“汽車(chē)電子業(yè)最大的熱點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)化。”一位業(yè)內(nèi)人士如此描述汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景。而控制器局域網(wǎng)(CAN)擁有的多主節(jié)點(diǎn)、開(kāi)放式架構(gòu)，以及錯(cuò)誤檢測(cè)及自恢復(fù)能力等優(yōu)勢(shì)，成為汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的熱門(mén)。從以下一組數(shù)字中也印證了這一趨勢(shì)，02年數(shù)據(jù)，全球市場(chǎng)上大約有一億只CAN收發(fā)器，平均一輛車(chē)上有12個(gè)到15個(gè)低速CAN收發(fā)器，4到5個(gè)高速CAN收發(fā)器。
一些汽車(chē)專(zhuān)家認(rèn)為，就像在20世紀(jì)70年代引入集成電路、80年代引入微處理器一樣，近10年來(lái)數(shù)據(jù)總線(xiàn)技術(shù)的引入也將是汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。
適應(yīng)實(shí)時(shí)診斷與安全性需求
CAN總線(xiàn)成必備裝置
CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以說(shuō)是躬逢其盛。德?tīng)柛ｋ娮优c安全部中國(guó)工程經(jīng)理許向東指出，隨著排放法規(guī)的驅(qū)動(dòng)以其在線(xiàn)診斷的需要，通過(guò)CAN總線(xiàn)將各系統(tǒng)中的診斷總線(xiàn)連接在一起，通過(guò)ECU軟件來(lái)實(shí)時(shí)診斷與維修。
并且，隨著安全性能日益受到重視，安全氣囊也將逐漸增多，以前是在駕駛員前面安裝一個(gè)，今后側(cè)面與后座都會(huì)安裝安全氣囊，這些氣囊通過(guò)傳感器感受碰撞信號(hào)，通過(guò)CAN總線(xiàn)將傳感器信號(hào)傳送到一個(gè)中央處理器內(nèi)，控制各安全氣囊的啟動(dòng)彈出動(dòng)作。同時(shí)，先進(jìn)的防盜設(shè)計(jì)也正基于CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。首先，確認(rèn)鑰匙合法性的校驗(yàn)信息通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞，改進(jìn)了加密算法，其校驗(yàn)的信息比以往的防盜系統(tǒng)更豐富；其次，車(chē)鑰匙、防盜控制器和發(fā)動(dòng)機(jī)控制器相互儲(chǔ)存對(duì)方信息，而且在校驗(yàn)碼中攙雜隨機(jī)碼，無(wú)法進(jìn)行破譯，從而提高防盜系統(tǒng)的安全性。而這些功能的實(shí)現(xiàn)無(wú)一不借助CAN總線(xiàn)來(lái)完成，CAN總線(xiàn)成為汽車(chē)智能化控制的“定海神針”。
在現(xiàn)代轎車(chē)的設(shè)計(jì)中，CAN已經(jīng)成為必須采用的裝置。奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃、雷諾等汽車(chē)都采用了CAN作為控制器聯(lián)網(wǎng)的手段。據(jù)報(bào)道，中國(guó)首輛CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)混合動(dòng)力轎車(chē)已在奇瑞公司試裝成功，并進(jìn)行了初步試運(yùn)行。在上海大眾的帕薩特和POLO汽車(chē)上也開(kāi)始引入了CAN總線(xiàn)技術(shù)。但總的來(lái)說(shuō)，目前CAN總線(xiàn)技術(shù)在我國(guó)汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用尚處于試驗(yàn)和起步階段，絕大部分的汽車(chē)還沒(méi)有采用汽車(chē)總線(xiàn)設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)在技術(shù)、設(shè)計(jì)和應(yīng)用上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)的“深造”勢(shì)在必行。
高速與低速CAN各擅所長(zhǎng)
CAN加LIN適宜低成本需求
CAN分為高速和低速CAN總線(xiàn)，低速CAN的總線(xiàn)速度為10Kb-125Kb/s，高速為250Kb-1Mb/s。許向東介紹，德?tīng)柛ｉ_(kāi)發(fā)的CAN總線(xiàn)系統(tǒng)是將發(fā)動(dòng)機(jī)控制與變速箱連接在一起，因?yàn)槠?chē)在換檔時(shí)需要發(fā)動(dòng)機(jī)變換扭矩，以保持汽車(chē)行駛的平穩(wěn)性。高速CAN應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、ABS等實(shí)時(shí)性要求強(qiáng)的控制模塊，低速CAN主要是運(yùn)用在車(chē)身控制模塊領(lǐng)域。
