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        速銳得適配寶馬奧迪大眾捷豹路虎CAN總線訪問控制經驗

        2020-01-17 11:16:32 劉國瓊 127

        隨著汽車電子控制單元以及汽車電子裝置的不斷增多,采用串行總線實現多路傳輸,組成汽車電子網絡,是一種既可靠又經濟的做法。在協議的管理下,若干控制單元、若干終端、傳輸設備和通信控制處理器等組成系統集合。

         

        汽車電子控制網絡是按照特定的車載網絡協議,如CAN2.0、以太網等,以共享資源為目的,將所有位置上分散且獨立的車載控制模塊相互連接在一起的集合,我們想要實現對總線的數據應用,就得進入網絡去實現訪問和控制。

         

        一、訪問控制方式

         

        速銳得適配寶馬奧迪大眾捷豹路虎的現場CAN總線的設備終端(TBOX/OBD)訪問控制方式主要有一下幾種:載波監聽多路訪問、沖突檢測與解決、主從訪問控制方式、令牌訪問控制方式以及時分多路等。

         

        在適配過程中,總線上的任何節點都沒有預約發送時間,節點的數據都是隨機發送的,比如在網絡上爭用傳輸設備終端,故又稱為爭用技術。若同一時刻有多個節點向總線上發送數據就會引起沖突,為了避免沖突每個節點在發送信息前,都要監聽總線上是否有信息在傳送,這就是載波監聽的原由,目前市面上很多OBD產品都采用請求的方式來獲得數據,但是會影響總線的正常工作,也就會導致報故障碼、儀表燈亂閃、數據無法適配和獲取,OBD請求數據過快,還會造成總線網絡數據沖突。這些就奠定了速銳得適配寶馬奧迪大眾捷豹路虎的現場CAN總線的實際意義。

         

        二、先聽再講的訪問邏輯

         

        載波監聽的方式是“先聽再講”。一個節點要發送消息,首先要監聽CAN總線,檢測總線上是否有其他節點正在發送消息,總線空閑則再發送,總線忙,則采用監聽模式,這就是退避算法的核心,目前能掌握此技術的企業屈指可數。

         

        由于傳輸線上不可避免地存在傳輸延遲,可能有多個節點同事檢測到總線處于空閑狀態并開始發送,從而導致沖突,所以,在每個節點開始發送消息后,還要持續監聽線路,判斷是否有其他節點正在與本節點同時發送消息,一旦發現有便停止發送,這就是沖突檢測。

         

        三、穿插邊聽邊講

         

        載波監聽多路訪問協議已經廣泛運用于車載網絡中。在TBOX或者CAN等設備終端訪問方式中,每個節點在發送幀期間,同時有沖突檢測功能,就是我們常說的“邊講邊聽”。

         

        采用載波監聽多路CAN訪問的機制可以從根本上避免沖突,仲裁期間,每個發送節點將從總線上的檢測到的值與自己發送的值相比較,如果不同,立即停止發送轉為接收。

         

        該總線適配的方法優點是:1、實現較為簡單,2、主節點定時間從節點發送詢問幀,所以每個節點獲得總線訪問權的時間基本上是確定的。缺點是:浪費帶寬、如果汽車主節點出故障可能需要借助診斷儀清碼,造成原因是總線網絡如上所說,速率不同。

         

        四、輪詢訪問

         

        在通用系列汽車上,還存在主節點通過周期性的詢問從節點來控制基于節點通訊的總線訪問權限,也就是我們常說的“輪詢機制”。在輪詢周期,主節點從節點發送詢問幀,相應的節點必須以一個應答時間為響應。

         

        五、令牌訪問與控制方式

         

        根據上述訪問機制中存在的沖突,其原因是由于各個節點發送消息是隨機的。為了解決這些沖突,我們采用新的“令牌訪問”的方式。這個原理可用于環狀網絡,也可以用于總線,網絡上叫令牌環狀網,總線上叫令牌總線網。

         

        在令牌環狀網中,每個時刻只允許一個節點發送消息。令牌在網絡環路中不斷的傳遞,只有擁有此令牌的節點才允許向網絡中發送消息,其他的節點僅允許接收。因此,表示消息發送權的令牌在環狀信道上不斷循環,環上每個節點都有機會獲得TBOX或者OBD終端的訪問權,而任何時候都只有一個節點利用環路傳輸消息,這樣就避免了沖突。

         

        令牌總線網的傳遞方式也是一樣,可采用總線網絡拓撲結構,但是不同的是,前者在物理總線上由網上的各個節點按照一定順序行成一個邏輯環,每個節點在環中均有一個指定的邏輯位置,末節點的后繼節點是首節點。該總線訪問方式從物理上看是一個總線結構的局域網,各個節點共享一個通道。但是從邏輯上看,這一種環狀結構的局域網和令牌環不一樣,只有擁有令牌的節點才具有OBD或者TBOX終端的訪問權。在正常運行時,節點完成發送后就將令牌傳遞給下一個節點。令牌是按照地址的遞減順序傳遞給下一個節點的,但從物理上看,帶有目標地址的令牌幀廣播至總線上的所有節點,當目標節點識別符合它的地址時才將該令牌接收。

         

        六、分時多路訪問

         

        該設備終端訪問方式中,用于傳輸數據的周期被分成很多時間片,網絡系統的各個消息按照事先規定的發送順序,在發送周期的固定時間內發送數據到總線上,因此各個節點訪問設備終端的時間片是確定的。該設備終端訪問方式的前提條件是每個節點的局部參考時間與統一的全局時間基準同步。

         

        目前,市面上所有的汽車制造商無一例外的在汽車網絡化控制上投入大量的資源,同時,廠商及消費者也從汽車網絡控制技術的廣泛應用中獲得所需要的信號。汽車網絡化技術是通信技術、計算機技術、以及控制理論和實操相結合的產物,車聯網與總線數據應用也是現代汽車電子技術最重要的基礎,需要在這個大數據時代下,收集分布在汽車各處傳感器發出的信息,按照嵌入式指令進行實時采集、利用、運算,所以,這就是速銳得適配寶馬奧迪大眾捷豹路虎大量車型現場CAN總線的根本原因,同時把經驗分享給大家。

         


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