基于CAN-總線技術的智能汽車系統(tǒng)的設計

隨著汽車功能的增加與電子控制技術的普遍應用，汽車電氣件越來越多，電線也會越來越多，汽車上的電路數量與用電量顯著增加，線束也就變得越粗越重。

如何使大量線束在有限的汽車空間中，更有效合理地布置，使汽車線束發(fā)揮更大的功能，已成為汽車制造業(yè)面臨的問題。CAN總線技術的開發(fā)。對于汽車電子控制系統(tǒng)的應用無疑是一個突破，并將得到更大的發(fā)展。

1 CAN總線概述

CAN(Controller Area Network的縮寫)，即控制器局域網絡。CAN總線是由德國BOSCH公司于1986年進行開發(fā)。并隨后通過國標IS011898及ISOl1519，如今已經成為國際上被最為廣泛應用的工業(yè)現場總線之一。尤其在歐洲和北美地區(qū)，CAN協議已經是汽車網絡的標準協議，成為汽車計算機控制系統(tǒng)和控制局域網的標準總線。

在目前的汽車產業(yè)中，為了滿足對于汽車安全性、便捷性、舒適度、低成本等多種要求，各種不同的電子控制系統(tǒng)不斷被開發(fā)，并應用于汽車產業(yè)中。但是由于這些電子系統(tǒng)之間通信時所需要的數據類型及要求有不同之處，所以，就要由很多條總線構成，并且不同的地方越多，電氣件也越多，電線也就越多，線束也就變得越粗越重。而與一般的總線相較，CAN總線在數據通信的應用中，擁有十分突出的實時性、可靠性和靈活性等優(yōu)勢，其性能良好、設計獨特．與傳統(tǒng)線束比較，多路傳輸裝置大大減少了導線及聯插件數目，使布線更為簡易，因此，越來越受到人們的重視和青睞，并且被廣泛應用在汽車領域。

因此，為了適應“減少線柬的數量”等要求，先進的汽車就引人了CAN總線配置，采用多路傳輸系統(tǒng)。如世界上著名的汽車制造商BMW(寶馬),BENZ(奔馳)、ROLLS—ROYCE(努斯萊斯)等等都采用了CAN總線。作為控制總線，用來實現汽車內部的系統(tǒng)控制和檢測執(zhí)行機構之間酌數據通信。

2 智能汽車和智能汽車系統(tǒng)

智能汽車具有自動駕駛的功能，并且集計算機、信息處理和控制、通訊和傳感器等多種高端技術于一身。而智能汽車的主要用途，是體現在野外環(huán)境中的，其能夠依照事先設定的指令，并根據地圖信息進行全局路徑的規(guī)劃，還能在行進過程中對周圍的環(huán)境信息有著極為敏感和及時的感知能力，從而自行做出相應的決策，來引導其自身安全地進行行駛，并完成先前制定的規(guī)劃和任務。

智能汽車除了擁有普通汽車具備的各種功能外，還增加了多種特有的功能。飼如，其可以測算車身的位置，能夠精準測出車頭方向，還能控制汽車自帶有向天線方向使其與基地之間進行無線通信等功能。

如此眾多的信息，如果采用一般的總線進行內部的數據交換．是比較困難的，但是使用CAN總線技術,可以保證系統(tǒng)內數據交換過程中的高速率和安全可靠的性能，因而采用CAN總線，作為智能汽車的內部數據傳輸技術是必然的。

3 CAN總線技術在智能汽車中應用的優(yōu)勢

CAN總線技術在智能汽車中的應用，具有以下優(yōu)勢：

(1)實現信息的共享。采用CAN總線技術．可以實現各個ECU(Electronic Control Unit的縮寫。即電子控制單元，又稱“行車電腦”。“車載電腦”等．從用途上講是汽車專用微機控制器，也叫汽車專用單片機)之問的信息共享，從而避免增加很多不必要的線柬，操作起來更為簡易。

假設某輛汽車的電噴發(fā)動機使用的是CAN總線技術，那么發(fā)動機提供的轉速、水溫、機油壓力等等，也可以被其他電器共享。這樣。一方面可以不用再額外設置水溫j機油壓力等；另一方面可以將這些數據全部顯示在儀表盤上，便于司機及時能夠查看發(fā)動機運行狀況．也利于發(fā)動機的及時保養(yǎng)維護。

(2)大量減少線柬。汽車線束作為汽車內部電路的網絡主體結構，用于連接汽車的電氣部件并使之發(fā)揮功能,可以說沒有線柬，就不存在汽車電路。

在現代汽車上，汽車線柬特別多，電子控制系統(tǒng)與線柬有著密切關系。隨著各種新型電子通訊產品的出現．對于汽車布線的問題上，也有了越來越高的要求。而傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)的通信方式，大多是點對點的單一形式．相互間的共享難以達到。隨著電氣件越來越多，電線也會越來越多，汽車上的電路數量與用電量隨之顯著增加，線束也就變得越粗越重，這樣形成的龐大的布線系統(tǒng)，已經不能順應時代的要求。

據有關數據統(tǒng)計，如果一輛高檔汽車采用傳統(tǒng)布線方法。其導線的總長度可以達到2 000 m，電氣節(jié)點約有l(wèi)500個，并且大約每10年就會增長l倍。而CAN總線技術的采用，則可以實現有效合理的布置線柬，節(jié)省空間。假如某汽車的門鎖控制、搖窗機等需要的傳統(tǒng)布線需要20到30根左右，但CAN總線卻只需要2根．這之間的差距可想而知。

(3)進行關聯控鍶。在出現某些事故的時候。會需要對各個ECU進行關聯控制，但是這種要求，傳統(tǒng)控制方法是難以達到的，可CAN總線卻可以加以實現。假如發(fā)生了碰撞事故，汽車上的多個氣囊會打開，并通過CAN總線進行協調工作，可以通過傳感器感受到碰撞信號，并通過CAN崽線系統(tǒng)將傳感器信號傳輸到一個中央處理器內，以控制各安全氣囊的啟動彈出動作。

(4)實現突出的可靠性能。如果汽車在使用中，出現交換錯誤的現象，汽車的安全就會出現問題。會大大提高對司機形成危險的概率。因此，汽車的安全系統(tǒng)必須要求有較高安全性的數據傳輸技術。換而言之，如果效據傳輸具有足夠高的可靠性，或者殘留下來的數據錯誤非常低的話，實現高度安全這一目標將不再是難事。