CAN總線技術(shù)概況

　　CAN總線的發(fā)展與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和各大廠商的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程密不可分。開放系統(tǒng)互連（OSI:Open System Inter連接ion）模型是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出的一個(gè)計(jì)算機(jī)通信替體系的模型，定義為ISO7498。OSI模型由七層組成，如圖所示，分層的目的是使得協(xié)議的開發(fā)可以根據(jù)所需各層的從能來(lái)進(jìn)行。CAN通信協(xié)議對(duì)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)管理層進(jìn)行了定義，CAN診斷協(xié)議對(duì)物理層（診斷接口）、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層進(jìn)行了定義。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議主要有：
　?。?）ISO11898和ISO11519：分別對(duì)高速CAN和低速CAN的物理層進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。
　?。?）j1939：美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）制定，基于CAN2.0B的CAN協(xié)議，為中重型道路車輛上電子部件間的通訊提供了標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)。
　?。?）ISO15765：道路車輛上基于CAN總線的診斷協(xié)議。
　?。?）各大公司自行定義的轎車中高速CAN總線協(xié)議：GM、Ford、VW都有自己的協(xié)議。

　　1.2CAN總線的實(shí)現(xiàn)
　　CAN總線實(shí)現(xiàn)主要有硬件及軟件兩部分組成。
　　構(gòu)成CAN節(jié)點(diǎn)硬件的半導(dǎo)體器件主要包括以下幾類：獨(dú)立式控制器，包含CAN控制器的微處理器，CAN收發(fā)器。一般采用“CAN微控制器+CAN收發(fā)器”或“通用型微控制器+獨(dú)立式CAN控制器十CAN收發(fā)器”這樣的組合，配以適當(dāng)?shù)耐獠侩娐肪蜆?gòu)成一個(gè)完整的CAN節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間再經(jīng)導(dǎo)線簡(jiǎn)單連接便形成“控制器網(wǎng)絡(luò)”。控制器硬件與雙絞線如圖所示。

　　軟件部分實(shí)現(xiàn)主要包括CAN硬件驅(qū)動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)管理，診斷接口，bootloader等部分。
　　1.3 CAN總線開發(fā)流程
　　一般的CAN總線開發(fā)方法為如圖所示的V字形開發(fā)流程，從圖中可以看出，由廠商根據(jù)整車架構(gòu)，進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，提出ECU的需求，供應(yīng)商根據(jù)整車廠要求進(jìn)行需求分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，功能設(shè)計(jì)，分模塊的實(shí)現(xiàn)，組件測(cè)試，集成測(cè)試，ECU測(cè)試，最后是驗(yàn)證并交付整車廠。
　　1.4 CAN在ESP中的應(yīng)用
　　由于ESP系統(tǒng)有著豐富的功能，需要綜合協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的動(dòng)作以獲得最佳的控制效果，同時(shí)還需要從發(fā)動(dòng)機(jī)EMS和變速器TCU獲得車輛運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行車輛狀態(tài)估算，所以CAN網(wǎng)絡(luò)被用來(lái)進(jìn)行ESP控制器與其他底盤動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器之間的通訊。同時(shí)，由于ESP控制器多和液壓控制單元集成安裝在靠近發(fā)動(dòng)機(jī)艙的位置，而傳感器分布于整車各個(gè)位置，常將部分傳感器模塊化，將傳感器信號(hào)采集控制器集成于傳感器模塊內(nèi)部，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給ESP控制器，這樣使ESP系統(tǒng)模塊化水平大大提高。常見的ESP系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)如下圖所示。

