傳輸方式。由於can匯流排有高速大容量的特點,為進一步減少車身線束,方便故障診斷,滿足主要電子單元或系統間大量資料資訊實時交換需要,使汽車各方面效能趨於最佳狀態,則需建立基於can匯流排的c類網路系統。

a. can bus的優點:

■ 將感測器訊號線減至最少,使更多的感測器訊號進行高速資料傳遞。

■ 電控單元和電控單元插腳最小化應用,節省電控單元的有限空間。

■ 如果系統需要增加新的功能,僅需軟體公升級即可。

■ 各電控單元的監測對所連線的can匯流排進行實時監測,如出現故障該電控單元會儲存故障碼。

■ can資料匯流排符合國際標準,以便於一輛車上不同廠家的電控單元間進行資料交換

大切諾基是世界頂級豪華suv,這種車型上電器系統的設計與傳統的電路控制設計相比完全不同,它的各種使用功能是通過相應電腦模組控制實現的。應該說,這種電子化、模組化電器設計是世界汽車發展的乙個大方向。

大切諾基車型上選裝了共11個電子控制模組,相互之間採取匯流排聯絡控制。其中包括:發動機控制模組、變速箱控制模組、 abs控制模組,車身電子控制模組,安全氣囊控制模組,駕駛員側門模組,副駕駛員側門模組,車輛電子資訊模組,空調自動溫度控制模組,防盜模組和數字儀表模組。

這些模組通過一根可程式設計通訊介面匯流排——j1850線傳送和接收資訊。所有的模組接收各自系統的感測器訊號,並將這些資訊轉換後通過j1850線傳送出去;與此同時,這些模組也通過j1850線獲取自己所需要的資訊,從而保證各種功能的實現。比如發動機冷卻液溫度的資料傳輸、利用和顯示:

當發動機啟動時,冷卻液溫度感測器就開始工作,將訊號傳輸到發動機控制模組,發動機控制模組根據這個訊號調整發動機的冷啟動工況,根據溫度對噴油量和點火時間進行補償,保證發動機冷啟動和熱車運轉;同時將此訊號轉換,並通過j1850線傳輸出去,這時數字儀表模組在j1850線上獲取了這個訊號,通過自身的再轉換識別,反映到儀表上,這就是我們所見到的水溫指示。

下面將一些模組的先進控制模式及其系統做一說明:

發動機控制:發動機控制模組控制無分電器點火系統(dis),刪除了分電器和點火線,增加了乙個凸輪軸位置感測器,使得點火更加準確,點火能量加強。

變速箱控制:變速箱控制項對變速箱實現完全電控,通過擋位感測器訊號和車速訊號,控制各擋位線圈吸合或關閉,而且每擋的控制線圈只有在滿足規定條件時才工作。比如車速80km/h時,將擋位推至倒擋,以前的車型會造成變速箱報廢,而大切諾基則不會,因為你只是對控制模組輸送了乙個要倒車的訊號,並沒有控制變速線圈吸合。

在這種情況下,變速箱控制模組會將此資訊傳送,使得車速到達乙個安全範圍內,才吸合倒擋線圈,實現倒車。也就是說無論你如何操作,都是對控制模組輸送訊號,而模組在確認安全後才工作。

車身電子控制:車身電子控制模組支援許多電器特性,如車內外照明系統、間歇雨刮器、收音機遙控、附件延遲和加熱座椅等等。車門控制模組支援電動門窗、電動門鎖、電動後視鏡、門控車內照明和遙控器接收。

這些控制都是通過開關對不同模組給予請求訊號,模組在對執行器發出相應命令而完成功能的。

車輛資訊系統:車輛電子資訊模組從j1850線上獲取自己所需要的資訊,儲存並顯示出來。同時它對車輛的一些選擇功能也可以做調整。

空調系統:空調自動溫度控制模組使得空調系統可以存在兩種模式——自動和手動。在自動模式下,控制模組通過遠紅外線溫度感測器感應正副駕駛員的溫度,從而調整製冷和風量。

正副駕駛員兩側的出風溫度可以不同,由空調開關面板上的溫度旋鈕控制。箱體內所有的風門均為電動缸控制風門。

CAN匯流排與485匯流排區別

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