車載網絡系統在低成本元件的推動下發展
發布時間:2008/5/27 0:00:00 訪問次數:520
    
    
    自從具有控制器區域網(can)硬件的微控制器于1993年推出以來,基于can系統的應用有了穩步的增長。自其問世十年來,can現在已穩坐車載和工業網絡協議的頭把交椅。這一穩步增長可歸功于以下幾個因素:1.在創始人robert bosch的年代,有很好的契機、巨大的全球車載、消費和工業品制造市場;2. 支持這一協議的微控制器和收發器芯片等低成本硬件獲得了廣泛應用;3. 在增加產量和降低硬件成本雙重因素的作用下,can技術的發展得到鞏固。
    
    隨著業界最小、成本最低的can微控制器的出現,它進一步降低了采用can系統的成本并為基于can節點的網絡開辟了更多的應用領域,因而顯得意義重大。雖然本地互聯網(lin)這樣的網絡因其較低實現成本而經常受到關注,但是,成本持續降低的can系統卻因其魯棒性與成本的比率對許多設計者具有強大的吸引力而實實在在地開始侵入lin的市場。
    
    
    
    除了車載系統,can網絡也可用于樓宇自動化、天氣和燈光控制、空調、報警系統、噴淋系統、電梯/ 升降機、自動販賣機和電機控制。未來,這一應用的范圍會持續擴大,任何需要快速、穩定、低成本網絡的場合均將成為can節點的備選應用,盡管目前已經建立了1億5千萬個can節點。
    
    車載網絡
    
    盡管現在can應用增幅最大的領域或許在工業控制,但是,can的傳統應用顯然在車載領域。
    
    車載網絡化的主要目的是解決成本增加和多種電子系統造成的重量增加的問題。每個系統通常含有自身的配線線束,該配線線束連接到ecu、電池、儀表控制板、傳感器和激勵器,由分開的銅線組成的配線明顯地增加了車載的重量。在復用網絡出現以前,一輛豪華轎車可能含有由約1500根單線和2000多個接線端組成的超過1英里長的絕緣配線,加之其昂貴和笨重,人們已漸漸不可能將更多的配線線束置入車內。
    
    傳統的配線系統是多種可靠性問題的禍根。由于連接了所有的電子系統,互聯得越多,出現機械連接問題的幾率就越大,所以許多現場故障都起因于互聯問題也就不足為奇了。
    
    
    
    對于這一問題的解決方案是在可能的地方替換掉所有的獨立的配線系統,采用復用串行通信網絡。理論上講,就是采用單一總線系統將車載中所有的相關系統連接起來,這樣會減少線束的數量、重量、成本、縮短裝配時間,并且通過減少互連線的數量能夠提高可靠性。圖1中所示的簡圖是采用常規配線方式和復用配線系統的兩種門控系統的比較。圖左手邊的門使用了大量的線來連接到功能門控裝置并且必須穿過門。圖右手邊所示的門使用了復用配線系統,該系統被連接到儀表系統的控制器上,復用配線系統使用了相當少的配線和連接點。
    
    車載網絡信息通過串行信息包來傳遞。它們通常由三個部分組成:報頭、信息包的目的地址、和數據,長度通常為3-12個字節,以及數據校正位和循環冗余代碼或校驗和來確保信息包不被破壞。
    
    網絡也可提高對車載故障的診斷能力。不需要調試多種不同的系統來查找錯誤,已聯網的車載設備通常用一個端口(通常在儀表盤下面)與診斷設備連接。由于每一個電子系統被網絡連接到一起,通過這一端口可以訪問到車內所有的電子系統,故障或狀態信息的采集也比檢查幾種不同的獨立系統要容易得多。
    
    can微控制器
    
    圖2所示是基于微控制器的can控制器的基本要求。這一裝置是基于can系統的基本元件并且用于網絡中的每一個節點,硬件通常作為智能裝置的形式存在,就像連接到網絡上用于控制系統的微控制器那樣的模塊。
    
    這個模塊通常包括: 一個與中央處理單元(cpu)的簡單接口以便由系統軟件控制、一個從cpu無縫或同步向can 總線傳輸數據的緩沖級、一個負責將數據打包為can總線所要求的格式并最終將這個數據傳輸到包含獨立的“物理層”的“協議處理”級。
    
