智能汽車系統中的CAN總線技術運用實踐微探

劉小平

廣東工貿職業技術學院 廣東省廣州市 510450

1 解讀智能汽車系統和CAN總線技術內涵

1.1 智能汽車系統內涵

所謂智能汽車其實質上指的是車輛具備自動駕駛的能力；智能汽車系統則是傳感器、計算機、通信設備與信息處理軟件等多種高端技術的整合。首先需要明確的是智能汽車應用范圍，其最常出現在野外環境中，根據事先設定好的指令，利用地圖信息規劃全局路徑，并感知周圍環境，保障車輛行駛安全。

除具備普通型汽車都具有的功能外，智能汽車還增添了很多新功能，諸如：靈活調整車輛自帶天線的方向，保障與基地之間實時進行無障礙通信、測算車身位置、判斷車頭方向等。面對如此之多的新功能，若依然使用與傳統汽車相同的RS-232總線對內部數據進行控制與變換，顯然不可能，這會導致很多新功能失去應用價值。基于此，結合國內外經驗，便需要將CAN總線技術運用到智能汽車系統中，以此構建穩定的內部數據傳送通道，即有效實現智能汽車各項新功能。

1.2 CAN總線技術內涵

Controller Area Network縮寫為CAN，中文翻譯成“控制器局域網絡”。最早研發CAN總線技術的BOSCH公司總部在德國，其從1983年開始研發CAN總線技術技術，直至1986取得一定成果，之后又通過了ISO11519和ISO11898等國際認證，進而便成為國際上最受認可且應用最為廣泛的工業現場總線之一，特別是在歐美地區，CAN總線技術已經成為了汽車計算機局域網控制的標準總線，而其涉及到的協議也已成為了汽車網絡標準協議。

從現有的汽車產業發展看，為了滿足人們對汽車舒適性、安全性、低成本以及便捷性等越來越高的要求，不斷有一些新的電子控制系統出現在市面上，并逐步被應用到汽車產業中。通過分析發現，應用在汽車產業中的電子系統在進行通信時所要求的數據類型及連接方式不同，這便意味著在正式連接過程中需要多條總線同時進行。此外涉及到的地方越多，需要的電氣件類型和數量就越多，相應的，使用到的電線越多，線束便會變得越來越粗，越來越重。

相對于一般形式的總線而言，CAN總線運用在數據通信中的靈活性、實時性以及可靠性等優勢更為明顯，加之獨特的設計與良好的性能，即便是碰到多路傳輸裝置，也不需要向傳統線束一樣增添大量聯插件和導線數目，如此便簡化了的布線過程。正因具備如此之多的優勢，使得CAN總線技術被大量運用到汽車領域中。

2 剖析CAN總線技術在智能汽車系統中的運用優勢

2.1 有助于實現關聯控制

當智能汽車在行駛過程中出現一些故障時，為快速找出故障，維護汽車運行安全，便要求對智能汽車系統內存在的ECU（電子控制單元）實施“關聯控制”。但結合實際可知，傳統控制方法無法滿足這一要求，只有運用CAN總線技術才可實現。

若汽車在行駛過程中發生碰撞，那么汽車上裝配的多個安全氣囊會同時打開，隨后在CAN總線技術的應用下展開協調操作，而后又通過傳感器獲取碰撞信號，緊接著再在CAN總線系統的運用下把傳感器信號送到中央處理器，進而便能靈活控制安全氣囊的啟動與彈出動作。

2.2 有助于實現信息共享

在CAN總線技術的運用之下可以把各ECU有效連接起來，以此實現信心共享，防止增加一些沒有必要的線束，且在操作方式上更加簡潔。諸如：把CAN總線技術運用到電噴式發動機中，發動機在運行環節所提供的機油壓力、轉速和水溫等性能與其他電器設備共享。如此一來不僅不需要額外再設置機油壓力與水溫，而且還能直接把這些數據反饋到顯示儀上，方便司機及時掌握設備運營狀態，并做好維修保養工作。

