摘要在借鑒計算機網絡技術和現場總線技術的基礎上，人們開發出了適用于汽車內部、外部環境的汽車網絡技術。目前，汽車已成為機械、電子、信息交換一體化的裝置。車載網絡無疑是汽車電控系統中的一個重要組成部分，它可以使大批的數據信息在不同的電子單元中共享。它也是汽車發展史上的一個里程碑，同時也是汽車電子技術中最活躍的領域。其中CAN總線網絡作為一種極具潛力的控制器局域網，在汽車計算機控制系統中有著廣闊的應用前景。

關鍵詞汽車CAN計算機網絡技術SAEJ1939

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A

現代汽車電控單元眾多。汽車計算機控制涉及到汽車自身的動力性、經濟性、安全性、可靠性、凈化性和舒適性等諸多方面，具體包括發動機控制，自動變速器控制、巡行控制、抱死制動控制、照明控制、空調控制、驅動防滑控制、儀表管理系統、防盜等計算機控制單元(ECU)，而且各種控制系統的電控單元相互聯系緊密，需要隨時進行實時數據通信。且各控制單元要求系統響應的時間不太一樣。即數據交換網是基于優先權競爭的模式。如制動防抱死系統、安全氣囊裝置等對實時性要求很高。系統指令發出以后，如果執行器不能及時作用，就可能造成嚴重后果。另外有些系統如燈光照明、座椅調節等對系統的響應時間的要求就相對較低。通過分別構造高、低速CAN網絡，對實時性要求高的計算機控制單元采用高速CAN網絡傳輸;其它采用低速CAN網絡傳輸，并采用DSP微控制器兼作網關。使得傳輸線束大大簡化，可靠性大大提高。下面簡要介紹幾種用于汽車的網絡技術。

1 CAN

CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網，是由ISO定義的串行通訊總線，主要用來實現車載各電控單元之間的信息交換，形成車載網絡系統，CAN數據總線又稱為CAN—BUS總線。CAN協議中每一幀的數據量都不超過8個字節，以短幀多發的方式實現數據的高實時性;CAN總線的糾錯能力非常強，從而提高數據的準確性;同時CAN總線的速率可達到1M bit/s，是一個真正的高速網絡。它的非破壞性總線性仲裁技術以及靈活的通訊方式，適應了汽車的實時性和可靠性要求。特別適用于汽車計算機控制系統和環境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業環境。其通訊介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維。

汽車CAN總線的技術背景來源于工業現場總線和計算機局域網這樣成熟的技術，因此具有很高的可靠性和抗干擾性。CAN總線應用于這些計算機控制系統，取代傳感器、電控單元和執行器之間以及電控單元之間的專線聯系方式，構成了基于CAN總線的汽車控制系統網絡。

通常，該網絡包括發動機控制、傳動系控制、車身控制和儀器儀表等四個功能獨立的CAN總線網絡。我們通過網關將這四個CAN總線網絡聯系起來。網關通過對CAN總線間待傳數據信息的智能化處理，確保只有某類特定的信息才能夠在網絡間傳輸。例如，車身CAN總線網絡要從發動機CAN總線網絡索要某一信息時，網關計算機就從后者中取得有關的信息并按要求作一定的處理后再進行傳輸。這種方式可將不同的信息分開，減輕了各網絡總線上的負載。CAN總線應用到汽車計算機控制系統后，所有ECU都連到CAN總線上，極大地簡化了汽車計算機控制系統的線路連接。

目前，汽車上的網絡連接方式主要是采用兩條CAN總線。一條是用于驅動系統的高速CAN，速率達到500kb/s;另一條是用于車身系統的低速CAN，速率是100kb/s。驅動系統的高速CAN的主要連接對象是發動機控制器、ABS及ASR控制器、安全氣囊控制器、組合儀表等。它們的基本特征相同，都是控制與汽車行駛直接相關的系統。關系車體安全性等。車身系統的低速CAN的主要連接對象是車門的中控門鎖與防盜控制開關、電動車窗、后視鏡和車廂內照明燈等。另外，我們還設置“網關”，在各個CAN總線之間搭橋，以實現信息共享。

