隨著社會的發展和人們生活水平的提高，汽車已經成為家家戶戶必不可少的一種交通工具。不僅快速美觀，而且舒適，很多人出行或者遠途郊游都會選擇自駕。關于汽車的制造也是非常嚴謹的，每款車型都有其不同的舒適度和美觀度，本文主要就從基于CAN總線的汽車內部網絡系統進行了一些研究，文章是一篇高級技師職稱論文。

　　【摘 要】近年來，汽車已經從傳統的交通工具發展成為一個以交通功能為主兼顧娛樂舒適性功能的集合體;另外在外形上，也由原來的單一化笨重化轉變為如今的形態各異、靈巧美觀。這些突破和發展都是得益于汽車制造工藝的改進和先進技術的應用，本文著重分析CAN(控制器局域網絡)總線在汽車內部網絡的應用及影響。

　　【關鍵詞】汽車,CAN總線,內部網絡

　　1 前言

　　為了滿足舒適、安全、美觀、節能、功能豐富等要求，汽車內部設立了多種電子控制系統，根據各部件不同的數據基礎和參數要求，汽車內部就產生了多條控制線路，形成一個錯綜復雜的長線網，但這又跟操作方便、節省空間等要求相矛盾。上世紀80年代，由德國BOSCH公司研發出的CAN串聯通信結構完美解決了這一問題。

　　2 CAN總線的汽車內部網絡系統

　　2.1 CAN介紹

　　CAN(控制器局部網)是BOSCH公司為現代汽車應用領域推出的一種多主機局部網，它是一種多主總線，它以報文為單位，以雙絞線、同軸電纜或光導纖維為媒介，進行分布式控制或實時控制，以達到數據傳送的通信目的，其速率最高可達1Mbps。由于其性能強大、使用可靠、運作方便等優點，現已廣泛應用于工業自動化、多種控制設備、交通工具、醫療儀器以及建筑、環境控制等眾多部門。

　　較之許多其他控制總線結構相比，基于CAN總線的網絡系統具有以下方面的特點：

　　(1)各模塊之間可實現任意無障礙數據通信，且不分主從，任意一個節點可以向任何其他(一個或多個)節點發起數據通信，根據各個節點信息優先級先后順序決定通信次序;即使在多個節點在同一時刻發起通信的情況下，也能自動遵循優先級低的避讓優先級高的原則，確保通信有序不亂，避免了通信線路的擁堵不暢通;

　　(2)CAN為各節點串聯線路，在其中某一節點出現故障的情況下，其他節點可以免受其影響，照樣正常通信傳輸;

　　(3)CAN總線支持長距離通信，最遠可支持10KM(速率低于5Kbps)的通信傳送，在40M以內，速率可高達到1Mbps;

　　(4)CAN總線傳輸的介質可以是雙絞線或同軸電纜。CAN總線適用于大數據量短距離通信或者長距離小數據量，對實時性的要求比較高，多主多從或者各個節點平等的現場中使用。

　　(5)作為分布式控制系統，它的顯著特點就是以數據塊取代傳統的地址編碼，使網路內的節點個數不受限制，每幀數據段的字節不超過8個，節省了字節占時，大大提高了通信效率。

　　2.2 CAN總線網絡節點設計

　　CAN總線是為解決汽車內部網絡控制而產生的，它所具有上述的特性和優點也決定了它是汽車內部網絡控制系統的最佳現場總線，并且在其他諸多工業領域也得到了廣泛運用。

　　CAN網絡是由車內各種控制單元(ECU)組成，一個控制單元的硬件又包括傳感器和執行器接口、微控制器、CAN控制器以及CAN收發器等。在微控制器控制的前提下，傳感器和執行器負責實現各控制單元的功能指令，CAN收發器則負責接收來自控制器的通信訊號，將其轉化為與控制器相匹配的訊號，再有控制器來完成最終指令操作。

　　2.3 CAN總線網絡系統應用

　　汽車內部的CAN網絡系統是將汽車內各個通信節點通過現場總線實現多分布式操控的局域網系統，是汽車各功能指令的通信部和指揮者。

　　按汽車部位來分，主要的控制部分分為前部模塊、中央模塊和尾部模塊，按具體的硬件電路來分，則包含了信號采集模塊、MCU數據處理模塊、電源模塊、負載驅動模塊以及CAN總線通信模塊。就CAN總線通信一模塊而言，其通信節點及控制系統單元又包括了主控制器、發動機、車內儀表、中央門鎖、座椅調節、車燈、空調等等，從汽車的發動開始直到停止，都必然會對這些單元進行指控操作，而汽車之所以在這些操控下能夠安全平穩地運行，CAN總線網絡系統起到了至關重要的作用。發出指令后，CAN以超高速率進行信息傳輸，迅速連接相應節點并作出相應響應。但是在實際開動中，個節點之間往往會進行大量的信息連接，很容易出現同一條CAN總線上信息擁堵反應不及時的情況，嚴重影響各指令反應速率，甚至引起事故。因此，根據各節點信息實時性要求的高低設定優先通行次序是保證CAN有效運行的重要措施。所有受控系統單元通過CAN總線連接成一個通信網絡拓撲結構，如下圖所示：

　　2.4 CAN網絡錯誤檢測機制

　　CAN總線還是一種高速的、具有嚴格復雜的錯誤檢測和恢復功能的可靠性車內控制網絡。

　　每個CAN總線上的節點都有一個出錯計數器，通過計數器的記錄計算，根據出錯的嚴重程度，系統確定這些節點是否調整到降級模式。即從正常模式調整到降級模式，甚至直接切換到關斷模式。也就是說，一旦系統檢測到出現錯誤，則正在傳送的通信數據立即停止傳送，直到總線空閑時再次發送直至成功，或者直接切斷與總線的連接。

　　CAN可檢測的錯誤具體有以下5種：

　　(1)CRC校驗：接收到的數據計算出的CRC結果與接收到的CRC順序不同

　　(2)幀格式檢測：檢測出的格式與固定位段格式不一致

　　(3)應答錯誤檢測：發送單元在ACK槽中檢測出隱形電平

　　(4)位檢測：輸出電平與總線電平不一致

　　(5)位填充：在需要位填充的段內，連續檢測到6位相同的電平

　　根據不同種類錯誤的出現或幾種同時出現，有以下幾種解決辦法：

　　(1)為了確保總線的正常工作，檢查總線是否仍在運行后再嘗試進入;

　　(2)升級網絡內部軟件及處理器性能，降低數據傳送中斷率;

　　(3)在調試過程中，打開所有中斷，監測網絡質量，提高網絡質量。

　　3 結束語

　　CAN總線技術在我國起步較晚，剛開始靠進口為主，現雖經過較長時間的研究與發展已取得一定的成效，但較之發達國家仍有差距。因此若想要實現我國汽車制造的純自主化生產并在國際上取得更高的成績，CAN總線的汽車網絡的不斷研究是必不可少的重要推動力。

　　參考文獻：

　　[1]易輝.基于CAN總線的數據采集系統研究與開發[J].中南大學，2011(3).

　　[2]譚力銘.基于CAN總線的車載網絡傳感器協議的發展與應用[J].國外電子測量技術，2012(11).

　　[3]孟娜.基于CAN總線的汽車安全網絡系統的研究[J].沈陽理工大學，2011(7).

　　[4]羅振華.蔣芬 CAN總線在汽車網絡系統中的研究與應用[J].微計算機信息，2014(25).

　　[5]王莉，劉德新.汽車網絡標準總線CAN[J].世界汽車，2010(1).

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