基于can总线的车载网络信息平台的设计和分析

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1、浙江大学硕士学位论文第一章绪论性的进一步提高。同时，汽车每行驶100公里，平均50公斤的线束，额外能耗为100瓦，相当于燃烧0．2公升的汽油。在汽车中，规定所用铜线直径不能低于0．5mm，实际应用中，传送距离远的铜线的直径一般都在0．8mm或1．0mm以上，制造成本较高。况且，汽车线束的布置一般都经过比较隐蔽的地方，一旦出现故障时，众多的线束不仅检测麻烦，而且维修也相当困难，多数情况只能把线束全部换掉。再者，线束多是和车辆配套使用的，这也使得线束设计工作相当繁琐，电器部分微小的改动，就可能需要重新设计相应的布线方式。再者，伴随着汽车电子化、网络化的进程，车

2、辆对数据的处理能力的要求也在不断地提高。由于电子控制单元(Ecu)的大量引入，要求大批的数据信息能够在不同的子系统中共享，汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要得到实时的交换，以提高信号的利用率。例如，车速信号就要被多个汽车控制系统所共享。与此同时，汽车的信息化程度也在不断提高，车载电脑、无线网络、DVD影碟机、CCD相机和液晶显示器等设备的慢慢引入，使得车内处理的数据量成倍增加。传统电器系统点对点的连线方式，己经远不能满足这些要求了。针对上述问题，人们提出了很多种解决方案13J，其中包括：改进电缆技术，用新型高质量的细电缆代替传统的粗电缆，但是这个方法不

3、能从根本上解决问题；系统集成，把原来多种芯片的功能集成在一片ECU里，以此减少车用芯片的数量，但是这种方法增加了ECU的工作量，降低了其处理速度，而且方案不够灵活；并行网络，需要连接两类公用线束：数据线和控制线，这种方案虽然有效缩减了线缆数量，但是该方案复杂，寻址和传送数据都容易出错；串行网络，全车电控单元用一根或两个电缆连接起来，采用串行方式通讯能最大程度地减少线缆的使用量。引入以CAN总线为代表的现场总线技术来解决汽车电子化、网络化发展带来的这些问题，其采用了串行方式通讯。现场总线的优点如下：①采用网络式结构，只需两根通讯电缆连接，减少了线束连接，减轻

4、车体质量；②无需配电柜，部件数量减少，可靠性增加；③可实现实时诊断、测试和报警，实现集中显示、历史查询和自诊断等功能，使汽车具有准黑匣子功能；④电器信号传递性质发生了变化，主功率型转变为“逻辑”型。⑤系统的扩展性强等[4-51。本课题“基于CAN总线的车载网络信息平台的设计和研究”就是针对汽车电2浙江大学硕士学位论文第一章绪论子化、网络化的不断发展而提出的，用于解决因为汽车内部大量电子产品的引入和大量数据交换的要求而引发的汽车内部通信问题，本文通过设计了CAN智能节点和高低速CAN网关，实现了发动机车速信号采集、车载信息液晶显示、灯光控制、车窗控制的通信平

5、台的正常工作，同时针对CAN总线应用中出现的实时性、帧丢失等问题进行了分析和研究。1．2CAN总线技术发展现状和趋势CAN是控制器局域网络(ControllerAreaNetwork，CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准，是国际上应用最广泛的现场总线之一。经多次修订于1991年9月形成技术规范2．0版本，该版本包括2．0A和2．0B两部分，其中2．0A给出了报文标准格式，2．0B给出了报文标准和扩展两种格式。1993年，由于其广泛应用，CAN成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISO11519(

6、低速应用)嘲。1．2．1CAN总线技术发展现状近年来，随着汽车电子技术的不断发展，现代汽车中所使用的电子控制系统和通讯系统越来越多，如发动机电控系统、自动变速器控制系统、防抱死制动系统(ABS)、自动巡航系统(ACC)和车载多媒体系统等，这些系统之间，系统和汽车的显示仪表之间，系统和汽车故障诊断系统之问均需要进行数据交换，如此巨大的数据交换量，如仍然采用传统数据交换的方法，即用导线进行点对点的连接的传输方式将是难以想象的。随着电子技术在汽车中的拓展，特别是在上个世纪80年代以后，Mcu／MPU在汽车中得到了广泛应用，出现了基于数据通讯的车载网络，这为提高汽

7、车性能和减少线束数量提供了有效的解决途径。在各种数据通信方式中最常见的是UART，因此最早的车载网络是在UART的基础上建立的。比如通用汽车的E&C、克莱斯勒的CCD、福特的ACP、丰田的BENA等等。UART在汽车中的成功应用，标志着汽车电子开始走向成熟，并逐步迈向网络化。从上个世纪90年代到现在，正是车载网络取代传统电气信号线束的过渡时代【7棚。由于汽车对电子部件在可靠性、工作温度、成本等方面的特殊要求，通用MCU／MPU集成的UART逐渐不能适应汽车发展的要求。于是在上个世纪80年代初，开始了研制适用汽车内部信息交互的专用通信方式。在各种车用总线中，

8、博3浙江大学硕士学位论文第一章绪论世公司(Bosch)推出的CAN