传统的汽车线束长约 1610m,导线连接点近 300个,质量为 35kg成本超过 1000 美元,且走线复杂,占用较大的车内空间,制约了汽车向电子化、智能化方向的发展;改用 CAN 后,连线可缩短200m~1000m,质量减轻9kg~17kg,布线简化,可靠性和实时性显著提高。因此,近年来投放市场的 CAN控制器中,80%以上都用来组建车内网络系统。
Mercedes-Benz 公司就将 CAN用于客车的发动机管理系统,并用于传递驾驶信息,随着 Volvo、Saab、Audi、BMW、Volkswagen、Renault 和 Fiat 等汽车制造商纷纷效仿,CAN 逐步被欧洲接纳为汽车行业标准,并延伸到工业控制、航空航天、医疗器械.娱乐设备、楼宇自动化等领域。目前,欧洲绝大多数新款客车的动力传动系统和车身电子系统部分别参照 ISO 11898 和 ISO 11519-2 来进行设计。基于 CAN 的故障诊断系统也在大力推进,其协议草案 ISOIDIS 15765 有望很快转为正式标准,届时 CAN 的车用规模将更加可观。
在欧洲制造商的带动下,CAN 也逐渐得到其他地区的认同。如过去在美国,车载网络标准在 Daimler-Chrysler、Ford 和 GM 三大汽车公司中各成体系,协议标准主要是汽车工程师协会(SAE)的 J1850 和 J1922。但这些标准对网络各层协议的规定及工作性能与 CAN 相差甚远,很难被欧洲接受。因此,美国三大汽车公司已全部转向CAN,SAE 也新颁布了
J1939、J2411、J2284 和 J2480 等一系列基于 CAN 的车用通信协议标准。亚洲地区因受美国的影响,日本的 NEC、三菱和东芝等公司,已迅速发展成为CAN芯片的主要供应商,Toyota 等汽车制造商甚至已开始用 CAN 替换原有的总线系统。Motorola、Alpine 和住友等美国与日本的大企业还强强联手,开发出用于车内信息娱乐设备网的通信协议 IDB-C(Intelligent transportation systems Data Bus-CAN),并出 SAE形成标准 J2366,使 CAN 成为目前惟一能够覆盖全车应用领域的总线系统。表 10-1 就是CAN 针对不同车用目的衍生出来的协议标准。
下一代的高档乘用车,由于车载电子装置的迅速增多,CAN 总线的应用将会使整车控制系统形成“局部成网、区域互联”的格局,
车载电子装置按照通信的数据类型和性能需求被划归为四类:
1. 信息娱乐系统
音响、图像媒体数据流传输速率一般都在 2Mb/s 以上,超出了 CAN 的带宽范围,因此,必须采用专门的多媒体总线。DDB-C 只适用于媒体数据较少、品质要求不高的低端场合。CAN 还要经历一段时期的发展,才能用于高端场合。
2.动力传动系统
对车辆行驶状况进行控制,要求实时性高。可以按照 ISO 11898、J1939 及 J2284 组建高速 CAN,实时采集所有传感器的输出信号,将采集到的数据打包,定期通过 CAN 广播出去,各节点可从中滤取自己所需的信息。这一策略,能最佳地利用总线的带宽资源,使每垫次通娚皱恪殡惫位话尽弃可蕹闳能多地吞吐数据,以尽量短的广播周期,达到动态实时控制的要求。
3.车身电子系统
车身电子系统所需控制的节点数目多,且布置分散,底层设备又往往是低速电动机和开关型器件,对实时性要求不高。可以按照 ISO 11519-2、J1939 及 J2284 组建低速容错 CAN,这可以增加信息传输的距离,改善系统的抗干扰特性,并降低硬件成本。将车身电子系统和动力传动系统分开,还能进一步提高动力传动系统运行的可靠性。
4.故障诊断系统
目前,车载电子控制系统的故障诊断功能还比较简单,今后的ECU 在线诊断系统将具备复杂的诊断功能,更加简化的链接回路,同时提高信息传送的品质。顺应这一发展潮流,传统的诊断系统正在高速 CAN 的物理层上实现。已形成的通信协议有 ISO/DIS 15765 和J2480等。经过试用,它们最终也将成为汽车行业的通信标准。上述四个部分通过 CAN 构成子网,各子网之间以网关互连,网关既是共享信息的中转枢纽,又是网络整体的管理核心,它所引发的技术问题将直接决定汽车内联网的可行性。因为 CAN 的各种衍生标准,除在物理层有高、低速及相关电气特性之间的差别外,其余协议内容大同小异,所以整车 CAN 涉及的网关技术相对而言要简单一些。由于车上的仪表板原本就是汇总和显示各种车辆信息的中心,只要增加高、低速 CAN 的驱动转换功能,就可以起到网关的作用,成为车辆的控制中心。