汽车电子（一）--- 整车CAN网络介绍

大家好，我是讯享网，很高兴认识大家。

在了解can网络之前, 先了解1个问题:

什么是智能硬件与ECU ?

ECU(Electronic ControlUnit）电子控制单元，是汽车专用微机控制器, 一个ECU一般负责1个或多个智能硬件设备.

随着汽车的发展, 车上的智能设备越来越多, 也就是说车上的ECU也越来越多, 如何用一个网络把这些智能设备的ECU全部连接起来并整体协调控制?

这就是CAN网络!

☟☟☟

CAN网络

CAN(Controller Area Network)控制器局域网络，
CAN网络在早期的整车应用中以BCM(车身控制器)为控制中心，
主要是车身零部件(雨刮/大灯/车窗…)，智能硬件较少，所以早期的正常CAN网络把所有其他的ECU全部放在Other ECU里边，
如下图。

在这里插入图片描述
讯享网

每条CAN总线一般都是由2根线组成的双绞线构成，一根can_high，一根can_low，分别代表高电平和低电平，

以下是某条CAN总线的模型图, 一条CAN总线上连着4个ECU控制单元.
在这里插入图片描述
一般燃油车的CAN网络可以分成如下5条CAN总线：

1. PT CAN (PowerTrain CAN ) 动力总成CAN总线

PT CAN总线上一般有以下ECU:

ECM ( Engine Control Module )	发动机控制模块
SRS ( SupplementalRestraintSystem)	电子安全气囊
BMS ( Battery Management System )	电池管理系统
EPB Electronic Park Brake	电子驻车系统

PT CAN负责车辆动力，是整车CAN网络信号优先级及信号传输速率最高的一条CAN总线。

2. CH CAN (Chassis CAN) 底盘控制CAN总线

CH CAN总线上一般有以下ECU:

ABS ( Antilock Brake System )	防抱死制动系统
ESP(Electronic Stability Program)	车身电子稳定系统
EPS(Electric Power Steering)	电子转向助力

CH CAN负责汽车底盘及4个轮子的制动/稳定/转向，由于涉及整车制动/助力转向等, 所以其网络信号优先级也是较高的。

3. Body CAN车身控制总线

Body CAN总线上一般有以下ECU:

AC ( Air Condition )	空调
AVM(Around View Monitor)	360环视
BCM(Body Control Module)	天窗, 车窗, 雾灯, 转向灯, 雨刮…
IMMO(Immobilizer)	发动机防盗系统
TPMS(Tire Pressure Monitoring System)	胎压监控系统

Body CAN负责车身上的一些提高舒适性/安全性的智能硬件的管理与控制，其网络信号优先级较低, 因为以上设备都是辅助设备。

4. Info CAN ( Infomercial CAN ) 娱乐系统总线

Info CAN 总线上一般有以下ECU:

VAES( Video Audio Entertainment System)	车载娱乐系统(中控)
IPK(Instrument Pack)	组合仪表, 当今的数字仪表, 基本有音乐, 地图, 通话等娱乐功能.

Info CAN是辅助可选设备, 所以优先级也是较低的，主要负责车身上的一些提高娱乐性的智能硬件的管理与控制。

5. DiagCAN ( Diagnose CAN ) 诊断控制总线

DiagCAN总线主要提供远程诊断功能，只有一个ECU:

在这里插入图片描述

CAN网络基本构成单元1_ECU节点

就是车上的智能硬件设备里ECU控制单元.
比如ABS(防抱死系统)这个ECU是专门用于车辆制动过程中防止车轮被抱死的一套智能设备.
当今汽车越豪华,ECU就越多,智能控制硬件就越多,相对价格就越贵.一般的,一辆车普通的家用轿车都有25个左右ECU.
如下图, 车上某个智能硬件上的ECU(智能电子控制单元)
在这里插入图片描述
由于车上ECU太多, 每种ECU作用各不相同, 信号传输速率(波特率)也不一致.
为了更加方便管理这些ECU, 我们把以上各类ECU按其功能/波特率分别布置在5条CAN总线上.

☟☟☟

CAN网关

CAN网关或叫汽车网关，因为网关不仅处理CAN网络，还处理LIN网络.

CAN网关的外形结构:
在这里插入图片描述
实际can网关大概有六七十个接线pin脚，每个接线pin脚都有严格的定义, 要匹配规定好的can总线或者开关设备,
除了刚才涉及的10个can线接线口(5条双绞线)，2个电源线接线口，
还应包括
定速巡航设备的8个接线口，
电源管理方面的3个接线口，
钥匙开关(或无钥匙启动系统)的5个接口，
脚踏板的3个接线口，
5个LIN接线pin脚，
档位开关的4个接线pin脚
等等。

CAN网关是整个CAN网络的核心, 控制着整车5条CAN总线的各类信号转发与处理，基本功能包括:

1. 连接不同波特率(传输速度)的CAN总线/LIN总线，以实现CAN网络的网关中继功能。 2. 诊断报文/非诊断报文转发。 3. 诊断防火墙管理。 4. 节点在线监控。 5. 巡航控制器开关检测。 6. 脚踏板位置检测。 7. 网关休眠与唤醒管理。 8. ECU升级/网关升级。 9. 电压管理。

讯享网

实例一仪表显示发动机转速

发动机的转速信号, 先从PCAN的ECM(发动机引擎控制模块)节点发出, CAN网关收到后,
网关处理后广播以GW_开头的ECM信号到其他4条CAN总线上去.
用Vehicle Spy 3 CAN工具查看可以看到以下的信号内容:

简略发送图如下:
在这里插入图片描述

实例二安全带未扣紧, 仪表端报警

安全带未扣紧需要两个条件:

车速大于5
安全带扣未扣 ( 即无电压信号 )

即网关收到PCAN上的ECM节点发出来的车速信号,
并收到了BCAN上的BCM发出来的安全带扣电压值为异常值(比如0),
CAN网关统一处理后转发并广播以GW_开头的信号帧,

ECAN上的仪表(IPK)节点订阅(接收)了GW_开头的相关安全带未扣信号帧, 则会解析报警并显示到仪表盘去.
如果安全带扣一直未扣紧，则CAN网关将一直发送GW_开头的相关安全带信号帧，
其信号值是安全带未扣紧，所以车主会听到一直报警.

直到安全带扣上, CAN网关继续发送安全带相关的信号, 只是这个时候的信号值是安全带已扣紧，报警将立马消失.