汽车网络与总线标准
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can总线标准CAN总线标准。
CAN(Controller Area Network)总线是一种串行通信协议,最初由Bosch公司在1986年提出,用于汽车内部的通信。
CAN总线标准已经成为工业控制和汽车领域中最常用的一种通信协议,它具有高可靠性、高抗干扰能力和灵活的拓扑结构等优点,被广泛应用于汽车、工业控制、航空航天等领域。
CAN总线标准的特点:1. 高可靠性,CAN总线采用了差分信号传输技术,能够有效抵抗电磁干扰,保证数据传输的可靠性。
此外,CAN总线还具有冗余性,即使某个节点发生故障,整个系统仍然可以正常工作。
2. 高速传输,CAN总线的通信速率可达到1Mbps,能够满足大部分实时性要求较高的应用场景。
3. 灵活的拓扑结构,CAN总线支持多主机系统,节点之间采用分布式控制,可以实现灵活的拓扑结构,适应不同的应用环境。
4. 标准化协议,CAN总线的通信协议严格标准化,各厂家生产的CAN设备可以相互兼容,便于系统集成和维护。
CAN总线标准的应用领域:1. 汽车电子控制系统,CAN总线最初是为了解决汽车内部各种传感器和执行器之间的通信而设计的,如发动机控制单元、防抱死制动系统、空调控制系统等。
2. 工业控制领域,CAN总线在工业领域的应用也非常广泛,例如工厂自动化生产线、机器人控制系统、智能仓储系统等。
3. 航空航天领域,由于CAN总线具有高可靠性和抗干扰能力,因此在航空航天领域也得到了广泛应用,如飞行控制系统、航空发动机控制系统等。
总的来说,CAN总线标准作为一种成熟的通信协议,已经在各个领域得到了广泛的应用。
随着物联网和智能制造的发展,CAN总线标准将继续发挥重要作用,为各种设备和系统之间的通信提供可靠的解决方案。
汽车网络标准的具体分类汽车网络标准的具体分类1 A类网络标准从目前的发展和使用情况来看,如表2所列,A类网的主要总线是TTP/A( Time Triggered Protocol/A)和LIN(Local Interconnect Network)。
①TTP/A协议最初由维也纳工业大学制定,为时间触发类型的网络协议,主要应用于集成了智能变换器的实时现场总线。
它具有标准的UART,能自动识别加入总线的主节点与从节点,节点在某段已知的时间内触发通信但不具备内部容错功能。
②LIN是在1999年由欧洲汽车制造商Audi、BMW、DaimlerChrysler、V olvo、V olkswagen 和VCT公司以及Motorola公司组成的LIN协会,共同推出的用于汽车分布式电控系统的开放式的低成本串行通信标准,从2003年开始使用。
LIN是一种基于UART的数据格式、主从结构的单线12 V的总线通信系统,主要用于智能传感器和执行器的串行通信。
从硬件、软件以及电磁兼容性方面来看,LIN保证了网络节点的互换性,极大地提高了开发速度,同时保证了网络的可靠性。
LIN协议应用开发的热点集中在美国、欧洲和日本。
估计在未来10年,平均每辆车将有LIN 节点20个左右。
这样全世界每年将生产12亿个LIN节点。
可见,LIN的应用存在着巨大的潜在市场,协议本身也会在不断应用中得到完善。
总之,LIN网络已经广泛地被世界上的大多数汽车公司以及零配件厂商所接受,有望成为事实上的A类网络标准。
2.2 B类网络标准B类网络的使用情况如表3所列。
从目前来看,主要应用的B类总线标准有三种:低速CAN、J1850和V AN。
①1994年SAE正式将J1850作为B类网络标准协议。
最早,SAE J1850用在美国Ford、GM以及Chrysler公司的汽车中;现在,J1850协议作为诊断和数据共享被广泛应用在汽车产品中。
但是,J1850并不是一个单一标准。
can总线的标准(一)CAN总线的标准1. 简介CAN(Controller Area Network,控制器局域网)总线是一种常用于汽车电子系统的通信协议。