　　ESP中CAN網(wǎng)絡(luò)主要有以下作用：
　　1 各控制器交換數(shù)據(jù)和控制指令。包括ESP對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的協(xié)調(diào)控制，ESP對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的參數(shù)獲取，ESP控制器對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的獲取。
　　2 開發(fā)過(guò)程中的標(biāo)定。開發(fā)過(guò)程中基于CAN的標(biāo)定是一種快速有效，應(yīng)用廣泛的標(biāo)定手段。
　　3 生產(chǎn)過(guò)程的標(biāo)定。在整車裝配過(guò)程中，其方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，縱向加速度傳感器，側(cè)向加速度傳感器，橫擺角速度傳感器的初始標(biāo)定也是通過(guò)CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。
　　4 故障診斷。基于CAN的故障診斷是某些國(guó)家的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，車載控制器必須有診斷功能。
　　5 產(chǎn)品升級(jí)與配置。擁有Bootloader模塊的控制器可以在出廠后通過(guò)CAN進(jìn)行軟件升級(jí)，同時(shí)也可以通過(guò)軟件配置來(lái)給客戶多樣化的選擇。比如TCS和ESP的硬件相同，可以通過(guò)出廠后的軟件配置定義產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的功能級(jí)別，給客戶差異化的選擇。
　　2 相關(guān)法規(guī)
　　2009年前6個(gè)月，幾乎所有歐洲國(guó)家裝備ESP車輛的市場(chǎng)份額再次上升。意大利的數(shù)據(jù)提高四個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到55%；西班牙則上漲到69%。德國(guó)78%的新上牌車輛裝備ESP。
　　近年來(lái)各國(guó)紛紛出臺(tái)強(qiáng)制措施，提高ESP的新車出廠裝賠率，以提高車輛安全性，降低事故發(fā)生率和事故死亡率。
　　美國(guó)國(guó)家高速公路交通安全管理局（NHTSA）在2007年頒布法規(guī)，所有總重在4.5噸以下的車輛從2012年起必須裝配ESP。
　　2009年3月10日，歐洲議會(huì)作出決定，所有新車都強(qiáng)制裝配ESP。根據(jù)法規(guī)，2011年11月起，所有在歐盟注冊(cè)的新乘用車和商用車都必須裝配主動(dòng)安全系統(tǒng)ESP，而從2014年11月起所有新車都必須裝配該系統(tǒng)。6月23日，歐盟委員會(huì)通過(guò)該立法。
　　澳大利亞2009年6月頒布立法：在澳洲銷售的車輛必須強(qiáng)制裝配ESP。該法規(guī)規(guī)定：自2011年11月起所有新車型，以及自2013年11月起所有車型，都必須強(qiáng)制裝配ESP。這比歐洲立法還要提前一年。法規(guī)詳細(xì)內(nèi)容，例如涉及車輛級(jí)別的范圍待定。2008年，在澳洲銷售的新車ESP裝配率是60%。
　　2009年日本NCAP，日本新車評(píng)估體系統(tǒng)（JNCAP）將顯示顯示車輛是否配備電子穩(wěn)定控制（ESC），標(biāo)配時(shí)顯示綠色，選配時(shí)顯示黃色或沒(méi)有裝配時(shí)顯示紅色。NASVA預(yù)計(jì)，新的JNCAP體系對(duì)日本ESC裝配率有積極的影響。
　　2009年3月18日，巴西國(guó)家交通委員會(huì)通過(guò)311和312號(hào)決議，自2014年1月起，巴西市場(chǎng)上所有銷售的新車（國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口）都強(qiáng)制裝配前氣囊和ABS。
　　2009年3月13日加拿大政府計(jì)劃推出新的安全法規(guī)，自2011年9月1日起，要求在加拿大銷售的所有乘用車，以及總重在4,5噸以下的商用車，卡車和公共汽車都標(biāo)配ESP。
　　2009年2月，使用模擬事故場(chǎng)景來(lái)測(cè)試車輛安全性能的歐洲新車評(píng)估體系EuroNCAP將電子穩(wěn)定程序ESP?納入其新的評(píng)估流程。根據(jù)其最新指導(dǎo)原則，自2010年起，只有將電子穩(wěn)定程序ESP作為標(biāo)準(zhǔn)配置的車型才有可能獲得最高五星的安全評(píng)定。
　　對(duì)于我國(guó)整車廠商來(lái)說(shuō)，雖然我國(guó)強(qiáng)制裝配ESP并無(wú)時(shí)間表，但是想要出口上述地區(qū)，則必須裝配符合當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)的ESP系統(tǒng)。并且，我國(guó)新車出廠ESP裝配率只有不到百分之二十，隨著用戶對(duì)汽車安全系統(tǒng)的認(rèn)可與安全觀念的普及，必定還有很大的增長(zhǎng)空間。