整车CAN网络介绍

2020-02-05来源: CSDN关键字:ECU  CAN

在了解can网络之前, 先了解1个问题:什么是智能硬件与ECU?


何为智能硬件,就是包含智能控制单元的硬件。比如发动机,发动机上有一块儿专门负责控制发动机进气量、喷油量、排气量的控制单元,这块单元相当于发动机的大脑。它具有信号发送、信号接收、参数存储等基本功能,这个控制单元就是ECU。


ECU(Electronic ControlUnit)电子控制单元,是汽车专用微机控制器,一个ECU一般负责1个或多个智能硬件设备。


随着汽车的发展,车上的智能设备越来越多,也就是说车上的ECU也越来越多,如何用一个网络把这些智能设备的ECU全部连接起来并整体协调控制?


这就是CAN网络。


CAN网络


CAN(Controller Area Network)控制器局域网络,CAN网络在早期的整车应用中以BCM(车身控制器)为控制中心,主要是车身零部件(雨刮/大灯/车窗…),智能硬件较少,所以早期的正常CAN网络把所有其他的ECU全部放在Other ECU里边,如下图。

1580784269835430.png

每条CAN总线一般都是由2根线组成的双绞线构成,一根can_high,一根can_low,分别代表高电平和低电平,以下是某条CAN总线的模型图, 一条CAN总线上连着4个ECU控制单元。

1580784284711682.png

一般燃油车的CAN网络可以分成如下5条CAN总线:


1. PT CAN (PowerTrain CAN ) 动力总成CAN总线


PT CAN总线上一般有以下ECU:

1580783149789335.png

PT CAN负责车辆动力,是整车CAN网络信号优先级及信号传输速率最高的一条CAN总线。


2. CH CAN (Chassis CAN) 底盘控制CAN总线


CH CAN总线上一般有以下ECU:

1580783185495323.png

CH CAN负责汽车底盘及4个轮子的制动/稳定/转向,由于涉及整车制动/助力转向等, 所以其网络信号优先级也是较高的。


3. Body CAN车身控制总线


Body CAN总线上一般有以下ECU:

1580783218117969.png

Body CAN负责车身上的一些提高舒适性/安全性的智能硬件的管理与控制,其网络信号优先级较低, 因为以上设备都是辅助设备。


4. Info CAN ( Infomercial CAN ) 娱乐系统总线


Info CAN 总线上一般有以下ECU:

1580783246910962.png

Info CAN是辅助可选设备, 所以优先级也是较低的,主要负责车身上的一些提高娱乐性的智能硬件的管理与控制。


5. DiagCAN ( Diagnose CAN ) 诊断控制总线


DiagCAN总线主要提供远程诊断功能,只有一个ECU。

1580784299745925.jpg

CAN网络基本构成单元ECU节点,就是车上的智能硬件设备里ECU控制单元。比如ABS(防抱死系统)这个ECU是专门用于车辆制动过程中防止车轮被抱死的一套智能设备。当今汽车越豪华,ECU就越多,智能控制硬件就越多,相对价格就越贵。一般的,一辆车普通的家用轿车都有25个左右ECU。


如下图,车上某个智能硬件上的ECU(智能电子控制单元):

2019071616494695.png

由于车上ECU太多,每种ECU作用各不相同,信号传输速率(波特率)也不一致。为了更加方便管理这些ECU,我们把以上各类ECU按其功能/波特率分别布置在5条CAN总线上。


CAN网关


CAN网关或叫汽车网关,因为网关不仅处理CAN网络,还处理LIN网络。


CAN网关的外形结构:

1580784323408638.png

实际can网关大概有六七十个接线pin脚,每个接线pin脚都有严格的定义,要匹配规定好的can总线或者开关设备,除了刚才涉及的10个can线接线口(5条双绞线)、2个电源线接线口,还应包括:定速巡航设备的8个接线口、电源管理方面的3个接线口、钥匙开关(或无钥匙启动系统)的5个接口、脚踏板的3个接线口、5个LIN接线pin脚、档位开关的4个接线pin脚等等。


某些汽车厂商可能有更多新的硬件开关设备,电压电阻开关设备等也都有对应的接线pin脚,且可能预留一些PIN脚以备用。


CAN网关是整个CAN网络的核心,控制着整车5条CAN总线的各类信号转发与处理,基本功能包括:


1. 连接不同波特率(传输速度)的CAN总线/LIN总线,以实现CAN网络的网关中继功能。


2. 诊断报文/非诊断报文转发。


3. 诊断防火墙管理。


4. 节点在线监控。


5. 巡航控制器开关检测。


6. 脚踏板位置检测。


7. 网关休眠与唤醒管理。


8. ECU升级/网关升级。


9. 电压管理。


CAN网关可以接收任何CAN总线(还有LIN总线)传来的不同传输速率网络信号,把这些信号按一定的标准处理后,广播到整车网络去,如果有ECU订阅(接收)了这个信号,则ECU将解析信号并做相应的处理。


整车所有ECU基本是以毫秒级或者微妙级的速度在源源不断的发送并接收信号,所以网关需要处理并转发广播的信号是非常多的且必须要很快处理完的。


实例一、仪表显示发动机转速


发动机的转速信号, 先从PCAN的ECM(发动机引擎控制模块)节点发出,CAN网关收到后,网关处理后广播以GW_开头的ECM信号到其他4条CAN总线上去。


用Vehicle Spy 3 CAN工具查看可以看到以下的信号内容:ECAN上的仪表(IPK)节点订阅了发动机转速信号,则会将这个转速信号解析,并显示到仪表盘去;由于以上信号发送频率太快,比如上图的9.94ms/次,则你就会看到仪表盘上的转速指针一直在不停地偏动。


简略发送图如下:

1580784358138262.png

实例二、安全带未扣紧,仪表端报警


安全带未扣紧需要两个条件:


1.车速大于5


2.安全带扣未扣(即无电压信号)


车速一般是PCAN上的ECM(发动机引擎控制模块)节点负责信号管理的。安全带扣这个设备是BCAN上的BCM(负责天窗、车窗、安全带扣、雨刮等车身零部件设备…) 节点负责信号管理的。


即网关收到PCAN上的ECM节点发出来的车速信号,并收到了BCAN上的BCM发出来的安全带扣电压值为异常值(比如0),CAN网关统一处理后转发并广播以GW_开头的信号帧,ECAN上的仪表(IPK)节点订阅(接收)了GW_开头的相关安全带未扣信号帧, 则会解析报警并显示到仪表盘去。


如果安全带扣一直未扣紧,则CAN网关将一直发送GW_开头的相关安全带信号帧,其信号值是安全带未扣紧,所以车主会听到一直报警。


直到安全带扣上,CAN网关继续发送安全带相关的信号,只是这个时候的信号值是安全带已扣紧,报警将立马消失。

1580784371904902.png

总结


以上只是两个简易的案例,实际上,整车所有ECU基本是以毫秒级或者微妙级的速度在源源不断的发送并接收信号,所以网关需要处理并转发广播的信号是非常多的且必须要很快处理完的。


关键字:ECU  CAN 编辑:鲁迪 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qcdz/ic487318.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:TI正专注于下一代汽车网关的研发
下一篇:汽车数字化技术CAN总线数据应用是落脚点