它广泛应用于汽车领域,并逐渐渗透到其他领域。
CAN总线的标准化使得不同厂商的设备能够互联互通,提高了系统的可靠性和稳定性。
2. 标准化过程ISO 11898ISO 11898标准是CAN总线的基础标准,规定了物理层和数据链路层的要求。
它定义了CAN总线的传输速率、信号电平、线缆类型等关键参数,确保了不同设备之间的兼容性。
ISO 16845ISO 16845标准是CAN总线的高层协议标准,定义了CANopen协议的物理层和数据链路层。
CANopen是一种在CAN总线上实现的通信协议,用于设备之间的数据交换和控制。
ISO 16845确保了不同厂商的CANopen设备的互操作性。
SAE J1939是一种基于CAN总线的通信协议,广泛应用于商用车辆领域。
它定义了CAN总线上节点之间的消息格式、ID分配和协议规则等内容,使得不同厂商的商用车辆能够实现互联互通。
3. CAN总线的优势•高可靠性:CAN总线采用冗余机制和差错校验,能够在数据传输过程中检测和纠正错误,提高了系统的可靠性。
•高扩展性:CAN总线支持节点的动态增减和消息的动态分配,使得系统的扩展更加灵活。
•高实时性:CAN总线的通信速率较高,能够满足实时控制和数据传输的要求。
•简化布线:CAN总线使用双线传输,相对于传统的点对点连接,减少了线缆的使用量和布线的复杂性。
4. CAN总线的应用•汽车电子系统:CAN总线广泛应用于汽车中的电子控制单元(ECU)之间的通信,如发动机控制单元、刹车系统等。
•工业自动化:CAN总线可用于连接不同的工业设备,实现数据交换和控制,提高生产效率。
•医疗设备:CAN总线能够连接医疗设备,如监护仪、输液泵等,实现数据的传输和设备的控制。
CAN总线的标准化使得不同厂商的设备能够互联互通,提高了系统的可靠性和稳定性。
lin 总线标准LIN(Local Interconnect Network)总线是一种用于汽车电子系统中的串行通信总线标准。
它由瑞典飞利浦和德国电信公司共同开发,并于1999年首次推出。
与其他汽车总线(如CAN和FlexRay)相比,LIN总线主要用于低带宽应用,例如车内照明、雨刮器、座椅控制等。
LIN总线的设计目标是降低成本,并提供简单的通信机制。
它采用了单主/多从的拓扑结构,一条总线上可以连接多个从设备,而只有一个主设备控制通信。
这种主从结构可以大大减少系统的复杂性和成本。
LIN总线的物理层采用了单根双绞线,传输速率通常为19.2kbit/s。
相比之下,CAN总线的传输速率可达1 Mbit/s。
虽然传输速率较低,但对于一些低带宽应用而言,这已经足够满足需求。
在LIN总线中,主设备负责发送命令和控制信息,从设备则负责接收并执行这些指令。
每个从设备都有一个唯一的地址,通过这个地址主设备可以直接与特定的从设备进行通信。
此外,LIN总线还支持时间分割多址(Time Division Multiplexing)的技术,这意味着不同的从设备可以根据事先设定的时间槽来响应主设备的请求,避免因数据冲突而导致的通信错误。
与其他总线标准相比,LIN总线有许多独特的特点。
首先,它采用了单总线设计,这意味着在整个系统中只需要一根总线线缆,从而进一步降低了成本。
其次,LIN总线采用了低功耗设计,具有较低的电压和电流要求,非常适合应用于汽车电子系统中。
此外,LIN总线还支持多种通信协议和灵活的数据传输方式,可以根据不同的应用需求进行配置。
由于LIN总线的低成本和简单性,它被广泛应用于汽车电子系统中的各种低带宽应用。
例如,LIN总线在车内照明系统中被用于控制车内的灯光,可以根据驾驶员或乘客的需求灵活调整照明亮度和颜色。
此外,LIN总线还可以用于控制雨刮器和座椅调节器等功能。
尽管LIN总线的传输速率较低,并且无法处理大量的数据,但它在低带宽应用中仍然具有很大的优势。
汽车芯片通信标准
汽车芯片的通信标准主要包括CAN、LIN、MOST、Ethernet等多种通信协议。
这些通信协议都有各自的特点和应用场景,例如CAN
