整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)介紹

在了解can網(wǎng)絡(luò)之前, 先了解1個(gè)問(wèn)題：什么是智能硬件與ECU？

何為智能硬件，就是包含智能控制單元的硬件。比如發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)上有一塊兒專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量、噴油量、排氣量的控制單元，這塊單元相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的大腦。它具有信號(hào)發(fā)送、信號(hào)接收、參數(shù)存儲(chǔ)等基本功能，這個(gè)控制單元就是ECU。

ECU(Electronic ControlUnit）電子控制單元，是汽車(chē)專(zhuān)用微機(jī)控制器，一個(gè)ECU一般負(fù)責(zé)1個(gè)或多個(gè)智能硬件設(shè)備。

隨著汽車(chē)的發(fā)展，車(chē)上的智能設(shè)備越來(lái)越多，也就是說(shuō)車(chē)上的ECU也越來(lái)越多，如何用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)把這些智能設(shè)備的ECU全部連接起來(lái)并整體協(xié)調(diào)控制？

這就是CAN網(wǎng)絡(luò)。

CAN網(wǎng)絡(luò)

CAN(Controller Area Network)控制器局域網(wǎng)絡(luò)，CAN網(wǎng)絡(luò)在早期的整車(chē)應(yīng)用中以BCM(車(chē)身控制器)為控制中心，主要是車(chē)身零部件(雨刮/大燈/車(chē)窗…)，智能硬件較少，所以早期的正常CAN網(wǎng)絡(luò)把所有其他的ECU全部放在Other ECU里邊，如下圖。

每條CAN總線一般都是由2根線組成的雙絞線構(gòu)成，一根can_high，一根can_low，分別代表高電平和低電平，以下是某條CAN總線的模型圖, 一條CAN總線上連著4個(gè)ECU控制單元。

一般燃油車(chē)的CAN網(wǎng)絡(luò)可以分成如下5條CAN總線：

1. PT CAN (PowerTrain CAN ) 動(dòng)力總成CAN總線

PT CAN總線上一般有以下ECU：

PT CAN負(fù)責(zé)車(chē)輛動(dòng)力，是整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)優(yōu)先級(jí)及信號(hào)傳輸速率最高的一條CAN總線。

2. CH CAN (Chassis CAN) 底盤(pán)控制CAN總線

CH CAN總線上一般有以下ECU：

CH CAN負(fù)責(zé)汽車(chē)底盤(pán)及4個(gè)輪子的制動(dòng)/穩(wěn)定/轉(zhuǎn)向，由于涉及整車(chē)制動(dòng)/助力轉(zhuǎn)向等, 所以其網(wǎng)絡(luò)信號(hào)優(yōu)先級(jí)也是較高的。

3. Body CAN車(chē)身控制總線

Body CAN總線上一般有以下ECU：

Body CAN負(fù)責(zé)車(chē)身上的一些提高舒適性/安全性的智能硬件的管理與控制，其網(wǎng)絡(luò)信號(hào)優(yōu)先級(jí)較低, 因?yàn)橐陨显O(shè)備都是輔助設(shè)備。

4. Info CAN ( Infomercial CAN ) 娛樂(lè)系統(tǒng)總線

Info CAN 總線上一般有以下ECU：

Info CAN是輔助可選設(shè)備, 所以?xún)?yōu)先級(jí)也是較低的，主要負(fù)責(zé)車(chē)身上的一些提高娛樂(lè)性的智能硬件的管理與控制。

5. DiagCAN ( Diagnose CAN ) 診斷控制總線

DiagCAN總線主要提供遠(yuǎn)程診斷功能，只有一個(gè)ECU。

CAN網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)成單元ECU節(jié)點(diǎn)，就是車(chē)上的智能硬件設(shè)備里ECU控制單元。比如ABS（防抱死系統(tǒng)）這個(gè)ECU是專(zhuān)門(mén)用于車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程中防止車(chē)輪被抱死的一套智能設(shè)備。當(dāng)今汽車(chē)越豪華，ECU就越多，智能控制硬件就越多，相對(duì)價(jià)格就越貴。一般的，一輛車(chē)普通的家用轎車(chē)都有25個(gè)左右ECU。

如下圖，車(chē)上某個(gè)智能硬件上的ECU（智能電子控制單元）：

由于車(chē)上ECU太多，每種ECU作用各不相同，信號(hào)傳輸速率(波特率)也不一致。為了更加方便管理這些ECU，我們把以上各類(lèi)ECU按其功能/波特率分別布置在5條CAN總線上。

CAN網(wǎng)關(guān)

CAN網(wǎng)關(guān)或叫汽車(chē)網(wǎng)關(guān)，因?yàn)榫W(wǎng)關(guān)不僅處理CAN網(wǎng)絡(luò)，還處理LIN網(wǎng)絡(luò)。

CAN網(wǎng)關(guān)的外形結(jié)構(gòu)：

實(shí)際can網(wǎng)關(guān)大概有六七十個(gè)接線pin腳，每個(gè)接線pin腳都有嚴(yán)格的定義，要匹配規(guī)定好的can總線或者開(kāi)關(guān)設(shè)備，除了剛才涉及的10個(gè)can線接線口(5條雙絞線)、2個(gè)電源線接線口，還應(yīng)包括：定速巡航設(shè)備的8個(gè)接線口、電源管理方面的3個(gè)接線口、鑰匙開(kāi)關(guān)(或無(wú)鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng))的5個(gè)接口、腳踏板的3個(gè)接線口、5個(gè)LIN接線pin腳、檔位開(kāi)關(guān)的4個(gè)接線pin腳等等。

