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CAN在ECU通讯中的效果是什么?

电子学具有强大的创新潜能,它能使驾驶汽车更安全、更舒适、更经济并且能使汽车对环境更友好;这种潜能已经让汽车经历了一场真正的电子化进…

电子学具有强壮的立异潜能,它能使驾驭轿车更安全、更舒适、更经济而且能使轿车对环境更友爱;这种潜能现已让轿车阅历了一场真实的电子化进程,这个电子化进程开端于20世纪70年代,并于80年代得到了加快开展。这特别得益于电子设备的网络化,而网络化是获取更多功用、然后得到更好功用的先决条件。在网络化日益开展的一同,为了削减安置线缆的作业,而且下降线缆的本钱、分量和所占的空间,轿车制造商们很早就决议运用串行总线进行数据传输了。除了串行总线体系CAN,LIN和MOST(面向媒体的体系传输)总线也在短期内承认了在车上的运用。2006年秋季,BMW将发布其新款X5轿车,该车将成为第一款运用FlexRay总线的量产车,而FlexRay是专门为时刻攸关和安全攸关运用而规划的一种总线体系。

操控器局域网(CAN)于1992年就被定为了国际规范。毫无疑问,CAN是现在运用最为广泛的串行总线体系,它乃至能够在一辆车上被屡次运用:一个最高传输速率为125kbps的低速CAN总线体系(容错CAN),用于衔接舒适体系的ECU;一个最高传输速率可达1Mbps的高速CAN总线体系(高速CAN),用于衔接动力体系和底盘体系的ECU。CAN供给了极高的传输安全性。这得益于差分信号传输和5种过错检测机制(比方位监督,方法查看,循环冗余码查看),这些功用是由CAN操控器完结的。

LIN(本地局域互连网)用于传感器/执行器范畴进行低本钱和快捷的数据传输。LIN的数据传输速率最高只要20kbps,但这足以满意非关键性传感器和执行器信号的传输了。

对实时攸关运用来说,需求总线体系在不依赖总线负载的条件下确保硬(强)实时性。实时攸关体系一般也是安全攸关体系。FlexRay为此供给了解决方案:它具有最高20Mbps的传输速率,而且根据一种牢靠的等距数据传输,能够确保承认的时刻联系。双通讯通道使得总线能够传输冗余数据。假如一个通道的数据受到了搅扰,那么依然能够运用第二个通道的数据。

图2:现代轿车运用串行总线体系进行连网

信息设备(如导航、无线电和电话等)既要传送操控信号也要传送视频和音频信号,因而需求一种相对更宽的带宽。这样,MOST就用在了车内多媒体设备的连网。MOST使得相对较高的带宽成为可能:它具有48kHz的采样速率,用于传输位流的带宽挨近23Mbps,而用于操控信号传输的带宽到达768kbps。Vector为轿车制造商和供货商进行CAN、LIN、FlexRay和MOST网络开发供给了强壮的东西链和软件组件。CANoe用户能在多方面获益,例如,从实践功用的模型创立、仿真、功用测验、确诊到剖析的整个开发进程。 CANoe供给了以下可选模块和协议,而且能够依照要求对其进行组合:CAN,LIN,FlexRay,MOST,CANopen,SAE J1939,SAE J1587,NMEA2000和ISO11783。Vector为轿车ECU的开发、标定和确诊等各个阶段供给了完好而广泛的东西支撑。针对电控体系的开发流程,除了咨询服务,Vector还供给了相应的东西环境。

CAN的未来

在轿车上,电子设备正在承担着很多不同的使命。为了结合不同的体系,树立了多种总线体系。CAN具有很高的数据安全性和相对低价的本钱,因而它注定要用在动力和舒适范畴。因为更为低价的本钱及易于通讯的架构,LIN适协作为一种低层总线。当考虑快速、承认而安全的数据传输时,FlexRay成为最佳挑选。MOST是用于信息设备间的音频/视频数据交换的一种多媒体总线。将来,CAN会持续用于动力体系、底盘和便当运用范畴。今日,一些配备优秀的轿车现已安装了超越70个不同的ECU。可是,并不是将任何新CAN节点都加到轿车上去,轿车OEM的运作趋势是不断将各种功用绑定到中心ECU上。FlexRay将会显现其重要意义,因为运用它能够完结时刻和安全攸关运用以及数据密集型运用。因为智能传感器和执行器数意图增多,LIN也将在未来发挥愈加剧要的效果。

