汽車電氣數(shù)據(jù)總線概述

    1　引言
 　 隨著汽車燃油電噴、電動(dòng)門窗、電動(dòng)座椅等電控系統(tǒng)的增加，如果仍采用常規(guī)的布線方式，即電線一端與開(kāi)關(guān)相接，另一端與用電設(shè)備相通，將導(dǎo)致汽車上電線數(shù)目急劇增加。目前，一根線束包裹著幾十根電線的現(xiàn)象很普通。在一些高級(jí)轎車上，電線的質(zhì)量占到整車質(zhì)量的4％左右。電控系統(tǒng)的增加雖然提高了轎車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，但隨之增加的復(fù)雜電路也降低了汽車的可靠性，增加了維修的難度。尤其是在追求汽車小型化及實(shí)用化的今天，粗大的線束不但占用了汽車上寶貴的空間資源，而且也越來(lái)越難以安裝它的隱蔽位置。目前，汽車新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用與汽車線束根數(shù)及線徑急劇增加的矛盾相當(dāng)突出。
    2　汽車電氣數(shù)據(jù)總線簡(jiǎn)介
　　什么是數(shù)據(jù)總線呢?所謂數(shù)據(jù)總線，就是指在一條數(shù)據(jù)線上傳遞的信號(hào)可以被多個(gè)系統(tǒng)共享，從而最大限度地提高系統(tǒng)整體效率，充分利用有限的資源。例如，常見(jiàn)的電腦鍵盤有104位鍵，可以發(fā)出百多個(gè)不同的指令，但鍵盤與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)連接線卻只有7根，鍵盤正是依靠這7根數(shù)據(jù)連接線上不同的電平組合(編碼信號(hào))來(lái)傳遞信號(hào)的。如果把這種方式應(yīng)用在汽車電氣系統(tǒng)上，就可以大大簡(jiǎn)化目前的汽車電路。可以通過(guò)不同的編碼信號(hào)來(lái)表示不同的開(kāi)關(guān)動(dòng)作、信號(hào)解碼后，根據(jù)指令接通或斷開(kāi)對(duì)應(yīng)的用電設(shè)備(前照燈、刮水器、電動(dòng)座椅等)。這樣，就能將過(guò)去一線一用的專線制改為一線多用制，大大減少了汽車上電線的數(shù)目，縮小了線束的直徑。當(dāng)然，數(shù)據(jù)總線還將使計(jì)算機(jī)技術(shù)融入整個(gè)汽車系統(tǒng)之中，加速汽車智能化的發(fā)展。
　　20世紀(jì)90年代以來(lái)，汽車上的電控裝置越來(lái)越多，例如電子燃油噴射裝置、防抱死制動(dòng)裝置(ABS)、安全氣囊裝置、電動(dòng)門窗裝置、主動(dòng)懸架等。隨著集成電路和單片機(jī)在汽車上的廣泛應(yīng)用，汽車上的電子控制器的數(shù)量越來(lái)越多。因此，一種新的概念——汽車上電子控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN的概念也就應(yīng)運(yùn)而生。為使不同廠家生產(chǎn)的零部件能在同一輛汽車上協(xié)調(diào)工作，必須制定標(biāo)準(zhǔn)。按照ISO有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，CAN的拓樸結(jié)構(gòu)為總線式，因此為稱為CAN總線。
　　正如公路運(yùn)輸需要交通規(guī)則來(lái)維持正常的動(dòng)作一樣，數(shù)據(jù)總線也需要信號(hào)傳遞規(guī)范。其中，一種基本的規(guī)則是分時(shí)。在這種規(guī)則下，數(shù)據(jù)總線在每一時(shí)刻只能被2個(gè)部件占用，在2個(gè)部件之間傳遞信號(hào)。由于電信號(hào)傳播的速度極快，因此數(shù)據(jù)總線完全可以滿足許多部件進(jìn)行分時(shí)信號(hào)傳遞的需要。
　　在現(xiàn)代轎車的設(shè)計(jì)中，CAN已經(jīng)成為必須采用的裝置，奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃及雷諾汽車都將CAN作為電子控制器聯(lián)網(wǎng)的手段。由于我國(guó)中高級(jí)轎車主要以歐洲車型為主，因此歐洲車型應(yīng)用最廣泛的CAN技術(shù)，也將是國(guó)產(chǎn)轎車引起的技術(shù)項(xiàng)目。目前汽車上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用2根CAN總線，一根是用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN總線，速率達(dá)到500 kb/s，另一根是用于車身系統(tǒng)的低速CAN總線，速率是100 kb/s。
　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用CAN總線主要連接對(duì)象是發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、ASR及ABS ECU、SRS ECU、組合儀表等。它們的基本特征相同，都是控制與汽車行駛直接相關(guān)的系統(tǒng)。車身系統(tǒng)用CAN總線主要連接對(duì)象是4門以上的集控 鎖、電動(dòng)門窗、后視鏡和廂內(nèi)照明燈等。有些先進(jìn)的轎車除了上述2根CAN總線外，還有第3根CAN總線，它主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星導(dǎo)航及智能通訊系統(tǒng)。
　　目前，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用CAN總線和車身系統(tǒng)用CAN總線這2根總線之間是獨(dú)立的，彼此之間沒(méi)有關(guān)系。今后工程技術(shù)人員將逐步克服技術(shù)障礙，設(shè)置“網(wǎng)關(guān)”，在各根CAN總線之間搭橋?qū)崿F(xiàn)資源共享，將各個(gè)數(shù)據(jù)總線上的信號(hào)反饋到儀表板總成上的顯示屏上。駕駛員只要看看顯示屏，就可以知道各個(gè)電控裝置是否正常工作。
　　數(shù)據(jù)總線技術(shù)引入汽車，對(duì)汽車電子技術(shù)的發(fā)展必將起到積極的推進(jìn)作用。