然而，對(duì)于許多基本的汽車(chē)應(yīng)用而言，由于CAN總線(xiàn)的實(shí)現(xiàn)成本較高，并非都需要用CAN節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)連接。飛思卡爾汽車(chē)電子市場(chǎng)部經(jīng)理康曉敦說(shuō)，CAN總線(xiàn)的實(shí)現(xiàn)成本較高，做一個(gè)節(jié)點(diǎn)，MCU需要帶CAN數(shù)字接口，至少20多元，加上CAN收發(fā)器七八元，因此一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)芯片需要30多元左右。隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，這部分成本會(huì)增加許多，而LIN(局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò))對(duì)MCU要求的資源很少，普通的串行口就可以做，一般LIN子節(jié)點(diǎn)所用的MCU只需要幾元。并且，LIN總線(xiàn)正是針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。因此在CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)中，CAN節(jié)點(diǎn)可連接發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、儀表盤(pán)等，LIN節(jié)點(diǎn)來(lái)連接門(mén)窗、后視鏡、車(chē)燈等。這是綜合汽車(chē)成本、性能方面的權(quán)衡之舉。
中科院電工研究所唐曉泉博士也提到，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車(chē)市場(chǎng)，成本因素是汽車(chē)廠(chǎng)商考慮的因素，如單做車(chē)燈控制，就設(shè)計(jì)一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)，這樣不是很經(jīng)濟(jì)。但如果從整體出發(fā)，做車(chē)身控制CAN網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，那么相應(yīng)的成本不會(huì)增加多少，但卻提升了智能化控制水平。這也需要整車(chē)廠(chǎng)商與汽車(chē)電子廠(chǎng)商共同協(xié)作。
應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)將出“國(guó)標(biāo)”
三網(wǎng)合一時(shí)代已露端倪
CAN總線(xiàn)是一個(gè)三層網(wǎng)絡(luò)，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層及應(yīng)用層。物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范直到90年代初才逐步標(biāo)準(zhǔn)化。TI汽車(chē)電子市場(chǎng)代表、DL國(guó)際有限公司產(chǎn)品經(jīng)理龐川博士介紹，在CAN應(yīng)用層方面，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，出現(xiàn)了一些著名的協(xié)議，如針對(duì)卡車(chē)和載重汽車(chē)應(yīng)用提出的J1939等。據(jù)中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心龔進(jìn)峰博士介紹，他們也正著手制訂中國(guó)汽車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的標(biāo)準(zhǔn)，主要是通訊協(xié)議編碼方面。這也將進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)內(nèi)CAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。
康曉敦提到，CAN網(wǎng)絡(luò)的上游是向傳輸速率更高的FlexRay協(xié)議發(fā)展，下游是向LIN協(xié)議發(fā)展。FlexRay的速率高、更加安全可靠，但實(shí)現(xiàn)成本目前還較高，其接口和收發(fā)器方面要求均較高，精度和復(fù)雜性更高。因此，未來(lái)幾年內(nèi)CAN總線(xiàn)仍占據(jù)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主導(dǎo)。
同時(shí)，為適應(yīng)未來(lái)汽車(chē)多媒體娛樂(lè)系統(tǒng)發(fā)展的需要，未來(lái)DVD、導(dǎo)航儀、汽車(chē)音響將通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)集成在一起，以傳輸移動(dòng)圖像，這也就需要傳輸速率更高、更快的網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)?？禃远刂赋?，目前市場(chǎng)上已開(kāi)發(fā)出一種MOST標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，做音視頻娛樂(lè)通信，它是基于光纖的通信協(xié)議，傳輸速率可達(dá)20多兆，在一些頂級(jí)車(chē)上已有應(yīng)用。目前做MOST總線(xiàn)很復(fù)雜，MOST網(wǎng)關(guān)需用支持多媒體的32位MCU實(shí)現(xiàn)，并需要大量的16位單片機(jī)做每個(gè)子系統(tǒng)的控制，它的應(yīng)用還需汽車(chē)廠(chǎng)商、汽車(chē)電子廠(chǎng)商的共同推動(dòng)。
未來(lái)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將是CAN、LIN、MOST三網(wǎng)合一的整體。MOST負(fù)責(zé)音視頻，CAN負(fù)責(zé)重要的電子控制單元，如發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS、安全氣囊等，LIN負(fù)責(zé)次要的電子控制單元，如門(mén)窗、車(chē)燈等。X-by-Wire技術(shù)的推動(dòng)也將締造如此堪稱(chēng)“完美”的網(wǎng)絡(luò)組合。
（摘自中國(guó)電子報(bào)）
（轉(zhuǎn)載）
