can总线在汽车电子系统中应用

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1、’第—章绪论从20世纪70年代起，电子技术开始普遍应用到汽车上，并逐渐演变为汽车关键技术。30多年来，各种车用电子控制装置应运而生，逐渐促成了汽车电子控制系统的概念。汽车电子技术在显著改善汽车各项性能的同时，也潜移默化地影响了人们理解汽车的方式。对现代社会而言，汽车早已超越了“交通工具”的单纯概念，倒越来越像是一种“载体”，与时俱进地表现出当代科学技术的最高发展水平。特别是在近10年，汽车电子系统不断融入网络、多媒体、无线通讯等来自电信科技的新理念，让人们体会到了前所未有的操作便利与乘用乐趣。车载网络就是在这种背景下崭露头角，迅速成为当今汽车技术最为重要的发展方向之一。1-1国外车载网络的概

2、况随着汽车电子技术的不断发展，汽车上各电子控制系统功能更加精细，结构越发复杂。为了解决越来越多的车上电子控制系统之间的数据交换问题，国外早在上个世纪80年代就开始考虑给汽车引进网络技术。目前，国外在相关领域的研究开发工作已达到一个很高的水平，实际投产在用的车载网络系统可以涵盖汽车中绝大部分车型。1．1．1车载网络的历史背景在车用电控装置刚问世的时候，整个工业界还处在模拟信号占主导地位的阶段，数据通讯只能采取低速率、点对点的简单方式，比如沿用至今的4"---20mA模拟信号通讯标准。只是由于当时汽车用到的电子控制单元ECU(ElectricalControlUnit)、传感器和执行器还不多，相

3、互的连接关系也不复杂，所以对通讯并没有提出太高的要求。不久，数字集成电路技术的普及引发工业界开始广泛采用微控制器。汽车电子系统也相应增加了ECU的使用个数，并在ECU之间、外围设备之间出现了通讯需求。由于当时的微处理器产品还很“娇贵”，所以人们力求在汽车电子系统中用尽可能少的ECU来管理尽可能多的设备，并尽量使ECU远离恶劣的现场工作环境。随着汽车电子系统中电子设备增多，安装位置分散，连接关系复杂，所使用的连接线都是成捆成束地出现的。如何在有限的车内空间中合理布设线束的问题开始受到人们的关注。进入20世纪90年代，半导体芯片设计制造工艺的发展进步使得新一代微控制器尺寸越来越小，价格越来越低，

4、性能越来越高，还可以按照用户要求嵌到现场测控设备中，给它们引入“智能”。像某些车用智能传感器，不仅具有量程自选、误差修正、模数转换等功能，还能执行优化结果、诊断故障、通报状态等操作。这样，原本由ECU独揽的处理任务现在就可以在数字通讯的基础上交给多个现场测控设备去分担。再加上这～时期的汽车开始普遍采用实时控制技术，现场测控设备随时都有被访问或管理的可能，所以汽车电子系统对高速交换大量数据的需求就变得迫切起来。针对这种情况，人们开发出了车载网络技术，以求从根本上解决汽车内部的通讯问题。1．1．2推广应用车载网络的必要性随着结构和功能日趋复杂，现代汽车电子系统如果还是照搬以往点对点的通讯方式的话

5、，由此形成的线束大致如图1．1所示。图1．1传统线束连接Fig．1．1Theconnectionoftraditionalline据实际统计，传统汽车所使用的典型线束展开后长约1610m，接头近300个，重35kg，成本超过1000美元；而且，线束重量每增加50kg，汽车的每百公里油耗就至少提高0．2L。因此，线束不仅占用了较大的车内空间，还严重制约着汽车向经济性和向智能化方向发展。图1．2新型网络连接Fig．1．2New·typenetworklink显然传统线束的结构复杂可导致汽车电子系统的可靠性降低，维护难度增加，难以满足现代分布式实时控制系统在数据通讯方面的严格要求。另外，在现代汽车

6、电子系统中，有许多传感器或执行器同时受到多个ECU的管理。要想让这些传感器或执行器正常高效地工作，有关ECU在协同合作方面的能力也需要达到一定的水平。在以上两个方面的要求下，车载网络势必取代线束，成为新时期解决车内布线的有效方法。图1．2就直观显示出汽车电子系统在网络化以后，只需少量导线就能完成对系统内部所有模块的连接。车载网络的优越性还远不只是表现在通讯线的布设大为简化这点上。通过给汽车电子系统引进信息技术，车载网络不仅能轻松实现系统内部各设备之间的资源共享和工作协调，还能在规范化网络接口的基础上，使用户可以随意增减或替换不同的现场设备，省下过去花在系统组件兼容性方面的软硬件开销。所以说，

7、车载网络给汽车电子系统整体性能的进一步扩展提供了一个更为强大的功能平台，它成了保证汽车电子技术持续进步的基础之～。采用以CAN为代表的车载网络后，车内导线可以缩短200-'--1000m，重量减轻9"--,17kg，不仅布设起来比较方便，数据通讯能力还会在速度和安全等方面显著提高，汽车电子系统也容易胜任原先难以达到的实时性和可靠性的要求。所有这些数据，充分说明了车载网络的推广应用势在必行。1．1．3车载网络的