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

ST推出功能强大的开发工具,加快汽车电子创新
半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST; 纽约证券交易所代码:STM) 发布了新的汽车电控单元(ECU)辅助开发工具。当今的汽车装有大量的电子系统,ECU就是用于管理这些系统的“微电脑”。意法半导体新推出的开发工具将帮助汽车企业以更快的速度、更经济的方式,将更安全、更环保、更智能的汽车投放到市场 。 在汽车电动化和数字化的大趋势下,汽车配套配件市场正在快速变化,人们熟悉的技术,例如,普通灯泡、机械系统和液压系统,正在向电气化和智能化发展,例如,LED照明灯和无刷电动机。新车可能有100多个ECU模块,而且设计复杂性一直在提高,因此,设计团队需要加快开发速度才能跟上市场变化。 
发表于 2020-02-07
ST推出功能强大的开发工具,加快汽车电子创新
Sectigo发布嵌入式防火墙 通过物联网认证保护汽车ECU
嵌入式汽车防火墙集成到AUTOSAR平台,旨在使整个汽车供应链加速采用其平台,并提高安全性。Sectigo物联网/嵌入式解决方案副总裁Alan Grau解释道,“Sectigo的嵌入式防火墙能使汽车ECU供应商执行过滤规则、检测异常、并识别流量差异,以防止网络攻击。这一独特功能大大提高了驾驶员的安全,并有助于防止知识产权损失、服务中断,以及对其他系统的攻击。”通过物联网认证保护汽车ECU为了防止网络攻击,汽车制造商需要嵌入式防火墙控制车辆ECU的流量,就如防火墙保护家庭和公司网络一样。嵌入式防火墙有助于防止汽车电子设备受到外来攻击,同时支持软件升级与更新认证访问。Sectigo的嵌入式汽车防火墙是一款嵌入到汽车ECU中的安全解决方案
发表于 2019-12-25
Sectigo发布嵌入式防火墙 通过物联网认证保护汽车ECU
Model 3的PET钥匙和Security ECU
现在卖车,要有卖点要从客户角度来思考,要营造一些高级感。这方面特斯拉玩得特别溜,绑定特斯拉 APP 的手机,带着手机靠近车门即可打开车门、坐进车里就可以把车开走,关门离开车之后过一段时间车就自己上锁。或者使用很有特点的 Key Card,给人身份感的接入方式,这事本质和我们的 PEPS 差不多,就是不用给钥匙换电什么的了。我们接下来通过原理图来看一下这个 Security ECU 的设计。整体概览传统的无钥匙进入&一键启动,PEPS(Passive Entry & Passive Start,)需要车外的定位,通过门把手的低频天线来实现;进入到车里面之后进行启动、动力防盗认证,需要车内的定位。Model 3 为左右
发表于 2019-12-14
Model 3的PET钥匙和Security ECU
2019罗姆科技展三大杀手锏方案曝光
演示机,切身感受节能效果。图 为采用 SiC 功率元器件的纯电动汽车演示机图 为采用 6 英寸 SiC 功率元器件晶圆 Demo 和 SiC 应用案例展示 可独立保护系统的半导体保险丝:智能高边开关 BV2Hx045EFU-C近年来,伴随着电动汽车和自动驾驶等技术创新的发展,汽车领域的电子化日益普及,与此同时,要想构建更安全的车载系统,就必须考虑到紧急状态下降低事故风险和规模的“功能安全”。其中,作为 ECU 系统异常时流过的过电流对策,一般采用通过自身熔断来保护系统的保险丝,但这种方案存在熔断后的保养和经年老化的课题,所以采用智能高低边开关(半导体保险丝)的方案日益增加。在 2019 罗姆科技展
发表于 2019-12-04
2019罗姆科技展三大杀手锏方案曝光
保护汽车ECU系统,罗姆推独特技术的智能高低边开关
。 罗姆最新智能高低边开关发布 针对汽车电子的应用,此次罗姆带来了最新的智能高低边开关等产品,对汽车ECU系统起到更可靠的保护。 智能高低边开关是一种保护电子电路免受电击穿破坏(异常时的过电流)的元器件。与以往保护用的保险丝不同,该产品利用半导体技术可在不会损坏或劣化的前提下保护电路,因此也被称为半导体保险丝,非常有助于构建免维护的系统。 一般来说,作为ECU系统异常时流过的过电流对策,采用通过自身熔断来保护系统的保险丝,但这种方案存在熔断后的保养和经年老化的课题。那么,汽车引擎控制单元和变速箱控制单元等车载电装系统用的ECU(电子控制单元)如何得到有效保护? 现在,罗姆半导体开发了具有41V
发表于 2019-12-03
保护汽车ECU系统,罗姆推独特技术的智能高低边开关
国产车载MCU的发展与创新
等。 AC7801x 芯片框图(图源:杰发科技官网)从芯片架构图看到,AC7801x 系列芯片基于 ARM Cortex®-M0+内核,运行主频 48MHz,最高 128KB Flash,最高 20KB RAM,供电电压支持 2.7~5.5V,具备出色 EMC/ESD 能力,能够适应更恶劣的环境,温度范围: -40 to 125℃;支持 LQFP48、QFN32、TSSOP20 三种封装类型。 在通信模块,本系列芯片支持 2 路 SPI、2 路 I2C、支持 1 路 CAN-FD,兼容 CAN 2.0B、支持 3 路 UART、支持 2 路 software LIN。 AC7801x 系列芯片具备强大的拓展能力
发表于 2020-04-07
国产车载MCU的发展与创新
小广播
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2020 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved