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CAN總線
編輯CAN總線是一個強大的車輛總線設計成允許標準的微控制器和設備沒有彼此的應用程序進行通信的主機計算機。它是一種基于消息的協議,最初設計用于汽車內的多路電氣布線以節省銅線,但它也可以用于許多其他環境。對于每個設備,幀中的數據是按順序傳輸的,但如果有多個設備同時傳輸,則優先級最高的設備可以繼續傳輸,而其他設備則后退。幀由所有設備接收,包括發送設備。
CAN總線的歷史
編輯CAN總線的開發于1983年在RobertBoschGmbH開始。所述的協議于1986年在正式發布汽車工程師學會(SAE)的會議中底特律,密歇根州。英特爾于1987年推出了xxx批CAN控制器芯片,此后不久又由飛利浦推出。梅賽德斯-奔馳W140于1991年發布,是xxx款配備基于CAN的多路布線系統的量產車。
Bosch發布了多個版本的CAN規范,最新的是1991年發布的CAN2.0。該規范有兩個部分;A部分是標準格式,11位標識符,B部分是擴展格式,29位標識符。使用11位標識符的CAN設備通常稱為CAN2.0A,使用29位標識符的CAN設備通常稱為CAN2.0B。這些標準與其他規范和白皮書一起可從博世免費獲得。
1993年,國際標準化組織(ISO)發布了CAN標準ISO11898,后來重組為兩部分;ISO11898-1涵蓋數據鏈路層,ISO11898-2涵蓋高速CAN的CAN物理層。ISO11898-3稍后發布,涵蓋了低速容錯CAN的CAN物理層。物理層標準ISO11898-2和ISO11898-3不是BoschCAN2.0規范的一部分。這些標準可以從ISO購買。
博世仍在積極擴展CAN標準。2012年,博世發布了CANFD1.0或CANwithFlexibleData-Rate。該規范使用不同的幀格式,允許不同的數據長度以及在仲裁決定后可選地切換到更快的比特率。CANFD與現有的CAN2.0網絡兼容,因此新的CANFD設備可以與現有的CAN設備共存于同一網絡中。
CAN總線是車載診斷(OBD)-II車輛診斷標準中使用的五種協議之一。自1996年以來,在美國銷售的所有汽車和輕型卡車都必須采用OBD-II標準。自2001年以來,在歐盟銷售的所有汽油車和自2004年以來的所有柴油車都必須采用EOBD標準。
CAN總線的應用
編輯CAN總線的汽車應用
現代汽車可能有多達70個用于各種子系統的電子控制單元(ECU)。通常xxx的處理器是發動機控制單元。其他用于自動駕駛、高級駕駛輔助系統(ADAS)、變速箱、安全氣囊、防抱死制動/ABS、巡航控制、電動助力轉向、音響系統、電動車窗、車門、后視鏡調節、電池和混合動力/電動汽車的充電系統等。其中一些形成獨立的子系統,但其他之間的通信是必不可少的。子系統可能需要控制執行器或接收來自傳感器的反饋。CAN標準就是為滿足這種需求而設計的。一個關鍵優勢是,不同車輛系統之間的互連可以允許單獨使用軟件實現廣泛的安全性、經濟性和便利性功能-如果這些功能使用傳統汽車電氣進行“硬連線”,則會增加成本和復雜性。例子包括:
- 自動啟動/停止:來自車輛周圍的各種傳感器輸入(速度傳感器、轉向角、空調開/關、發動機溫度)通過CAN總線進行整理,以確定是否可以在靜止時關閉發動機以提高燃油經濟性和排放。
- 電動駐車制動器:“坡道保持”功能通過CAN總線從車輛的傾斜傳感器(也用于防盜警報器)和車速傳感器(也用于ABS、發動機控制和牽引力控制)獲取輸入,以確定是否車輛停在斜坡上。類似地,來自安全帶傳感器(安全氣囊控制的一部分)的輸入從CAN總線饋送以確定安全帶是否系好,以便停車制動器在起步時自動釋放。
- 駐車輔助系統:當駕駛員掛入倒檔時,變速箱控制單元可以通過CAN總線發送信號以激活駐車傳感器系統和車門控制模塊,使乘客側車門后視鏡向下傾斜以顯示車門位置抑制。CAN總線還接收來自雨量傳感器的輸入,以在倒車時觸發后擋風玻璃刮水器。
- 自動車道輔助/防撞系統:來自停車傳感器的輸入也被CAN總線用于將外部接近數據提供給駕駛員輔助系統,例如車道偏離警告,最近,這些信號通過CAN總線傳輸以啟動制動在主動防撞系統中通過電線。
- 自動剎車刮水:雨量傳感器(主要用于自動擋風玻璃雨刷器)的輸入通過CAN總線傳輸到ABS模塊,以在駕駛時以不易察覺的方式啟動剎車,以清除剎車盤上的濕氣。一些高性能奧迪和寶馬車型包含此功能。
- 傳感器可以放置在最合適的位置,并且它們的數據被多個ECU使用。例如,室外溫度傳感器(傳統上放置在前面)可以放置在車外后視鏡中,避免發動機加熱以及發動機、氣候控制和駕駛員顯示屏使用的數據。
近年來,已引入LIN總線標準以補充CAN用于非關鍵子系統,例如空調和信息娛樂系統,在這些子系統中數據傳輸速度和可靠性不太重要。
CAN總線的其他應用
- CAN總線協議自2009年以來一直用于公路自行車的ShimanoDI2電子換檔系統,并且也被Ansmann和BionX系統用于其直驅電機。
- CAN總線還用作一般自動化環境中的現場總線,主要是因為某些CAN控制器和處理器的成本較低。
- 包括NISMO在內的制造商的目標是使用CAN總線數據在電子游戲GranTurismo6中使用游戲的GPS數據記錄器功能重現真實的賽車圈數,然后允許玩家與真實圈數進行比賽。
- 約翰斯·霍普金斯大學的應用物理實驗室的模塊化假肢(MPL)使用本地CAN總線,以方便在假肢伺服系統和微控制器之間的通信。
- FIRST機器人大賽的參賽隊伍在roboRIO和其他機器人控制模塊之間廣泛使用CAN總線進行通信。
- CueScript提詞器系列使用同軸電纜上的CAN總線協議,將其CSSC–桌面滾動控制連接到主機
- CAN總線協議由于其在電噪聲環境中的容錯性而被廣泛實施,例如主要商業數字命令控制系統制造商的模型鐵路傳感器反饋系統和各種開源數字模型鐵路控制項目。
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