汽车总线指用车载网络把汽车全部电器组成一个电控系统。车上各系统共享输入信号，使传感器数量减少,线路也相应简化。多种联网协议包括CAN( Controller Area Net-work) LIN( Local Interconnect Network) FA MOST( Media Oriented Stems Transport)。未来的汽车将布满网络,三网共存于同一汽车内。LIN总线负责反射镜、天窗、车窗等控制,它是一种低成本、低速连接;CAN总线负责发动机、ABS、安全气囊仪表板、车身控制器、门锁和空调系统间的数据通信和控制;MOST总线负责娱乐、导航和通信等设备的连接。 现代汽车典型的控制单元有发动机控制模块、变速器控制模块、多媒体控制模块、气囊控制模块、空调控制模块、巡航控制模块、车身控制模块(包括照明指示和车窗、刮雨器等)、防抱死制动系统(ABS)、防滑控制系统(ASR)等。完善的汽车CAN总线网络系统架构如图7-44所示。
CAN-BUS系统主要包括以下部件:CAN控制器、CAN收发器、CAN-BUS数据传输线和 CAN-BUS终端电阻。
(1)CAN控制器和收发器 在 CAN-BUS上的每个控制单元中均设有一个CAN控制器和一个CAN收发器。CAN控制器主要用来接收微处理器传来的信息,对这些信息进行处理并传给CAN收发器,同时CAN控制器也接收来自CAN收发器传来的数据,对这些数据进行处理,并传给控制单元的微处理器。CAN收发器用来接收CAN控制器送来的数据,并将其发送到CAN数据传输总线上,同时CAN收发器也接收CAN数据总线上的数据,并将其传给CAN控制器。
(2)数据总线终端电阻 CAN-BUS数据总线两端通过终端电阻连接,终端电阻可以防止数据在到达线路终端后像回声一样返回,干扰原始数据,从而保证了数据的正确传送。
终端电阻装在控制单元内。
(3)数据传输总线大部分车型都用两条双向数据线,分为高位(CANH)和低位(CAN-L)数据线。为了防止外界电磁波干扰和向外辐射,两条数据线缠绕在一起,要求至少每2.5cm就要扭绞一次。两条线上的电位是相反的,电压的总和等于常值。
CAN通信在CAN线路上采用数据帧格式。CAN采用CSMA/CA(载波侦听多点接入冲突避免)方法至数据帧碰撞。仅当总线察觉到闲置时,该方法传送信息。数据帧使用“0”(显性)和“1”(隐性)来生成信息,包括数据领域(信息)、调停领域(数据ID)、控制领域(数据长度)CRC领域(发送故障检测)和ACK领域(信息端)。发送信息后,各控制单元通过控制者ID将数据分类,并控制作为命令的输出。CAN数据通信方式如图7-45所示。
底盘系统内动力系统和控制单元之间的网络称为F-CAN,其采用通信速率达到500kbit/s的高速CAN。F-CAN由F-CAN总线组成。为应对与F-CAN相连ECU的增多及通信量的增加。F-CAN网络的组成被分成多个总线线路,并通过数据转送功能建立F-CAN网关,确保CAN总线线路间的通信。
每个控制单元均与配有端接电阻的其他控制单元相连,可避免 F-CAN-H和 F-CAN-L组成的一对双绞信号线的每一端出现信号反射,这一对双绞信号线之间并联了其他控制单元。通过在等电压和不等电压之间快速切换,可以比特(bit)来传输数字数据。
控制单元之间用于车身电气系统的网络被称为B-CAN,它采用通信速度为125kbit/s的低速CAN。
每个控制单元的连接都包括安装了终端电阻器的控制单元,其他控制单元并联在它们中间;终端电阻器用于防止信号在一对由BCAN-H和BCAN-L组成的绞合线的各端处被反射回来。
由于某些车身系统控制单元即使在车辆转入OFF(LOCK)模式后仍不会停止控制可为这些单元设置节电模式,以便减少暗电流。转换到节电模式(睡眠模式)和退出节电模式(唤醒模式)由激活、休眠和唤醒信号控制。未处于“等待休眠”状态的控制单元定期向总线线路发送激活信号,并在其处于“等待休眠”状态时停止发送信号。当所有控制单元均不再发送激活信号时,一个或多个控制单元发出睡眠信号。接收到睡眠信号的控制单元进入节电模式。如果在节电模式下从开关或传感器输入信息,则它们向总线发送唤醒信号。在这种情况下,它们从省电模式中恢复。
LIN是基于UART的总线。LIN的通信速度低于CAN,它用于不需要高速通信的系统。由于仅通过一根总线与各控制单元相连,它能减少线束量并降低成本。LIN采用单主体系统,其中只用一个主控制单元来控制LN总线上的所有信号。其他控制单元作为从控制单元,根据主控制单元的请求工作。
HDS(本田诊断系统)使用 K-LINE显示控制单元及F-CAN总线和B-CAN总线中的自诊断结果。 K-LINE总线作为通信电路,采用波特率10.4kbit/s的UART(通用异步收发报机)。组合仪表可显示车身系统DTC(故障诊断码)。当仪表控制单元通过F-CAN总线接收到SCS终端短路信号或者通过B-CAN总线接收到MICU维修检查ON信号时显示DTC。然后,仪表控制单元读取各控制单元通过B-CAN总线发送的自诊断结果,并显示DTC。总线自诊断系统连接网络如图7-46所示。
配备无钥匙进入系统的车辆也带有L线数据总线,它可将数据插接器(DLC)连接至无钥匙进入控制单元。如果遥控器丢失或出现故障,该线路允许HDS与无钥匙进入控制单元通信,以免点火开关打开。SNET用作将来自集成到遥控器的无线电频率收发器的信号发送给与发动机防盗锁止系统相关的控制单元(如PCM和MCU)的路径。