某些汽車(chē)廠商可能有更多新的硬件開(kāi)關(guān)設(shè)備，電壓電阻開(kāi)關(guān)設(shè)備等也都有對(duì)應(yīng)的接線pin腳，且可能預(yù)留一些PIN腳以備用。

CAN網(wǎng)關(guān)是整個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)的核心，控制著整車(chē)5條CAN總線的各類(lèi)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)與處理，基本功能包括：

1. 連接不同波特率(傳輸速度)的CAN總線/LIN總線，以實(shí)現(xiàn)CAN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)中繼功能。

2. 診斷報(bào)文/非診斷報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。

3. 診斷防火墻管理。

4. 節(jié)點(diǎn)在線監(jiān)控。

5. 巡航控制器開(kāi)關(guān)檢測(cè)。

6. 腳踏板位置檢測(cè)。

7. 網(wǎng)關(guān)休眠與喚醒管理。

8. ECU升級(jí)/網(wǎng)關(guān)升級(jí)。

9. 電壓管理。

CAN網(wǎng)關(guān)可以接收任何CAN總線（還有LIN總線）傳來(lái)的不同傳輸速率網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，把這些信號(hào)按一定的標(biāo)準(zhǔn)處理后，廣播到整車(chē)網(wǎng)絡(luò)去，如果有ECU訂閱（接收）了這個(gè)信號(hào)，則ECU將解析信號(hào)并做相應(yīng)的處理。

整車(chē)所有ECU基本是以毫秒級(jí)或者微妙級(jí)的速度在源源不斷的發(fā)送并接收信號(hào)，所以網(wǎng)關(guān)需要處理并轉(zhuǎn)發(fā)廣播的信號(hào)是非常多的且必須要很快處理完的。

實(shí)例一、儀表顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào), 先從PCAN的ECM(發(fā)動(dòng)機(jī)引擎控制模塊)節(jié)點(diǎn)發(fā)出，CAN網(wǎng)關(guān)收到后，網(wǎng)關(guān)處理后廣播以GW_開(kāi)頭的ECM信號(hào)到其他4條CAN總線上去。

用Vehicle Spy 3 CAN工具查看可以看到以下的信號(hào)內(nèi)容：ECAN上的儀表（IPK）節(jié)點(diǎn)訂閱了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，則會(huì)將這個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)解析，并顯示到儀表盤(pán)去；由于以上信號(hào)發(fā)送頻率太快，比如上圖的9.94ms/次，則你就會(huì)看到儀表盤(pán)上的轉(zhuǎn)速指針一直在不停地偏動(dòng)。

簡(jiǎn)略發(fā)送圖如下：

實(shí)例二、安全帶未扣緊，儀表端報(bào)警

安全帶未扣緊需要兩個(gè)條件：

1.車(chē)速大于5

2.安全帶扣未扣（即無(wú)電壓信號(hào)）

車(chē)速一般是PCAN上的ECM(發(fā)動(dòng)機(jī)引擎控制模塊)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)信號(hào)管理的。安全帶扣這個(gè)設(shè)備是BCAN上的BCM(負(fù)責(zé)天窗、車(chē)窗、安全帶扣、雨刮等車(chē)身零部件設(shè)備…) 節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)信號(hào)管理的。

即網(wǎng)關(guān)收到PCAN上的ECM節(jié)點(diǎn)發(fā)出來(lái)的車(chē)速信號(hào)，并收到了BCAN上的BCM發(fā)出來(lái)的安全帶扣電壓值為異常值(比如0)，CAN網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一處理后轉(zhuǎn)發(fā)并廣播以GW_開(kāi)頭的信號(hào)幀，ECAN上的儀表(IPK)節(jié)點(diǎn)訂閱(接收)了GW_開(kāi)頭的相關(guān)安全帶未扣信號(hào)幀, 則會(huì)解析報(bào)警并顯示到儀表盤(pán)去。

如果安全帶扣一直未扣緊，則CAN網(wǎng)關(guān)將一直發(fā)送GW_開(kāi)頭的相關(guān)安全帶信號(hào)幀，其信號(hào)值是安全帶未扣緊，所以車(chē)主會(huì)聽(tīng)到一直報(bào)警。

直到安全帶扣上，CAN網(wǎng)關(guān)繼續(xù)發(fā)送安全帶相關(guān)的信號(hào)，只是這個(gè)時(shí)候的信號(hào)值是安全帶已扣緊，報(bào)警將立馬消失。

總結(jié)

以上只是兩個(gè)簡(jiǎn)易的案例，實(shí)際上，整車(chē)所有ECU基本是以毫秒級(jí)或者微妙級(jí)的速度在源源不斷的發(fā)送并接收信號(hào)，所以網(wǎng)關(guān)需要處理并轉(zhuǎn)發(fā)廣播的信號(hào)是非常多的且必須要很快處理完的。