表1 串行总线体系CAN、LIN和FlexRay总结

不同厂家出产的各式各样的操作体系、嵌入式软件、微处理器和软件组件极大地加剧了分布式电子架构的集成作业。为此,许多闻名的轿车出产商和供货商拟定了一种“轿车开放体系架构”(AUTOSAR)。从开端以来,许多轿车OEM、大型供货商和专业东西供给者都加入了AUTOSAR并不同程度地参加到其活动中。

AUTOSAR的方针是为一切六个功用域(动力传动体系,底盘,安全,信息通讯,人机接口和车身/便当体系)树立一个事实规范。为此意图而开发的软件架构和硬件组件将是一致的,而(不同厂家的)竞赛首要根据功用的不同完结(机制)。与互换性一同,产生了许多自在。例如,用于不同轿车和渠道的软件具有简略的可削减性,在网络中可对功用分配进行自在装备,和毫无妨碍地组合不同厂商的模块。硬件也是高度兼容的,而且具有成为“现货供应”产品的特征。其它需求考虑的重要方面是,未来电子体系的安全需求、整个产品生命周期内的补葺和轿车生命周期内软件的更新及晋级才能。

在运行时环境下,AUTOSAR依托运用程序与硬件的解耦和根底软件来使能特定库函数。这是由指定接口及其通讯机制而完结的。2006年5月,AUTOSAR开展协作安排将其在第一个开展阶段的首要效果出书发行。AUTOSAR规范是该协作安排前三年作业的效果。2005年5月,拟定并发布了31个根底软件(BSW)模块的1.0规范。后续的完结阶段和承认阶段(Validator 1)证明了这些模块的功用性和此概念。截止2006年5月,现已出书了46个BSW规范中的42个,RTE(运行时环境)也在此列。到此为止,已完结了99个文档、格局和模型,其间已出书了94个。现在,规范正在阅历别的一个测验阶段(Validator 2),该阶段将于本年秋天完结。第一个彻底版别(2.1版)方案于2006年末发布,它也会包含办法规范[1]。

在AUTOSAR中集成CAN

CAN通讯服务是用于轿车CAN网络通讯的一组模块。它们供给了CAN网络的一致接口,对运用程序躲藏协议和音讯特点。AUTOSAR COM和确诊通讯办理器为运用程序供给一致的通讯机制,两者都独立于总线技能。PDU路由器答应进程数据单元跨过一种总线直接进入到另一种总线。别的,在AUTOSAR COM内包含了一种根据信号的网关,用于将单个信号从一个通讯体系发送到另一个通讯体系。

图3:AUTOSAR的方针――运用规范化架构和接口使杂乱的电子/电控体系变得易于办理

网络办理分为总线相关和总线无关两部分。假如CAN被FlexRay替代,那么一般NM会坚持不变。经过引进一种CAN接口,PDU路由器并不关怀究竟CAN操控器是嵌入式操控器的一部分仍是其外部设备。当用LIN或FlexRay模块替代CAN相关模块时,CAN通讯栈能够转换为LIN或FlexRay通讯栈。

内存服务以NVRAM办理器的方法给出,它供给了一个运用程序拜访非易失数据的一致接口。内存服务从方位(地址)和特性上对内存进行了笼统,从而供给了非易失数据的办理机制,比方存储、下载、校验维护和验证或牢靠存储。内存硬件笼统(在内存服务下面)来自对外围内存设备(片上或板上)和ECU硬件的笼统。比方,EEPROM接口和Flash硬件应能运用相同的机制进行拜访。内存驱动程序由特定内存笼统/仿真模块(如EEPROM笼统)进行拜访。经过模仿EEPROM接口和Flash硬件单元,答应由内存硬件笼统对两类硬件进行一般拜访。在两个比如中,CAN通讯栈和内存栈出现了高度的模块化,这样能够完结对模块的优化和在十分不同的运用条件下对根底软件的重用[2]。

图4:CAN通讯栈的AUTOSAR架构

AUTOSAR的开发渠道

针对开发契合AUTOSAR规范的软件所需求的一切规划过程,Vector供给了一种解决方案:从结构化概念规划阶段规划AUTOSAR软件组件及其在ECU间的分配,到界说通讯和ECU装备。除了网络通讯的根底软件组件和根据OSEK规范的操作体系,Vector还供给悉数中心和一个运行时环境,这些都是根据AUTOSAR规范的,适用于十分多的不同品种的微处理器及其独立设备。除了支撑特定方针硬件渠道,CANoe网络开发东西还支撑作为一个PC试验渠道。联合Vector的Davinci东西套件,用户将取得一个能牢靠地开发契合AUTOSAR规范的ECU的渠道。

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