总线主要用于汽车内部各个ECU之间的通信,LIN总线则主要用于汽车内部传感器和执行器之间的通信。
在汽车芯片的通信标准中,CAN总线是最常用的通信协议之一。
CAN总线是一种基于差分信号传输的通信协议,具有高可靠性、高实时性和高扩展性等特点。
CAN总线在汽车内部各个ECU之间传输数据时,采用广播方式,即一个ECU发送的数据可以被其他所有ECU 接收。
此外,CAN总线还支持多主控制方式,即多个ECU可以同时发送数据,但只有优先级最高的ECU可以获得总线控制权。
除了CAN总线之外,LIN总线也是一种常用的汽车芯片通信协议。
LIN总线是一种基于单线传输的通信协议,主要用于汽车内部传感器和执行器之间的通信。
LIN总线具有低成本、低功耗和可靠性高等特点,因此在汽车内部传感器和执行器之间的通信中得到了广泛应用。
此外,MOST和Ethernet等通信协议也在汽车芯片的通信标准中得到了应用。
MOST是一种专门为汽车多媒体系统设计的通信协议,具有高带宽、高实时性和高可靠性等特点。
而Ethernet是一种基于以太网技术的通信协议,具有高带宽、高扩展性和高可靠性等特点,因
此在汽车内部各个ECU之间的通信中得到了广泛应用。
总之,汽车芯片的通信标准多种多样,每种通信协议都有各自的特点和应用场景。
在实际应用中,需要根据具体的需求和场景选择合适的通信协议,以保证汽车芯片之间的通信稳定、可靠和高效。
汽车网络与总线标准汽车作为一种交通工具,目前承担起了越来越多的功能。
现代科技已经将网际网络、无线连接、个人通讯电子装置、娱乐设备等整合到汽车内部,与动力系统相结合,为乘客提供了前所未有的便利。
而这一切都有赖于汽车网络技术,它是汽车电子发展的重要方向之一。
过去,汽车通常采用点对点的通信方式,将电子控制单元及负载设备连接起来。
随着电子设备的不断增加,势必造成导线数量的不断增多,从而使得在有限的汽车空间内布线越来越困难,限制了功能的扩展。
同时导线质量每增加50 kg,油耗会增加0.2 L/100 km。
此外,电控单元并不是仅仅与负载设备简单地连接,更多的是与外围设备及其他电控单元进行信息交流,并经过复杂的控制运算,发出控制指令,这些是不能通过简单地连接所能完成的。
而单从线束本身来说,它也是汽车电子系统中成本较高,连接复杂的部件。
随着汽车电子控制单元以及汽车电子装置的不断增多,采用串行总线实现多路传输,组成汽车电子网络,是一种既可靠又经济的做法。
同时现代汽车基于安全性和可靠性的要求,正越来越多地考虑使用电控系统代替原有的机械和液压系统。
1.汽车电子网络结构在汽车内部采用基于总线的网络结构,可以达到信息共享、减少布线、降低成本以及提高总体可靠性的目的。
通常的汽车网络结构采用多条不同速率的总线分别连接不同类型的节点,并使用网关服务器来实现整车的信息共享和网络管理,如图1所示。
车身系统的控制单元多为低速马达和开关量器件,对实时性要求低而数量众多。
使用低速的总线连接这些电控单元。
将这部分电控单元与汽车的驱动系统分开,有利于保证驱动系统通信的实时性。
此外,采用低速总线还可增加传输距离、提高抗干扰能力以及降低硬件成本。
动力与传动系统的受控对象直接关系汽车的行驶状态,对通讯实时性有较高的要求。
因此使用高速的总线连接动力与传动系统。
传感器组的各种状态信息可以广播的形式在高速总线上发布,各节点可以在同一时刻根据自己的需要获取信息。
这种方式最大限度地提高了通信的实时性。
故障诊断系统是将车用诊断系统在通信网络上加以实现。
信息与车载媒体系统对于通讯速率的要求更高,一般在2 Mb/s以上。
采用新型的多媒体总线连接车载媒体。
这些新型的多媒体总线往往是基于光纤通信的,从而可以充足保证带宽。
网关是电动汽车内部通信的核心,通过它可以实现各条总线上信息的共享以及实现汽车内部的网络管理和故障诊断功能。
随着新技术的不断发展,在未来的汽车网络中,还将会有专门用于气囊的安全总线系统,以及X-by-Wire系统。
2.汽车总线标准、协议国际上众多知名汽车公司早在20世纪80年代就积极致力于汽车网络技术的研究及应用,迄今为止,已有多种网络标准。