2.3 有助于增強運行可靠性

汽車在行駛過程中若發生“交換錯誤”等類問題，便會影響到汽車行駛安全，進而威脅到車上人員安全。針對此，安裝在汽車內的安全系統應當具備非常高的數據安全傳輸性能，如此才能確保汽車行駛安全，而通過CAN總線技術的運用便可實現這一要求。

2.4 有助于減少線束

汽車內部主要的網絡構成為線束，線束主要作用在于銜接汽車各電氣部件，充分發揮出電氣部件能效，可以這樣認為，汽車電路有線束構成，沒有線束也就沒有電路（汽車）。據了解，因人們對汽車的功能需求不斷增多，導致越來越多的線束被納入汽車中，由此可見線束與汽車功能，乃至整個電子控制系統都有著十分密切的聯系。

眾所周知，傳統形式的電子系統所采用的通信方式相對單一，多數應用的是點對點的方式，如此便無法實現資源共享。隨著電氣件使用的數量不斷增多，相應的線束會逐漸增重，加粗，這樣一來所形成的布線系統十分龐大，即滿足不了智能汽車系統輕便、占地小的要求。查閱資料可知，若一輛高檔型汽車使用的是傳統型布線方式，那么其導線總長度能接近2000米，其中涉及到的電氣節點接近1500個，且這些僅是當前數據，每隔10年便會增長一倍；但運用CAN總線技術后，便能夠更加科學合理的布置線束，并以此起到節省空間，縮小占地面積的目的。諸如：某一型號汽車，應用傳統型布線方式時，需要使用到20—30根左右線束，自運用CAN總線技術后，只需2根便能實現傳統布線形式的各種功能?？梢?，CAN總線技術在智能汽車系統中的運用非常重要，除了節省空間外，還能有效減少系統建造成本。

3 實踐微探

當前世界上很多的汽車制造企業已經開始運用CAN總線技術，進展較快的有ROLLSROYCE、BMW及BENZ等汽車制造企業，這些企業均在國際上享有盛名；而在國內大眾途觀、帕薩特等也開始運用CAN總線技術。從當前運用CAN總線技術實況看，人們傾向于將CAN總線技術劃分成高速、低速等兩個層次進行，其中高速范圍在250kbps-1Mbps，運用最多處在ABS、發動機以及變速箱等部位，而這些部位有個相同共性便是對實時性要求較高；低速總線速度維持在10kbps-125kbps范圍內，運用最多的地方在車身控制模塊中。

除此之外，不同車型需要視情況選擇不同形式的總線結構，諸如：下位機向上位機傳送數據包括車頭角度方向、汽車車頭、GPS坐標以及當前方向等內容；而上位機向 下位機傳送數據則包括基地GPS坐標、電機旋轉方向角度等?？梢?，不同的數據傳播形式涉及到的傳播內容有所差異，而要想確保數據傳輸準確性，則需要依靠CAN總線及CAN模塊。

此外根據汽車檔次不同，運用CAN總線技術的方式也有所差異，首先對于一個相對完整的智能汽車電子系統而言，在CAN子網結構與CAN總線技術的有效融合下，可以使整個電子系統連接的更加緊密，并放在同一個子網中，如此整個系統的實時性便會提高；但若面對的是不同子網結構，那么便需要視具體情況采用不同通信速率與接口，只有這樣才能調整與優化系統結構，保證網絡銜接順暢。值得一提的是，這樣一種CAN總線技術運用模式雖然在一定程度上簡化了CAN子網設計的難度，但從硬件使用上分析，其對網絡系統的要求更高，且系統運營成本也很高，因此較為適合中高檔型智能汽車系統運用。

4 結語

綜上所述，智能汽車系統為普通汽車系統的延伸系統，是技術水平發展到一定階段后出現的新系統，人們再對其功能擴展時，增添了一些人工智能技術，這其中便牽涉到CAN總線技術，而文章主要是對CAN總線技術在智能汽車系統中的具體運用進行分析探討，可知CAN總線技術是一種有著非常擴展性、可靠性及靈敏度的高新技術，除了能實現軟硬件的優化升級外，還能從整體出發提高整個智能汽車系統的運行品質。