车载网络系统在低成本元件的推动下发展
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:522
    
    
    自从具有控制器区域网(can)硬件的微控制器于1993年推出以来,基于can系统的应用有了稳步的增长。自其问世十年来,can现在已稳坐车载和工业网络协议的头把交椅。这一稳步增长可归功于以下几个因素:1.在创始人robert bosch的年代,有很好的契机、巨大的全球车载、消费和工业品制造市场;2. 支持这一协议的微控制器和收发器芯片等低成本硬件获得了广泛应用;3. 在增加产量和降低硬件成本双重因素的作用下,can技术的发展得到巩固。
    
    随着业界最小、成本最低的can微控制器的出现,它进一步降低了采用can系统的成本并为基于can节点的网络开辟了更多的应用领域,因而显得意义重大。虽然本地互联网(lin)这样的网络因其较低实现成本而经常受到关注,但是,成本持续降低的can系统却因其鲁棒性与成本的比率对许多设计者具有强大的吸引力而实实在在地开始侵入lin的市场。
    
    
    
    除了车载系统,can网络也可用于楼宇自动化、天气和灯光控制、空调、报警系统、喷淋系统、电梯/ 升降机、自动贩卖机和电机控制。未来,这一应用的范围会持续扩大,任何需要快速、稳定、低成本网络的场合均将成为can节点的备选应用,尽管目前已经建立了1亿5千万个can节点。
    
    车载网络
    
    尽管现在can应用增幅最大的领域或许在工业控制,但是,can的传统应用显然在车载领域。
    
    车载网络化的主要目的是解决成本增加和多种电子系统造成的重量增加的问题。每个系统通常含有自身的配线线束,该配线线束连接到ecu、电池、仪表控制板、传感器和激励器,由分开的铜线组成的配线明显地增加了车载的重量。在复用网络出现以前,一辆豪华轿车可能含有由约1500根单线和2000多个接线端组成的超过1英里长的绝缘配线,加之其昂贵和笨重,人们已渐渐不可能将更多的配线线束置入车内。
    
    传统的配线系统是多种可靠性问题的祸根。由于连接了所有的电子系统,互联得越多,出现机械连接问题的几率就越大,所以许多现场故障都起因于互联问题也就不足为奇了。
    
    
    
    对于这一问题的解决方案是在可能的地方替换掉所有的独立的配线系统,采用复用串行通信网络。理论上讲,就是采用单一总线系统将车载中所有的相关系统连接起来,这样会减少线束的数量、重量、成本、缩短装配时间,并且通过减少互连线的数量能够提高可靠性。图1中所示的简图是采用常规配线方式和复用配线系统的两种门控系统的比较。图左手边的门使用了大量的线来连接到功能门控装置并且必须穿过门。图右手边所示的门使用了复用配线系统,该系统被连接到仪表系统的控制器上,复用配线系统使用了相当少的配线和连接点。
    
    车载网络信息通过串行信息包来传递。它们通常由三个部分组成:报头、信息包的目的地址、和数据,长度通常为3-12个字节,以及数据校正位和循环冗余代码或校验和来确保信息包不被破坏。
    
    网络也可提高对车载故障的诊断能力。不需要调试多种不同的系统来查找错误,已联网的车载设备通常用一个端口(通常在仪表盘下面)与诊断设备连接。由于每一个电子系统被网络连接到一起,通过这一端口可以访问到车内所有的电子系统,故障或状态信息的采集也比检查几种不同的独立系统要容易得多。
    
    can微控制器
    
    图2所示是基于微控制器的can控制器的基本要求。这一装置是基于can系统的基本元件并且用于网络中的每一个节点,硬件通常作为智能装置的形式存在,就像连接到网络上用于控制系统的微控制器那样的模块。
    
    这个模块通常包括: 一个与中央处理单元(cpu)的简单接口以便由系统软件控制、一个从cpu无缝或同步向can 总线传输数据的缓冲级、一个负责将数据打包为can总线所要求的格式并最终将这个数据传输到包含独立的“物理层”的“协议处理”级。
    
