汽車CAN 網絡通訊技術實際應用研究

張文多 侯南

（1 哈爾濱光宇新能源有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078；2 黑龍江農業工程職業學院，黑龍江 哈爾濱 150088）

基于計算機信息技術的發展，CAN 總線技術，即控制器局域網，在不斷發展成熟，其在汽車上的應用越來越普遍。通過CAN 網絡通訊技術的應用，能夠對利用計算機控制系統對汽車相關的各項信息資源進行搜集整合，并實現信息共享，能夠對控制網絡系統的可靠性和穩定性實現顯著提高，同時降低控制系統結構的復雜程度。

一、CAN 網絡通訊技術概述

CAN 總線是控制器局域網絡的簡稱，是一種典型的多路傳輸系統，其主要作用是對微電腦的各項指令數據加以接收，之后再對其進行處理并傳輸至CAN 收發器。另一方面，CAN 收發器中的數據也能夠通過CAN 控制器的處理之后向控制單元輸送。CAN 收發器承擔著信息數據的轉化和運輸，其重要性必然不可替代。線路的終端位置是電阻器，其作用是保證數據的正常傳輸，防止發生出現反射現象。在CAN 總線網絡中，高線和低線是互相纏繞的，因此被叫作雙紋線，能夠保護總線網絡系統不被電磁波干擾，同時減少對外界環境產生的輻射。CAN 總線的通信方式主要有兩種，一是主從方式，針對不同節點優先級的不同，當同時出現兩個信號時，會對低優先等級的信息進行停止發送，先傳遞完成優先等級比較高的信息這種通信方式能夠有效避免主線沖突的問題，特別是如果發生網絡負載比較大的情況，可以最大程度上減少網絡癱瘓發生的可能。二是多主方式，這種通信方式具有很高的靈活性。利用這種通信方式，可以在CAN 網絡的任一節點隨時進行信息的傳送，傳送過程不區分主次順序。

二、CAN 網絡通訊技術在汽車中的實際應用

（一）CAN 總線的網絡結構

對于具體的CAN 汽車網絡總線結構而言，其必須至少設計有兩個或兩個以上的總線節點，這樣才能確保通訊功能的正常實現。通常來講，CAN 總線主要是由三部分結構組成，一是CAN 收發器，二是微處理器ECU，三是CAN 控制器。首先，在CAN現場總線中，電纜的最佳交流參數值如下，特征電阻選擇120Ω，延時采取5ns/m。其次，CAN 現場總線網絡的終端位置，要安裝兩個終端電阻，這兩個終端電阻的電阻值也選擇120Ω[1]。但是如果通訊網絡中的節點數大于兩個，就不用再在中間位置上的節點安裝上述終端電阻。而且，終端電阻的電阻值大小要根據CAN 總線網絡中導線的實際長度來合理確定，并不是固定的。最后，CAN 總線網絡中的電纜直流電阻會在運行過程中導致電壓衰降現象，之所以大多數汽車CAN 總線網絡中選用的終端電阻阻值是120Ω，這是為了使總線的長度得到適當的提高。ISO11898 標準中文件中，對終端電阻的阻值大小做出了合理的推薦，即大于118Ω，小于130Ω。

（二）CAN 總線的網絡連接

在進行CAN 總線的網絡連接設計時。要根據汽車的具體車型和各項配置進行相應的設計，才能令CAN 總線網絡在通訊過程中發揮預期的作用。首先，如果汽車的各項配置比較高的話，在構建CAN 總線網絡的時候，大多會使用數量比較多的CAN 總線和LIN 線。這種類型的CAN 總線，要求LIN 線能夠實現19.2kB/s 的通信速率，而CAN 總線則必須實現500kB/s 的通信速率。其次，如果汽車的各項配置比較普通，在進行總線網絡設計的時候，可以應用一條CAN總線，該條CAN 總線的通信速率也要實現500kB/s。這一CAN 總線系統的通訊網絡結構主要由安全氣囊控制系統ACU、變速器TCU、電子助力轉向系統EPS、車身控制系統BCM、發動機管理系統EMS、組合儀表控制系統IPK、多媒體交互系統MMI 等部分構成[2]。

（三）CAN 總線的分類

現階段汽車現場總線網絡的類型主要有三種，一是信息娛樂CAN、二是舒適CAN、三是動力CAN[3]。其中，信息娛樂CAN 主要是對平視顯示系統HUD、組合儀表控制系統PK、車載音響公放系統AMP、車載診斷系統OBD、多媒體交互系統MMI、全景監控影像系統AVM 等進行網絡連接。舒適CAN 總線主要是對空調系統AC、座椅控制系統DSCU、前照燈智能隨動系統AFS、車身控制系統BCM 以及天窗電機控制器Sunroof 等進行網絡連接。動力CAN 總線則主要是對安全氣囊控制單元ACU、儀表IP、變速器控制器TCU、發動機管理系統EMS、電子助力轉向系統EPS等進行網絡連接。

三、結語

與傳統汽車控制網絡系統相比，CAN 通訊網絡技術能夠大大提高數據信息在傳輸過程中的穩定性和快捷性，簡化和優化數據信息的共享和傳輸在實際應用過程中，要結合實際情況做好檢修維護工作，保證安全性。