汽車總線系統(tǒng)的研究與發(fā)展

　　汽車總線系統(tǒng)的研究與發(fā)展可以分為三個(gè)階段：第一階段是研究汽車的基本控制系統(tǒng)(也稱舒適總線系統(tǒng))，如照明、電動(dòng)車窗、中央集控鎖等。第二階段是研究汽車的主要控制系統(tǒng)(也稱動(dòng)力總線系統(tǒng))，如電噴ECU控制系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)、自動(dòng)變速箱等。第三階段是研究汽車各電子控制系統(tǒng)之間的綜合、實(shí)時(shí)控制和信息反饋。

　　按照我國(guó)汽車電子技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，進(jìn)入21世紀(jì)后轎車電子技術(shù)可達(dá)國(guó)外90年代水平，為了縮短同國(guó)外轎車技術(shù)水平的差距，提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，單純靠技術(shù)引進(jìn)不利于發(fā)展，消化、吸收、研究和開(kāi)發(fā)自己的汽車總線與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)勢(shì)在比行。目前我國(guó)的汽車總線研究和應(yīng)用尚處起步階段，而且汽車總線的應(yīng)用趨勢(shì)明顯，現(xiàn)在介入該研究正是大好時(shí)機(jī)。歡迎轉(zhuǎn)載，本文來(lái)自電子發(fā)燒友網(wǎng)(www.elecfans.com) 。

　　汽車總線的研究重點(diǎn)

　　由于我國(guó)的車型以歐美車型為主，且歐美車型又以CAN總線為主流，目前國(guó)內(nèi)使用總線技術(shù)的車型幾乎全部使用CAN總線，因此汽車總線的研發(fā)應(yīng)該結(jié)合國(guó)內(nèi)外實(shí)際情況選用CAN總線。

　　CAN符合ISO/OSI的參考模型，但只規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議，其應(yīng)用層的協(xié)議需要用戶自己定義。支持CAN低層協(xié)議的芯片有許多，既有在片的MCU，也有片外的CAN控制器。用戶自己開(kāi)發(fā)的應(yīng)用層協(xié)議也有很多，如AB公司定義的DEVICENET協(xié)議就是CAN協(xié)議基礎(chǔ)上的應(yīng)用層協(xié)議，Honeywell公司推出的SDS總線也是在CAN的基礎(chǔ)上定義了自己的應(yīng)用層。可見(jiàn)，汽車CAN總線的研究重點(diǎn)是：針對(duì)具體的車型開(kāi)發(fā)ECU的硬件和應(yīng)用層的軟件，并構(gòu)成車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。

　　關(guān)鍵技術(shù)

　　利用CAN總線構(gòu)建一個(gè)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有：

　　1)總線傳輸信息的速率、容量、優(yōu)先等級(jí)、節(jié)點(diǎn)容量等技術(shù)問(wèn)題;2)高電磁干擾環(huán)境下的可靠數(shù)據(jù)傳輸;3)確定最大傳輸時(shí)的延時(shí)大小;4)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)技術(shù);5)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和故障診斷功能;

　　總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概述

　　隨著汽車電控系統(tǒng)性能的提升，尤其是控制器芯片和軟件性能的提升，汽車總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅可以共享信息、節(jié)省線束，還能提供更豐富的軟件功能，以提升產(chǎn)品的價(jià)值和競(jìng)爭(zhēng)力，滿足汽車可靠性、舒適性等方面的需求。與這些功能相對(duì)應(yīng)的總線技術(shù)包括：

　　網(wǎng)絡(luò)管理：控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)通信故障，立即采取失效處理。網(wǎng)絡(luò)管理的睡眠和喚醒功能可以協(xié)調(diào)各個(gè)控制器的電源管理，從而減少車輛停放時(shí)的蓄電池電量消耗。

　　診斷：診斷不僅可以讀取故障碼，還能實(shí)現(xiàn)下線配置及檢測(cè)、程序下載兩項(xiàng)重要功能。自動(dòng)化的下線配置及檢測(cè)功能可以快速和全面地配置和檢測(cè)控制器的功能(例如車窗零位配置和防夾檢測(cè))，從而確保汽車出廠質(zhì)量，加快生產(chǎn)線節(jié)拍。通過(guò)程序下載功能，整車廠可以在4S店刷新控制器的軟件，從而減少因軟件缺陷造成的召回成本。

　　測(cè)量與標(biāo)定：在新車型開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采用測(cè)量與標(biāo)定技術(shù)的快速控制原型控制器，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)、便捷地調(diào)整控制參數(shù)和算法，這使得開(kāi)發(fā)周期和成本大幅度減少。歐洲、美國(guó)和日本的新能源汽車開(kāi)發(fā)，普遍采用了這項(xiàng)技術(shù)。

　　國(guó)外的通用、福特、大眾等，以及國(guó)內(nèi)的一汽、東風(fēng)、上汽、長(zhǎng)安、廣汽、奇瑞等整車廠將總線技術(shù)整合為一個(gè)通用化的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，應(yīng)用于高、中、低各類車型，以此減小網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的變動(dòng)，增加軟件的復(fù)用度，降低開(kāi)發(fā)成本。整車廠的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)由網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試規(guī)范和協(xié)議棧(網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的嵌入式軟件)組成。商用車的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)遵照SAEJ1939;乘用車的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，整車廠各有特色，但越來(lái)越多的整車廠采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，從而共享供應(yīng)商資源。同時(shí)，越來(lái)越多的供應(yīng)商選擇由專業(yè)公司開(kāi)發(fā)協(xié)議棧，從而減少開(kāi)發(fā)人力和周期。歡迎轉(zhuǎn)載，本文來(lái)自電子發(fā)燒友網(wǎng)(www.elecfans.com)

　　總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程

　　網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)構(gòu)建和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)采用V模式開(kāi)發(fā)流程，如下圖所示。V模式定義了一套清晰有效的開(kāi)發(fā)流程：整車廠從系統(tǒng)需求到部件需求，完成系統(tǒng)需求規(guī)范和部件需求規(guī)范的制定，并將部件需求規(guī)范下達(dá)給供應(yīng)商;供應(yīng)商完成部件開(kāi)發(fā)后，整車廠再?gòu)牟考y(cè)試到系統(tǒng)測(cè)試，在多輪樣件和樣車上完成集成和驗(yàn)證。

　　總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　目前，乘用車的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示。商用車的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與乘用車類似，但是由于某些商用車將早期技術(shù)與最新技術(shù)同時(shí)使用，所以它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在多個(gè)網(wǎng)關(guān)，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。

　　此外，2008年MOST總線的速率上升到150Mbit/s，2009年寶馬7系列車已經(jīng)采用FlexRay總線。可以預(yù)見(jiàn)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，MOST和FlexRay將替代現(xiàn)在的信息娛樂(lè)CAN網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)。