目前存在的多种汽车网络标准,其侧重的功能有所不同。
为方便研究和设计应用,SAE车辆网络委员会将汽车数据传输网划分为A、B、C三类。
A类是面向传感器/执行器控制的低速网络,数据传输位速率通常小于1O kb/s,主要用于后视镜调整,电动窗、灯光照明等控制;B类是面向独立模块间数据共享的中速网络,位速率在10-125 kb/s,主要应用于车身电子舒适性模块、仪表显示等系统;C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网,位速率在125 kb/s-1 Mb/s之间,主要用于牵引控制、先进发动机控制、ABS等系统。
在今天的汽车中,作为一种典型应用,车体和舒适性控制模块都连接到CAN总线上,并借助于LIN总线进行外围设备控制。
而汽车高速控制系统,通常会使用高速CAN总线连接在一起。
远程信息处理和多媒体连接需要高速互连,视频传输又需要同步数据流格式,这些都可由D2B(Domestic Digital Bus)或MOST(Media Oriented Systems Transport) 协议来实现。
无线通信则通过Blue tooth技术加以实现。
而在未来的5-10年里,TTP(Time Trigger Protocol)和Flex Ray将使汽车发展成百分之百的电控系统,完全不需要后备机械系统的支持。
但是,至今仍没有一个通信网络可以完全满足未来汽车的所有成本和性能要求。
因此,汽车制造商和OEM(Original Equipment Manufacture)商仍将继续采用多种协议(包括LIN、CAN和MOST等),以实现未来汽车上的联网。
(1)A类总线标准、协议A类的网络通信大部分采用UART(Universal Asynchronous Reveiver/Transmitter)标准。
UART使用起来既简单又经济,但随着技术的发展,预计在今后几年中将会逐步在汽车通信系统中被停止使用。
而GM公司所使用的E&C(Entertainment and Comfor)、Chrysler 公司所使用CCD(Chrysler Collision Detection)和Ford公司使用的ACP(Audio Control Protocol),现在已逐步停止使用。
Toyota公司制定的一种通信协议BEAN(Body Electronics Area Network)目前仍在其多种车型(Clesior、Aristo、Prius和Celica)中加以应用。
A类目前首选的标准是LIN。
LIN是用于汽车分布式电控系统的一种新型低成本串行通信系统,它是一种基于UART的数据格式、主从结构的单线12V的总线通信系统,主要用于智能传感器和执行器的串行通信,而这正是CAN总线的带宽和功能所不要求的部分。
由于目前尚未建立低端多路通信的汽车标准,因此LIN正试图发展成为低成本的串行通信的行业标准。
LIN的标准简化了现有的基于多路解决方案的低端SCI,同时将降低汽车电子装置的开发、生产和服务费用。
LIN采用低成本的单线连接,传输速度最高可达20kb/s,对于低端的大多数应用对象来说,这个速度是可以接受的。
它的媒体访问采用单主/多从的机制,不需要进行仲裁,在从节点中不需要晶体振荡器而能进行自同步,这极大地减少了硬件平台的成本。
在表1中,给出了LIN总线以及下列其他各类典型汽车总线标准、协议特性和参数。
(2) B类总线标准、协议B类中的国际标准是CAN总线。
CAN总线是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。
通信速率可达1Mb/s。
CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。
CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码,最多可标识2048(2.OA)个或5亿(2.OB)多个数据块。