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    自从具有控制器区域网(can)硬件的微控制器于1993年推出以来,基于can系统的应用有了稳步的增长。自其问世十年来,can现在已稳坐车载和工业网络协议的头把交椅。这一稳步增长可归功于以下几个因素:1.在创始人robert bosch的年代,有很好的契机、巨大的全球车载、消费和工业品制造市场;2. 支持这一协议的微控制器和收发器芯片等低成本硬件获得了广泛应用;3. 在增加产量和降低硬件成本双重因素的作用下,can技术的发展得到巩固。
    
    随着业界最小、成本最低的can微控制器的出现,它进一步降低了采用can系统的成本并为基于can节点的网络开辟了更多的应用领域,因而显得意义重大。虽然本地互联网(lin)这样的网络因其较低实现成本而经常受到关注,但是,成本持续降低的can系统却因其鲁棒性与成本的比率对许多设计者具有强大的吸引力而实实在在地开始侵入lin的市场。
    
    
    
    除了车载系统,can网络也可用于楼宇自动化、天气和灯光控制、空调、报警系统、喷淋系统、电梯/ 升降机、自动贩卖机和电机控制。未来,这一应用的范围会持续扩大,任何需要快速、稳定、低成本网络的场合均将成为can节点的备选应用,尽管目前已经建立了1亿5千万个can节点。
    
    车载网络
    
    尽管现在can应用增幅最大的领域或许在工业控制,但是,can的传统应用显然在车载领域。
    
    车载网络化的主要目的是解决成本增加和多种电子系统造成的重量增加的问题。每个系统通常含有自身的配线线束,该配线线束连接到ecu、电池、仪表控制板、传感器和激励器,由分开的铜线组成的配线明显地增加了车载的重量。在复用网络出现以前,一辆豪华轿车可能含有由约1500根单线和2000多个接线端组成的超过1英里长的绝缘配线,加之其昂贵和笨重,人们已渐渐不可能将更多的配线线束置入车内。
    
    传统的配线系统是多种可靠性问题的祸根。由于连接了所有的电子系统,互联得越多,出现机械连接问题的几率就越大,所以许多现场故障都起因于互联问题也就不足为奇了。
    
    
    
    对于这一问题的解决方案是在可能的地方替换掉所有的独立的配线系统,采用复用串行通信网络。理论上讲,就是采用单一总线系统将车载中所有的相关系统连接起来,这样会减少线束的数量、重量、成本、缩短装配时间,并且通过减少互连线的数量能够提高可靠性。图1中所示的简图是采用常规配线方式和复用配线系统的两种门控系统的比较。图左手边的门使用了大量的线来连接到功能门控装置并且必须穿过门。图右手边所示的门使用了复用配线系统,该系统被连接到仪表系统的控制器上,复用配线系统使用了相当少的配线和连接点。
    
    车载网络信息通过串行信息包来传递。它们通常由三个部分组成:报头、信息包的目的地址、和数据,长度通常为3-12个字节,以及数据校正位和循环冗余代码或校验和来确保信息包不被破坏。
    
    网络也可提高对车载故障的诊断能力。不需要调试多种不同的系统来查找错误,已联网的车载设备通常用一个端口(通常在仪表盘下面)与诊断设备连接。由于每一个电子系统被网络连接到一起,通过这一端口可以访问到车内所有的电子系统,故障或状态信息的采集也比检查几种不同的独立系统要容易得多。
    
    can微控制器
    
    图2所示是基于微控制器的can控制器的基本要求。这一装置是基于can系统的基本元件并且用于网络中的每一个节点,硬件通常作为智能装置的形式存在,就像连接到网络上用于控制系统的微控制器那样的模块。
    
    这个模块通常包括: 一个与中央处理单元(cpu)的简单接口以便由系统软件控制、一个从cpu无缝或同步向can 总线传输数据的缓冲级、一个负责将数据打包为can总线所要求的格式并最终将这个数据传输到包含独立的“物理层”的“协议处理”级。
    
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