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新能源汽车行业车载网络虚拟局域网技术研究随着社会经济的发展和环境保护意识的增强，新能源汽车的发展已经成为汽车行业的一个重要趋势。
新能源汽车作为一种低碳、环保的交通工具，被广泛认可并逐渐普及。
而随着新能源汽车的普及，车载网络虚拟局域网技术也逐渐成为了研究的焦点之一。
车载网络虚拟局域网技术是指在汽车内部通过网络技术建立一个局域网，从而实现车内各种设备的互联互通。
这种技术能够实现对车载多媒体信息的传输、车辆及驾驶信息的收集与处理，以及车辆对外部环境的感知与应对。
通过车载网络虚拟局域网技术，可以实现车辆之间、车辆与道路设施之间、车辆与交通管理部门之间的信息共享与传递，提高行车安全性、舒适性和便捷性。
在新能源汽车行业，车载网络虚拟局域网技术的研究具有重要的意义。
首先，新能源汽车作为一种新型交通工具，其功能和性能要求不断提高。
而车载网络虚拟局域网技术可以为新能源汽车提供更加智能化、信息化的支持，满足用户对于汽车功能和体验的不断提升需求。
其次，新能源汽车具有更高的能源利用效率和更低的环境污染排放，但同时也面临着一些技术挑战，如续航里程、充电设施等。
车载网络虚拟局域网技术可以帮助新能源汽车更好地应对这些挑战，提高其在用户体验、安全和便利性等方面的表现。
目前，国内外在领域已经取得了一些进展。
国内外汽车制造商纷纷推出了支持车载网络虚拟局域网技术的新能源汽车产品，如特斯拉的自动驾驶系统、奥迪的智能驾驶辅助系统等。
同时，一些研究机构也在车载网络虚拟局域网技术领域进行了深入的研究，探索新的技术应用和解决方案。
这些研究成果为新能源汽车行业的发展提供了有力支持。
新能源汽车行业车载网络虚拟局域网技术的研究涉及多个方面。
首先，要解决车载网络虚拟局域网技术的可靠性和稳定性问题。
在汽车行驶过程中，车载网络会受到各种外部干扰和车内设备之间的互动影响，因此需要具备较高的抗干扰能力和稳定性。
其次，要实现各种车载设备之间的无缝连接和信息共享。
CAN总线在汽车上的运用CAN总线是Controller Area Network（控制器局域网）的缩写，它是一种多节点通信协议，广泛应用于汽车和工业控制系统中。
CAN总线的运用在汽车领域具有重要的意义，它为汽车提供了高效、可靠、安全的数据通信和控制能力。
首先，CAN总线在汽车上的运用使得车辆的各个电子控制单元（ECU）之间能够进行高效的通信。
如今的汽车中有许多电子系统，例如引擎管理系统、制动系统、安全系统等，这些系统需要彼此之间进行信息交换。
CAN总线提供了高速的数据传输速率和优秀的抗干扰能力，确保了各个ECU之间能够准确、及时地交换信息，从而实现协调的整车控制。
其次，CAN总线还可以降低汽车的线缆复杂度和重量。
以前的汽车中，每个电子系统都需要独立的电线来连接到中央的处理器。
这种布线方式导致了大量冗余的线缆，不仅增加了车辆的重量，还使得维护和修理变得复杂困难。
而使用CAN总线，各个ECU可以通过一根总线来连接，大大减少了线缆的数量和重量，提高了整车系统的可靠性和维修的便捷性。
此外，CAN总线在汽车上的运用还可以提高车辆的安全性。
CAN总线有很高的容错能力，即使在部分节点发生故障的情况下，整个系统仍然能够正常工作。
这意味着即使一些ECU出现问题，其他的ECU仍然可以与之通信和协作，确保车辆的安全运行。
此外，CAN总线还支持数据的冗余备份，确保通信的可靠性和系统的稳定性。
另外，通过CAN总线的数据传输也为车辆的监测和故障诊断提供了方便。
每个ECU都可以通过CAN总线发送自身的状态信息和故障码，这些信息可以集中到诊断工具上进行分析和判断，从而及时发现车辆存在的问题并进行维修。
CAN总线的使用使得故障诊断变得更加快速和准确，减少了对车辆进行实体检查的时间和成本。
另外，CAN总线也为汽车设计提供了更大的灵活性和可扩展性。
新的功能可以通过软件更新的方式添加到车辆中，而不需要对电子系统进行硬件上的改动。
汽车制造商可以通过更新ECU的程序来实现新的功能，这样不仅简化了生产流程，还能够让客户享受到更多的功能。
CAN总线在汽车车身控制中的应用引言20世纪80年代以来，随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上的电子控制单元越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ABS）、安全气囊装置、电控门窗装置和主动悬架等等。
在这种情况下，如果仍采用常规的布线方式，即电线一端与开关相接，另一端与用电设备相通，将导致车上电线数目的急剧增加，使得电线的质量占整车质量的4％左右。
另外，电控系统的增加虽然提高了轿车的动力性、经济性和舒适性，但随之增加的复杂电路也降低了汽车的可靠性，增加了维修的难度。
为此，改革汽车电气技术的呼声日益高涨。
因此，一种新的概念——车用控制器局域网络CAN 应运而生。
CAN是控制器局域网络（Controller Area Network）的简称，它是由德国Bosch公司及几个半导体生产商开发出来的，CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线。
它具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性，而且简单实用，网络成本低。
特别适用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。
CAN总线的技术特点CAN总线可有效支持分布式控制或实时控制。
该总线的通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤，其主要特点如下：◆CAN总线为多主站总线，各节点可在任意时刻向网络上的其他节点发送信息，且不分主从：◆CAN总线采用独特的非破坏性总线仲裁技术，高优先级节点优先传送数据，故实时性好；◆CAN总线具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能；◆CAN总线采用短帧结构，每帧有效字节数最多为8个，数据传输时间短，并有CRC及其它校验措施，数据出错率极低；◆CAN总线上某一节点出现严重错误时，可自动脱离总线，而总线上的其他操作不受影响；◆CAN总线系统扩充时，可直接将新节点挂在总线上，因而走线少，系统扩充容易，改型灵活；◆CAN总线的最大传输速率可达1Mb/s，直接通信距离最远可达到10km（速率在5kbps以下）；◆CAN总线上的节点数取决于总线驱动电路。
控制器局域网（CAN）技术在重型卡车上的应用摘要：控制器局域网（CAN）是目前国际上应用最广泛的现场总线之一，广泛地应用于汽车电子系统。
近年来，越来越多的国产重型汽车也采用CAN 总线技术。
包头北奔重型卡车V3系列高档中重型汽车电气系统启用的电子车身控制器（CBCU）和CAN总线仪表（CMIC），是该公司自主研发的具有自身特色、融合前沿科技的先进产品。
它提升了整车电气系统的性能、自动化控制水平及在市场上的竞争能力。
本文着重介绍了该公司车载控制器局域网（CAN）的工作原理、系统结构及优势。
关键词：控制器局域网（CAN）技术；北奔重卡；工作原理1.前言随着重车工业的快速发展和竞争日趋激烈，整车智能化的提高成为汽车业界的一个主流趋势。
整车智能化的实现，要求在相同的车身空间中实现成倍的控制功能，为此增加车用智能化电子部件与电子控制单元成为各个汽车制造商优先选择的突破口。
由于重型汽车各种功能的增加，需要不断增加电气元件来完成各种控制逻辑，因而电气元件也会相对庞杂。
同时电子控制单元的大量引入，要求大批数据信息能在不同的子系统中共享，大量控制信号也需要实时交换，这使得传统的点对点的布线方式碰到了无法逾越的难题。
一方面车上导线数量急剧增加，不仅占用了有限的空间，还使得配线的设计与整车装配更为繁琐；另一方面传统线束及其控制模式普遍存在信号传输滞后现象，已远远不能满足控制信号的实时交换。
而每个控制单元对实时性的要求将会因为数据的更新速率和控制周期不同而不同，这就要求其数据交换网模式必须是基于优先权竞争的模式，并且它本身应有较高的通信速率。
具有国际标准的CAN总线完全能够满足这些要求，因此将控制器局域网（CAN）技术引入重型汽车已势在必行。
目前，包头北奔重型汽车公司生产的V3系列高档中重型汽车，是联合欧洲研发机构，历经三年时间共同打造的具有纯正欧洲血统的重卡至尊。
部分车型电气系统启用了电子车身控制器（CBCU）和CAN总线仪表（CMIC），成功采用了CAN-BUS总线技术，开发了具有自身特色、融合前沿科技的先进产品，以提升整车电气系统的自动化控制水平以及在市场上的竞争能力。
汽车单片机及局域网技术在现代汽车中，单片机及局域网技术的应用已经成为了不可或缺的一部分。
它们就像是汽车的“大脑”和“神经系统”，使得汽车的性能、安全性、舒适性以及智能化水平得到了极大的提升。
首先，我们来了解一下汽车单片机。
简单来说，汽车单片机就是一种集成在汽车内部的微型计算机。
它能够接收来自各种传感器的信息，例如车速、发动机转速、油温、水温等等。
然后，根据预先设定的程序和算法，对这些信息进行处理和分析，并发出相应的控制指令，以实现对汽车各个部件的精确控制。
比如说，在发动机控制系统中，单片机可以根据进气量、节气门开度、氧传感器反馈等信息，精确计算出最佳的燃油喷射量和点火时机，从而提高发动机的燃烧效率，降低油耗和排放。
在制动系统中，单片机可以通过监测车轮转速和制动踏板的压力，实现防抱死制动（ABS）和电子制动力分配（EBD）等功能，提高制动的稳定性和安全性。
而汽车局域网技术，则是将汽车内部各个电子控制单元（ECU）连接起来，实现信息共享和协同工作的一种技术。
在过去，汽车的各个系统，如发动机、变速器、制动、空调等，都是相对独立的，各自有自己的控制单元和传感器。
这种分散式的控制方式不仅增加了成本和复杂度，而且各个系统之间的信息交流也非常有限。
有了局域网技术之后，情况就大不一样了。
汽车内部的各个 ECU可以通过总线（如 CAN 总线、LIN 总线等）连接在一起，形成一个网络。
这样，各个系统之间就可以实时地交换信息，实现更加高效和智能的控制。
举个例子，当驾驶员踩下油门踏板时，发动机 ECU 会接收到加速的请求，并将相关信息通过局域网发送给变速器 ECU。
变速器 ECU 会根据当前的车速、发动机转速等信息，选择合适的挡位，以实现最佳的动力输出。
同时，制动 ECU 也会收到加速的信息，调整制动系统的工作状态，以提供更好的制动支持。
除了提高汽车的性能和安全性，汽车单片机及局域网技术还为汽车的智能化发展提供了有力的支持。
can通讯实例Can通讯实例Can通讯是一种用于控制器局域网（Controller Area Network）的通信协议，主要应用于汽车电子系统中。
它是一种高可靠性、实时性强、传输速率高的通信方式，被广泛应用于汽车行业。
Can通讯的实例可以是汽车中的各种电子控制单元（Electronic Control Unit，简称ECU）之间的通信。
在现代汽车中，各个系统和子系统都需要进行实时的数据交换和通信，而Can通讯正是提供了一种可靠的解决方案。
举个例子，我们可以以汽车的动力系统为例来介绍Can通讯的应用。
在一辆汽车中，动力系统由发动机管理系统、变速器控制系统、车辆稳定性控制系统等多个ECU组成。
这些ECU需要实时地交换信息，以保证整个动力系统的协调运作。
其中，发动机管理系统负责控制发动机的工作状态，变速器控制系统负责控制变速器的换挡，车辆稳定性控制系统负责监测车辆的行驶状态并进行相应的调整。
这些ECU之间需要进行频繁的数据交换，以实现整个动力系统的高效运行。
Can通讯通过提供一种高速、可靠的数据传输方式，使得这些ECU 能够快速地交换信息。