采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上受限制。
数据段长度最多为8个字节,不会占用总线时间过长,从而保证了通信的实时性。
CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠性。
B类标准采用的是ISO11898,传输速率在lOOkb/s左右。
对于欧洲的各大汽车公司从1992年起,一直采用ISO11898,所使用的传输速率范围从47.6-500kb/s不等。
近年来,基于ISO11519的容错CAN总线标准在欧洲的各种车型中也开始得到广泛的使用,ISO11519-2的容错低速2线CAN总线接口标准在轿车中正在得到普遍的应用,它的物理层比ISO11898要慢一些,同时成本也高一些,但是它的故障检测能力却非常突出。
与此同时,以往广泛适用于美国车型的J1850正逐步被基于CAN总线的标准和协议所取代。
(3)高速总线系统标准、协议由于高速总线系统主要用于与汽车安全相关,以及实时性要求比较高的地方,如动力系统等,所以其传输速率比较高。
根据传统的SAE的分类,该部分属于C类总线标准,通常在125kb/s-1Mb/s之间,必须支持实时的周期性的参数传输。
目前,随着汽车网络技术的发展,未来将会使用到具有高速实时传输特性的一些总线标准和协议,包括采用时间触发通讯的X by Wire系统总线标准和用于安全气囊控制和通讯的总线标准、协议。
①C类总线标准、协议。
在C类标准中,欧洲的汽车制造商基本上采用的都是高速通信的CAN总线标准IS011898。
而J1939供货车及其拖车、大客车、建筑设备似及农业设备使用,是用来支持分布在车辆各个不同位置的电控单元之间实现实时闭环控制功能的高速通信标准,其数据传输速率为250kb/s。
在美国,GM公司已开始在所有的车型上使用其专属的所谓GMLAN总线标准,它是一种基于CAN的传输速率在500kb/s的通信标准。
ISO11898针对汽车(轿车)电子控制单元(ECU)之间,通信传输速率大于125kb/s,最高1Mb/s时,使用控制器局域网络构建数字信息交换的相关特性进行了详细的规定。
J1939使用了控制器局域网协议,任何ECU在总线空闲时都可以发送信息,它利用协议中定义的扩展帧29位标识符实现一个完整的网络定义。
29位标识符中的前3位被用来在仲裁过程中决定消息的优先级。
对每类消息而言,优先级是可编程的。
这样原始设备制造商在需要时可以对网络进行调整。
J1939通过将所有11位标识符消息定义为专用,允许使用11位标识符的CAN标准帧的设备在同一个网络中使用。
这样,11位标识符的定义并不是直接属于J1939的一个组成部分,但是也被包含进来。
这是为了保证其使用者可以在同一网络中并存而不出现冲突。
②安全总线和标准。
安全总线主要是用于安全气囊系统,以连接加速度计、安全传感器等装置,为被动安全提供保障。
目前已有一些公司研制出了相关的总线和协议,包括Delphi 公司的Safety Bus和BMW公司的Byteflight等。
Byteflight主要以BMW公司为中心制订。
数据传输速率为10 Mb/s,光纤可长达43m。
Byteflight不仅可以用于安全气囊系统的网络通信,还可用于X by Wire系统的通信和控制。
BMW公司在2001年9月推出的新款BMW 7系列车型中,采用了一套名为ISIS(Intelligent Safety Integrated System)的安全气囊控制系统,它是由14个传感器构成的网络,利用Byteflight来连接和收集前座保护气囊、后座保护气囊以及膝部保护气囊等安全装置的信号。
在紧急情况下。
中央电脑能够更快更准确地决定不同位置的安全气囊的施放范围与时机,发挥最佳的保护效果。
③X by Wire总线标准、协议。
X by Wire最初是用在飞机控制系统中,称为电传控制,现在已经在飞机控制中得到广泛应用。
由于目前对汽车容错能力和通信系统的高可靠性的需求日益增长,X by Wire开始应用于汽车电子控制领域。