CAN總線使得各汽車計算機控制單元能夠通過CAN總線共享所有信息和資源。達到簡化布線，減少傳感器數量，避免控制功能重復，提高系統可靠性和維護性，降低成本，更好地匹配和協調各個控制系統的目的。

當然，CAN網絡技術還需要進一步完善。比如說，在手動擋汽車中，駕駛員的換擋是依照經驗來進行的，有可能發生應該加高擋位而沒能及時加擋的情況，即所謂的低檔高速行駛。這樣既不利于降低油耗，又容易造成汽車傳動部件磨損。如果能實現自動換擋的主動提示，車輛就能始終保持在經濟時速行駛;還有就是總線標準應該統一，通信協議應該兼容。

2 SAE J1939

SAE J1939是在CAN的基礎上擴展、完善形成的，它可以達到250Kbit/s的通訊速率。包括雙絞線物理層規范，網絡層、網絡管理規范、車輛應用層、虛擬終端應用層、診斷應用及診斷連接器等部分。適用于卡車、公共汽車的控制與通信網絡。它采用PDU( Protocol Data Unit協議數據單元)傳送信息，每個PDU相當于CAN協議中的一幀。由于每個CAN幀最多可傳輸8個字節數據，因此PDU的傳輸具有很高的實時性。利用CAN2.0B擴展幀格式的29位標志符定義每一個PDU的含義以及該PDU的優先級。J1939協議主要作為汽車中應用的通訊協議，對汽車中應用到的各類參數 (下轉第130頁)(上接第128頁)都進行了規定。參數的規定符合ISO11992標準。

3 FlexRay

FlexRay是為高速率數據傳輸和高級控制應用而設計的故障容錯協議?；贔TDMA 的確定性訪問方式，具有容錯功能及確定的通信消息傳輸時間，同時支持事件觸發與時間觸發通信，具備高速率通信能力。

它的出現，首先是滿足了可靠性要求。該系統是由兩條總線和兩個網絡控制單元構成的一個完整網絡，每個ECU分別和兩條總線相連，正常情況下可以利用雙通道進行數據傳遞，當其中一個網絡發生故障時也可以由另一個備份網絡承擔通訊任務。其次，FlexRay還必須滿足速率傳輸要求。如發動機、制動控制和方向控制等有很強的實時特征性，必須要求有很高的數據傳輸率才能滿足。FlexRay采用時分多路訪問(TDMA)，將總線劃分成很多時隙，各設備按照優先級占用不同的時隙實現對總線的復用。同時FlexRay支持星型連接和總線連接，對高速設備可以采用點對點方式與FlexRay總線控制器連接，構成星型結構;對低速網絡可以采用類似CAN總線的方式連接。符合下一代汽車 X-by-Wire 系統的應用需求。

4 LIN

LIN全稱為“Local Interconnect Network”，是用于連接智能傳感器、執行器的低成本串行通信總線。在主從設備之間只需要一根12V的信號線。數據傳輸速率為20Kbps，這是因電磁干擾原因受限等許多應用條件可接受的速度。LIN基于SCI(串行通信接口)/UART(通用異步接收發送)硬件接口。屬于低速、單線總線通信系統。在汽車內部構成分布式系統，用于汽車座椅、門鎖、頂蓬、雨刷、門鏡等設備之間的數據傳輸。以門窗控制為例，在車門上有門鎖，車窗玻璃開關，車窗升降電機，操作按鈕等，只需要一個LIN網絡還可以和汽車其他系統進行信息交換，實現更豐富的功能。LIN的主從式結構不會因為一個從設備的故障而破壞整個網絡，例如小偷不可能通過破壞電控后視鏡而達到破壞整個防盜系統的目的。

現代汽車是一個智能化網絡計算平臺。將車內的控制網絡與信息網絡如故障信息檢測系統，車況自動紀錄系統。實時駕駛信息顯示系統(智能化數字儀表)與嵌入式因特網互連，使每個汽車有一個Web網頁，是今后車載計算機網絡平臺的關鍵核心技術。