【CANoe】车载网络的相关概述

CANoe开发的相关学习

基础篇章：
第一章 车载网络的相关概述

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前言

会从几个大的方面来进行车载网络介绍，例如车载网络的起源；CAN总线和LIN总线；典型的车载网络架构以及主要的车载网络机器发展趋势。

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一、车载网络的起源

在汽车发展的刚开始，传统汽车的电气系统各个模块之间采用点对点的通信方式，这样造成的后果是系统的线路复杂，庞大，各个控制模块之间相互交错，整体的导向长度长，电器节点多。下图中可见典型的汽车传统布线方式，图片引自图书。

随着技术的进步，汽车的电气系统也变得越来越复杂，传统的布线方式无法满足现代汽车的发展，由此引入了微处理器和车载网络技术。
目前它们已经得到了广泛的应用，例如ECU，而常见的ECU又有ABS、EMS等等。

二、CAN总线概述

1.CAN总线的简单发展

CAN全称是Controller Area Network，是一种工业总线，最初是由博世公司设计，由其高性能和高可靠性的特点受到了汽车制造厂商的青睐。

2.CAN总线特点

需注意的是CAN总线是一种串行数据通信协议，其通信接口中继承了CAN协议的无里程和数据链路层功能，可以完成对通信数据的城镇处理，包括未填充、数据块编码、
循环冗余检验、优先级判别（ID号）等等

CAN总线的特点有：

1. 多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，不分主从，通信方式灵活。
2. 采用无破坏性的基于优先级的逐位仲裁，标识符越小，优先级越高。比如说两个节点同时向网络上传送数据，优先级高的报文获得总线访问权，优先级低的报文会在下一个总线周期自动重发。
3. 可以采用点对点、点对多及全局广播等传送方式收发数据。
4. 直接通信距离最远可达10km（速率5kb/s以下）。
5. 通信速率最高可达1Mb/s（此时距离最长40m）。
6. 节点数实际可达110个。
7. 每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。
8. 通信介质可采用双绞线、同轴电缆和光导纤维，一般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。
9. 节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，来切断它与总线的联系，使总线上的其他操作不受影响。

该处使用的url网络请求的数据。

三、CAN总线主要应用

主要应用在汽车制造、大型仪器设备、工业控制等方面

1汽车制造中的应用

汽车通信是CAN网络，模块之间的信号传递仅需要一条或两条信号线，可以减少车身布线，进步一节省成本。CAN总线系统数据稳定可靠，线间告饶小、抗干扰能力强。CAN总线最初是为汽车量身定做的，充分考虑到了汽车上恶劣的工作环境。

2其他

一些大型的工程机械公司、大型仪器设备广泛采用CAN总线技术，大大提高整机的可靠性，同时也提高了智能化水平。

四、CAN总线的发展

CAN-FD继承了CAN总线的主要特性，同时弥补了CAN总线带宽和数据场长度的制约，主要有可变速率和新的数据场长度两个变化。

四、LIN总线

LIN全称为Local Interconnect Network，是专门为汽车开发的一种低成本串行通信网络，是对现有汽车多元化网络的一个补充。

LIN总线的特点有：

1. 单主控器/多从设备模式，无需仲裁机制
2. 基于通用UART接口几乎所有微控制器都具备LIN必须的硬件
3. 从机节点不需石英或陶瓷振荡器就能实现自同步，节省了从设备的硬件成本
4. 信号传播时间可预先计算出来的确定性信号传播。
5. 都成本单线实现方式
6. 传输速率最高可达20kb/s
7. 不需要改变LIN从节点的硬件和软件就可以在网络上增加节点。
8. 通常一个LIN上节点数目小于12个，共有64分标志符
9. 极少的信号线即可实现国际标准ISO9141规定

LIN总线主要应用是骑车中的联合装配单元，比如门，照明灯，这些成本比较敏感的单元，LIN可以使这些机械元件得到叫广泛的使用。这些元件很容易连接到车载网络中并得到十分方便的维护和服务。

五、目前典型车载网络架构

不同价位的汽车配置的总线种类和ECU数量的差异很大。

1 紧凑型Compact Class

目前国内汽车厂商主要采用的结构类型，主要包括Drive CAN、Instrument Cluster CAN、Infotainment CAN、Body CAN、Diagnostics CAN等。可以根据需要在CAN总线外加LIN总线，实现一些控制和数据传输功能。

豪华型 Luxury Class

目前国外很多豪华车采用的总线结构是豪华型总线结构。该结构成本较高，包括Drive CAN、Instrument Cluster CAN、Infotainment CAN、Body CAN、Diagnostics CAN、Distance Control CAN等。与紧凑型总线架构的主要区别是使用了MOST环和复杂的Gateway，实现了多媒体数据的快速传输。
目前在开发的很多豪华车行已经开始使用Ethernet代替MOST.
(目前还在学习Ethernet中，会在后续更新相应的笔记内容)

六 主要的车载网络

当然网络成本和总线带宽一直是制约总线发展的关键因素，相较而言，通信速率越快其每个节点的相对成本较高。

七 车载网络发展趋势

近几年几种总线中，以太网有脱颖而出，这也意味着以太网必将成为汽车ECU之间通信的基础组件。CAN、LIN总线价格低廉、经久考验且性能文件，并且为许多不需要过高性能的应用提供了足够的带宽。综上，汽车的发展，会允许多种网络共存，以太网将同CAN和LIN等一起在未来一段时间共同主宰车载网络领域。

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总结

本文简单介绍了一下车载网络，欢迎大家批评指正。

主要参考资料有：
《CANoe开发从入门到精通》