每个ECU都有自己的Can节点，通过Can总线连接在一起。
当一个ECU产生数据时，它会将数据发送到Can 总线上，其他ECU可以通过监听Can总线来接收到这些数据。
通过Can通讯，发动机管理系统可以实时地向变速器控制系统发送发动机工作状态信息，以便后者根据当前的工作状态进行相应的换挡控制。
同时，车辆稳定性控制系统可以通过Can通讯获取到发动机和变速器的工作状态，从而根据需要进行相应的调整，以提高车辆的行驶稳定性。
除了动力系统，Can通讯还广泛应用于汽车的其他系统，如车身电子系统、安全系统、娱乐系统等。
通过Can通讯，这些系统之间能够实现高效的数据交换和协同工作，从而提高整个汽车系统的性能和功能。
Can通讯作为一种高可靠性、实时性强的通信协议，为汽车电子系统的通信提供了一种可靠的解决方案。
河南职业技术学院毕业设计（论文）题目局域网技术在汽车中的应用系（分院）汽车工程系学生姓名薛冰学号08183083专业名称汽车检测与维修指导教师王贤高年月日河南职业技术学院汽车工程系（分院）毕业设计（论文）任务书姓名薛冰专业汽车电子技术班级汽电081毕业设计（论文）题目局域网技术在汽车中的应用毕业设计（论文）选题的目的与意义通过对局域网技术在汽车中的应用的研究与学习，把握今后汽车发展走向，为今后高端车的检测维修树立学习目标。
毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）①邬宽明：《CAN 总线原理和应用系统设计》，北京航空航天大学出版社 ,2002年版②赵福堂：《汽车电器与电子设备(第二版)》，北京理工大学出版社 ,2005年版毕业设计（论文）工作进度计划1、2010年11月11日：指导老师布置编写课题及编写要求；2、2010年11月12日—12月26日：前期论文初步检查；3、2010年12月27日—2011年3月27日：论文指导；4、2011年3月28日—4月27日：论文收缴；5 2011年4月28日—4月30日：集中答辩。
接受任务日期 2010年 11月11日要求完成日期 2011年 03月27日学生签名：年月日指导教师签名：年月日系（分院）主任（院长）签名：年月日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓名薛冰学号08183083 性别男专业汽车电子技术班级汽电081毕业设计（论文）局域网技术在汽车中的应用题目评阅意见成绩指导教师签字年月日毕业设计（论文）答辩意见表姓名薛冰学号08183083 性别男专业汽车电子技术班级汽电081毕业设计（论文）题目局域网技术在汽车中的应用答辩时间地点答辩小组成员姓名职称学历从事专业组长罗富坤教授本科汽车类教学成员王贤高讲师研究生汽车类教学陈建讲师本科汽车类教学秘书答辩小组意见答辩成绩：答辩小组组长签名：年月日局域网技术在汽车中的应用薛冰摘要：随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的飞速发展，以全数字式现场总线为代表的现场控制仪表、设备大量应用，使得传统的现场控制技术及现场控制设备发生了巨大的变化，繁琐的现场连线被单一简洁的现场总线网络所代替。
本文简要介绍了CAN总线的特点及其在汽车局域网络中的应用。
关键词：总线车载网络CAN随着电子技术的迅速发展和在汽车上的广泛应用，汽车电子化程度越来越高，特别是微控制器进入汽车控制领域后，给汽车发展带来了划时代的变化，汽车的动力性、操作稳定性、安全性、燃油经济性、对环境的友好性都得到了大幅提升。
一、引言电子设备的大量应用，必然导致车身布线愈长愈复杂、运行可靠性降低、故障维修难度增大。
特别是电子控制单元的大量引入，为了提高信号的利用率，要求大批的数据信息能在不同的电子单元中共享，汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要实时交换，传统线柬已远远不能满足这种需求。