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    自從具有控制器區域網(can)硬件的微控制器于1993年推出以來,基于can系統的應用有了穩步的增長。自其問世十年來,can現在已穩坐車載和工業網絡協議的頭把交椅。這一穩步增長可歸功于以下幾個因素:1.在創始人robert bosch的年代,有很好的契機、巨大的全球車載、消費和工業品制造市場;2. 支持這一協議的微控制器和收發器芯片等低成本硬件獲得了廣泛應用;3. 在增加產量和降低硬件成本雙重因素的作用下,can技術的發展得到鞏固。
    
    隨著業界最小、成本最低的can微控制器的出現,它進一步降低了采用can系統的成本并為基于can節點的網絡開辟了更多的應用領域,因而顯得意義重大。雖然本地互聯網(lin)這樣的網絡因其較低實現成本而經常受到關注,但是,成本持續降低的can系統卻因其魯棒性與成本的比率對許多設計者具有強大的吸引力而實實在在地開始侵入lin的市場。
    
    
    
    除了車載系統,can網絡也可用于樓宇自動化、天氣和燈光控制、空調、報警系統、噴淋系統、電梯/ 升降機、自動販賣機和電機控制。未來,這一應用的范圍會持續擴大,任何需要快速、穩定、低成本網絡的場合均將成為can節點的備選應用,盡管目前已經建立了1億5千萬個can節點。
    
    車載網絡
    
    盡管現在can應用增幅最大的領域或許在工業控制,但是,can的傳統應用顯然在車載領域。
    
    車載網絡化的主要目的是解決成本增加和多種電子系統造成的重量增加的問題。每個系統通常含有自身的配線線束,該配線線束連接到ecu、電池、儀表控制板、傳感器和激勵器,由分開的銅線組成的配線明顯地增加了車載的重量。在復用網絡出現以前,一輛豪華轎車可能含有由約1500根單線和2000多個接線端組成的超過1英里長的絕緣配線,加之其昂貴和笨重,人們已漸漸不可能將更多的配線線束置入車內。
    
    傳統的配線系統是多種可靠性問題的禍根。由于連接了所有的電子系統,互聯得越多,出現機械連接問題的幾率就越大,所以許多現場故障都起因于互聯問題也就不足為奇了。
    
    
    
    對于這一問題的解決方案是在可能的地方替換掉所有的獨立的配線系統,采用復用串行通信網絡。理論上講,就是采用單一總線系統將車載中所有的相關系統連接起來,這樣會減少線束的數量、重量、成本、縮短裝配時間,并且通過減少互連線的數量能夠提高可靠性。圖1中所示的簡圖是采用常規配線方式和復用配線系統的兩種門控系統的比較。圖左手邊的門使用了大量的線來連接到功能門控裝置并且必須穿過門。圖右手邊所示的門使用了復用配線系統,該系統被連接到儀表系統的控制器上,復用配線系統使用了相當少的配線和連接點。
    
    車載網絡信息通過串行信息包來傳遞。它們通常由三個部分組成:報頭、信息包的目的地址、和數據,長度通常為3-12個字節,以及數據校正位和循環冗余代碼或校驗和來確保信息包不被破壞。
    
    網絡也可提高對車載故障的診斷能力。不需要調試多種不同的系統來查找錯誤,已聯網的車載設備通常用一個端口(通常在儀表盤下面)與診斷設備連接。由于每一個電子系統被網絡連接到一起,通過這一端口可以訪問到車內所有的電子系統,故障或狀態信息的采集也比檢查幾種不同的獨立系統要容易得多。
    
    can微控制器
    
    圖2所示是基于微控制器的can控制器的基本要求。這一裝置是基于can系統的基本元件并且用于網絡中的每一個節點,硬件通常作為智能裝置的形式存在,就像連接到網絡上用于控制系統的微控制器那樣的模塊。
    
    這個模塊通常包括: 一個與中央處理單元(cpu)的簡單接口以便由系統軟件控制、一個從cpu無縫或同步向can 總線傳輸數據的緩沖級、一個負責將數據打包為can總線所要求的格式并最終將這個數據傳輸到包含獨立的“物理層”的“協議處理”級。
    
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