汽车总线技术自诞生之日起,就乘着网络化春风备受汽车厂商推崇。据专家介绍,就当前而言,CAN(控制器区域网)堪称车载网络的主力。
车载网络助力系统升级
BMW 850 Coupe于1986年问世,它是世界上第一辆装备使用CAN总线的汽车。与其上一代产品相比,850 Coupe上的线束总长减少了整整2千米,整车重量也由此减少50千克。与过去的多线束群相比,CAN总线结构简单,其传输介质为双绞线、同轴电缆或光纤等,车辆上的控制器与传感器仅在一条单线或者双线上就能以高速(25kbps-1Mbps)进行数据交换与共享。常见的电脑键盘有104个按键,却可以发出数百种不同的指令,但键盘与电脑主机之间的数据连接线只有7根,键盘正是依靠这7根数据连接线上不同的编码信号来传递信息的。CAN数据总线的原理也正是如此。这种一线一用的专线制改为一线多用制,可以大大减少汽车上电线的数量,同时也简化了整车的布线。
CAN总线又称作CAN-BUS,其实也是因为它的工作原理与运行中的公共汽车很类似。其中每个站点相当于一个控制单元,而行驶路线则是CAN总线,CAN总线上传递的是数据,而公共汽车上承载的是乘客。某个控制单元接收到负责向它发送数据的传感器的信息后,经过分析处理会采取相应措施,并将此信息发送到总线上。这样此信息会在总线系统上进行传递,每个与总线系统连接的控制单元都会接收到此信息。另外,CAN总线的短帧数据结构、非破坏性总线仲裁技术以及灵活的多主式通信方式和完善的错误处理机制,使CAN总线具有很高的可靠性和抗干扰性,满足了汽车对于实时性和可靠性的要求。
本土企业待破技术壁垒
目前,汽车上的CAN总线连接方式主要有两种,一种是用于动力系统的高速CAN总线,速率可达到500kb/s,另一种是用于车身系统的低速CAN总线,速率一般为100kb/s。高速CAN总线主要连接发动机控制单元、ABS控制单元、安全气囊控制单元、组合仪表等这些与汽车行驶直接相关的系统。这些系统由于信息传递量较大且对于信息传递的速度有很高的要求,因此需要高速CAN总线来满足其信息传递的需要。车身系统的CAN总线主要连接像中控锁、电动门窗、后视镜、车内照明灯等对数据传输速率要求不高的车身舒适系统。
如果从1993年末第一部CAN通信协议的国际标准ISO11898颁布算起,CAN总线产业化已走过了近20年的时间。CAN总线技术在国内起步较晚,虽然CAN通信协议是一项开放性协议,但是由于其在应用层具有高度灵活性,最终造成的结果是各家合资整车厂都在自己的产品中体现了“定制化”元素,其供应商必须遵循这样的“定制规范”。对于国内企业而言,与国外的差距主要体现在协议的制定和测试,尤其是在动力CAN总线领域,国内企业鲜能进入。国内汽车厂商要形成自己的自主网络协议,需要加强对车辆等应用背景的理解,吸收和改进国外的网络协议,不断摸索与总结。这一过程需要长时间的研发投入与技术积累,并非一朝一夕就能实现。
当然,越来越多的国内企业已经加大研发投入,借助第三方测试及认证机构的力量使自身的发展逐渐步入正轨。国内汽车电子企业根据自身特点,瞄准车身电子以及车载娱乐系统这两个方向,大力发展和推广拥有自主知识产权的汽车电子产品。如今,部分国内汽车供应商的产品已经进入市场并拥有一定市场占有率,在大中型客车细分市场中更是占据了主导地位。 (朱奕飞)