针对上述问题，就选择了网络技术，在借鉴计算机网络技术和现场控制技术的基础上，开发出了各种适用于汽车环境的汽车网络技术。
和其它控制现场相比，汽车内温度变化范围大(-45-100℃)，电磁干扰和其它电子噪声强，环境恶劣，网络在车内的运行可靠性尤为重要，这不但体现在网络结构自身的容错能力和抗干扰能力上，而且也体现在信号的编码方式和传输方式上。
汽车局域网无一例外地都采用了同步串行传输方式，数据信号多采用PWM和NRZ编码，通常位速率高于100kbps采用NRZ编码，低于100kbps采用PWM编码方式。
众多国际知名汽车公司早在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，如SAE的J1850、德国大众的ABUS、博世的CAN、美国商用机器的AutoCAN、ISO的VAN、马自达的PALMNET等。
按照我国汽车电子技术发展规划，进入21世纪后轿车电子技术可达国外90年代水平，届时也将会有大量智能电子控制单元被引入。
为缩短同国外轿车技术水平，提高自身的竞争力，单纯靠技术引进不利于长期发展，消化、吸收、研究和开发自己的汽车网络应用系统已势在必行。
二、汽车中的信息多路传输与控制器局域网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类面向传感器/执行器控制的低速网络，数据传输位速率通常只有1-10kbps。
主要应用于电动门窗、座椅调节、灯光照明等控制。
B类面向独立模块间数据共享的中速网络，位速率一般为10-100kbps。
主要应用于电子车辆信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系统，以减少冗余的传感器和其它电子部件。
C类面向高速、实时闭环控制的多路传输网，最高位速率可达1Mbps，主要用于悬架控制、牵引控制、先进发动机控制、ABS等系统，以简化分布式控制和进一步减少车身线束。
到目前为止，满足C类网要求的汽车控制局域网只有CAN协议。
三类网络功能均向下涵盖，即B类支持A类网的功能，C类网能同时实现B类和A类网功能。
下面以CAN为例分别介绍三类汽车局域网的典型应用方案。
典型的A类网应用如图1所示的汽车防盗报警系统。
由于车门开关及行李箱开关等信号只在一定的情况下产生，正常时没有信号，所以对数据传输速率要求极低，低速A类网就能充分满足系统要求，并且和传统的系统设计相比，车身线束大大减少，设计更为简单方便。
当大量共享数据需要在车辆各智能模块间进行交换时，A类网不再胜任，可采用B类网络系统。
由控制器局域网CAN组成的典型B类网络系统如图2所示。
车辆信息中心和仪表组单元无须单独挂接液位、温度、车灯、车门及安全带等信号传感器，就能从总线上获取上述信息，大大地减少了传感器和其它电子部件数量，有效地节约了安装空间和系统成本。
通常A类网络系统不单独使用，而是和B类网络系统结合使用。
本文给出的组合网络系统如图3所示，图中没有摒弃A类网，而是通过车身计算机连接到CAN 总线组成的B类网中，使得该A类网系统成为CAN总线的一个节点，这样无须在各传感器/执行器部件安装CAN控制器件就能使得信号在CAN总线上传输，有效地利用了A类网低成本的优点。
在上述的应用中，都未充分发挥CAN总线高速大容量的特点。
为进一步减少车身线束，方便故障诊断，满足主要电子单元或系统间大量数据信息实时交换需要，使汽车各方面性能趋于最佳状态，则需建立基于CAN总线的C类网络系统。
图4所示的C类网络系统方案中，CAN总线有效地将发动机控制系统、驱动防滑系统及自动巡航系统等连接成为一个综合控制系统，整车性能得到大幅度提高。
目前B类汽车局域网应用最为广泛，A类网趋于淘汰，C类网应用日益广泛。
按发展趋势，在不久的将来C类网将占据主导地位。
