CAN-BUS的原理 CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络。是应用在现场、在微机化测量设备之间实现双向串行多节点数字通讯系统,是一种开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 CAN协议建立在ISO/OSI模型之上,其模型结构有三层。协议分为Can2.0A, CAN2.0B,CANopen几种。
CAN-BUS即CAN总线技术,全称为“控制器局域网总线技术(Controller Area Network-BUS)”。CAN总线的通讯介质可采用双绞线,同轴电缆和光导纤维。通讯距离与波特率有关,最大通讯距离可达10km,最大通讯波持率可达1Mdps。实际使用中几乎多数采用的是特性阻抗120Ω的双绞屏蔽电缆,常用的国产型号规格: STP-120Ω(for RS485 & CAN) one pair 18 AWG,电缆外径8.2mm左右,灰色护套。适用于室内、管道及一般工业环境。使用时,屏蔽层一端接地!汽车用CANBUS电缆尚有耐温(70℃、90℃、125℃等系列)、耐油、阻燃等特殊要求。 CAN总线仲裁采用11位标识和非破坏性位仲裁总线结构机制,可以确定数据块的优先级,保证在网络节点冲突时最高优先级节点不需要冲突等待。CAN总线采用了多主竞争式总线结构,具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次,因此可在各节点之间实现自由通信。CAN总线协议已被国际标准化组织认证,技术比较成熟,控制的芯片已经商品化,性价比高,特别适用于分布式测控系统之间的数据通讯。
CAN-BUS的发展 Can-Bus总线技术最早被用于飞机、坦克等武器电子系统的通讯联络上。将这种技术用于民用汽车最早起源于欧洲,在汽车上这种总线网络用于车上各种传感器数据的传递。
随着CAN-BUS的不断完善和发展,作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式,CAN-BUS 不再仅仅局限于汽车电子领域,还被广泛应用到其它各个自动化控制系统中。在欧洲、美洲,亚洲CAN-bus总线技术在工程机械领域都已经普遍应用,国际上一些著名的工程机械大公司如CAT、VOLVO、利勃海尔等都在自己的产品上广泛采用CAN-bus总线技术,大大提高了整机的可靠性、可检测和可维修性,同时提高了智能化水平。在国内,CAN-bus总线控制系统也开始在汽车的控制系统中广泛应用,在工程机械行业(如自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等领域)中也正在逐步推广应用。
CAN-BUS的应用 一:在汽车上的应用
目前CAN-BUS总线在车上的应用越来越普及,不仅仅局限于高档车(比如波罗、宝来、帕萨特),中档车(如上海大众的途安)也越来越多的配备了CAN-BUS总线。不过国内使用此技术的小型家用轿车并不常见,国内奇瑞率先将此技术应用于A5车型中,也算是自主品牌当中智能化程度的一种突破。
汽车上的CAN-BUS总线一般有三种:高速的动力驱动系统(速率可达到500kb/s以上)主要连接对象包括发动机ECU、ABSECU、SRSECU、组合仪表等;低速的CAN总线则用于车身舒适系统(速率100kb/s),连接对象有集控锁、电动门窗、后视镜、厢内照明灯等;另外可能还会有用于卫星导航的智能通讯系统。
通过遍布车身的传感器,汽车的各种行驶数据会被发送到“总线”上,这些数据不会指定唯一的接收者,凡是需要这些数据的接收端都可以从“总线”上读取需要的信息。Can总线的传输数据非常快,可以达到每秒传输32bytes有效数据,这样可以有效保证数据的实效性和准确性。传统的轿车在机舱和车身内需要埋设大量线束以传递传感器采集的信号,而Can-Bus总线技术的应用可以大量减少车体内线束的数量,综合了发动机、变速箱、安全气囊、组合仪表、ABS和舒适电脑诊断系统。通过控制器区域网络,使汽车的各个系统协调运作,信息共享,保证车辆行驶更安全、舒适和可靠。
Can-Bus技术在POLO上的应用 在Can-Bus技术的帮助下,POLO轿车各种传感器的信息可以实现共享,从而减少了车体内线束和控制器的接口数量,避免了过多线束存在的互相干涉、磨损等隐患,降低了POLO轿车电气系统的故障发生率。另外, POLO轿车的防盗性、安全性都得到了较大幅度提升。例如,在启动车辆时,确认钥匙合法性的信息会通过Can-Bus总线进行传递,其校验的信息比以往的防盗系统更为丰富。车钥匙、发动机控制器和防盗控制器互相存储对方信息,校验码中还掺杂了随即码,从而大幅提高防盗能力。校验信息通过Can-Bus传递大幅提高了信息传递的可靠性,使防盗系统的工作稳定可靠。
POLO轿车利用Can-Bus技术大幅提高了自身的科技含量,减少了电气系统的故障发生率,但高技术带来质量的同时也为POLO带来了较高价格。
附(关于汽车CAN—BUS的形象描述):
我用最简单的话让各位了解。过去把发动机打开以后,可以看到一连串的线路,这些线路中传输着各种各样的控制信号。如果使用速度更快的线路作为总线传输全部的信号,并且对应的部件加一个对信号过滤选择的器件,这样线路就大大减少了,速度也上去了。不过加上去的东西价格和对线路简化而减少的投入也要考虑到成本里面。
对于不用CAN—BUS的汽车,有一大把不封装的塑胶铜线。车体温度高,塑胶容易老化,当塑胶出现破损,容易产生短路现象从而损坏车体线路。所以使用个一、两年以上的时候,不是这里就是那里出毛病,其实都是线路出问题,现在把这些线变成一根质量更好的线路了后,第一,打开车盖后,看起来跟简约了;第二,总线的老化远比之前来到慢了很多,使用寿命提高了,当然成本会有一定提高,因为我们用到了局域网控制系统。
不难发现越高档的车里面的CAN—BUS越多,有两个、三个、四个,当然价位不一样。不要小看这个东西,其实它是一个模块组,里面有很多开关,零组件、接口,两个小模块之间要连接是通过总线的(和电脑里的总线设置形式差不多),所以传输快,故障率低。因此在选择车辆的时候,先问你这个车辆有没有CAN—BUS的设置,如果没有,保证它的科技、成本还达不到标准,因此还不能称之为好车。
二:在高空作业车上的应用
高空作业车由于控制的点比较分散,并且要求控制系统绝对的稳定可靠,实现精确的控制要求。主要控制动作有:下车调平、主臂的伸缩、主臂的变幅,曲臂的展收,回转,并能够实现自动展车、收车的功能等。CANBUS很好的满足了这些要求,在实际的运用中验证是切实可行的。
由于高空作业车具有地面转台和高空平台两个操作平台,两个平台都能对上车进行各种动作的控制。这里就有一个上下操作平台的工作人员的协调问题,例如操作的优先级、系统的冗余、动作的安全保证,如果用传统的电气控制,很难实现上下平台的通讯问题,CANBUS的运用很好的解决了这个问题:上下平台通过CANBUS通讯可以实现数据的共享,通过显示终端操作人员可以实时的了解到对方的操作情况,避免了以前那种完全依靠操作人员的经验和相互的协调程度,提高了系统的可靠安全性能,减少了人为因素的不利影响。
|