三、CAN协议及其支持器件控制器局域网CAN是80年代初博世公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发的一种串行通信协议，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给出了报文的标准和扩展两种格式[呵。
推出2.0B是为了满足美国汽车制造商对C类网应用的要求。
随后，SAE的货车客车控制和通信网络委员会J1939投票通过了将CAN作为C类数据交换网应用于客车、货车、农业及建筑车辆。
CAN是一种多主竞争总线形式，废除传统的站地址编码方式，代之以对数据信息进行编码，最多可标识2032(2.0A)或5亿(2.0B)多个数据块。
协议采用总线(BUS)型拓扑结构，主要是利用了总线结构电缆长度短、布线容易、可靠性高、易于扩充等优点。
数据信号采用NRZ编码，通讯速率最大可达1Mbps(距离40m)，能充分满足汽车发动机控制、牵引控制、防抱死制动控制等单元间实时信息交换的需要。
短帧数据结构最长8个字节，占用总线时间很短，从而保证了通讯的实时性。
CAN协议采用了15位CRC校验、位填充技术及完善的差错处理机制，有力地保证了数据通讯的可靠性。
通讯价质可采用廉价的双绞线、性价比较高的同轴电缆或高品质的光纤。
由于其良好的运行特性、极高的可靠性和独特的设计，不但特别适合现代汽车各电子控制单元之间的互连通讯，而且也越来越受到其它业界的欢迎，并被公认为最有发展前景的现场总线之一。
在国外，尤其是美国和欧洲，CAN已被广泛应用于汽车(奔驰、宝马、劳斯莱斯、美洲豹等)、火车、船舶、机器人、楼宇自动化、机械制造、医疗器械、消防管理、电力自动化等领域。
目前，支持CAN协议的有INTEL、MOTOROLA、PHILIPS、SIEMENS、NEC、HONEYWELL等百余家国际著名公司，其中CAN应用器件也琳琅满目、层出不穷，已经逐步形成产品系列。
目前市场上最常见的CAN总线产品有PHILIPS的PCA82C200、SJA1000、P8XC591、P8XC592、PCA82C250等。
其中SJA1000和PCA82C200为独立的CAN控制器，P8XC591和P8XC592将微控制器和CAN通讯控制器集成为一体，82C250是CAN总线收发器，用于CAN器件与物理总线的连接。
在独立的CAN控制器中，PHILIPS公司首推新一代功能更为完善的SJA1000。
SJA1000有两种应用模式：标准模式和Peli模式。
标准模式符合CAN协议的2.0A标准，能实现PCA82C200的所有功能，接收缓冲器也增至64个字节；Peli模式符合2.0B 标准，能实现扩展数据格式，增加了仲裁丢失捕获、错误代码读取等功能，设计更为灵活方便。
SJA1000内部逻辑框图及外部接口如图5所示，接口管理罗辑负责CAN控制器与微控制器的相互通讯，CAN核心块集成了位流处理、位定时、数据收发及错误管理等功能。
SJA1000的总线驱动能力有限，不直接与总线连接，中间需经CAN收发器和总线连接。
图6给出了SJA1000经PCA82C250与总线连接的原理图。
在图4所示的控制器局域网中，只要将独立CAN控制器和PCA82C250总线接口作为外围器件与原有的微控制器连接在一起，重新设置控制命令参数，即可组成网络节点挂接到总线上。
集成了SJA1000的网络节点内部逻辑如图7所示，系统中传输介质选用价格低廉、安装方便的双绞线，也可以选用性能更高的塑料光纤。
该系统中数据信息量非常大，有快速变化信号，有渐变信号。
为保证总线上交通畅通，重要信息在发生总线访问冲突时优先发送，合理地安排数据信息总线访问优先级显得尤为重要。
各电子控制单元正常工作所能容许的最大时间延迟是决定数据访问总线优先级的最主要因素。
对转矩、车速及发动机转速等快速变化的信号必须进行高速采样，并以相应的速率在总线上传输，数据的总线访问优先级也高。
对进气温度、冷却液温度、燃油温度等变化较慢的信号每隔100ms或1min采样一次就完全足够，数据的总线访问优先级相应地就很低。
