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汽车电子中的总线技术
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本期论题: 汽车电子中的总线技术
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楼主      问题: CAN总线技术到底在汽车电子中有什么优势?
发布时间: 2004-12-15 下午3:16

作者: keith
等级: 初入江湖
积分: 144 分

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现在总线技术有那么多种,为什么唯独CAN在汽车电子中得到亲睐?

除了CAN本身出自汽车领域,有大量的高层专用协议外,从其物理、链路层来看,其技术本身有什么优势?

成本上讲,RS-232/485的成本都比CAN低。速度上讲,工业以太网等也都不错。还有profisbus(怎么拼?),1-wire等竞争对手。

这个问题困扰我好久了,哪位给个详细的解答?谢谢!


ps. CAN消息长度太短,DLC长度域最大可以是15,只用到8是不是太可惜了。

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第 1 楼      好问题
发布时间: 2004-12-15 下午4:27

作者: 攻城者
等级: 遁门入道
积分: 382 分

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这个问题问得好,大家说来说去还没有哪一个话题深入谈及此方面,请高手发言。

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第 2 楼      CAN的优势
发布时间: 2004-12-15 下午5:04

作者: 唐晓泉
等级: 白银大侠
积分: 2535 分

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从成本上来说,CAN比UART高,但比以太网低;从实时性来说:CAN的实时性比UART和以太网高,为了保证安全,车用通信协议都是按周期性主动发送,不论是CAN还是LIN,对实时性要求高的消息其发送周期都小于10ms(每辆车都有好几条这样的消息),发动机、ABS和变速器都有几条这样的消息;从可靠性来说,CAN有一系列事故安全措施,这是UART和以太网都不具备的,多点冗余也是UART和工业以太网难于实现的,所以CAN出现后,由于价格的原因,最初应用得最多的地方并不是汽车,而是对成本不敏感的工业控制和医疗设备,如:工业上的DEVICENET、SDS、CANOPEN,医疗上MRI等。至于工业以太网的产生,其背景与个人PC的普及是分不开的,现在工业控制中的PCBASED就是一个例子,但汽车控制是不能用一台PC的,要达到汽车控制的要求,成本上也不容许。如果大家对工业现场总线有背景,我建议大家仔细研读一下汽车上的另一通信协议FlexRay,这将对可靠性要求高的工业控制制造商带来巨大的商机。至于profisbus-DP建立在UART上的,它的成功应用,可能主要不是技术上优势。

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第 3 楼      多点冗余?
发布时间: 2004-12-16 上午8:24

作者: cycy
等级: 初入江湖
积分: 102 分

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这是指多主结构,还是其他特性?



一般来说,RS485的缺点是无法构成多主结构,主节点任务繁忙,一旦主节点出现故障就可能引起系统瘫痪;


但是CAN作为串行总线,也还是容易令人担心:一个节点在故障情况下(比如一直对外发数据),阻塞了整条总线;

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第 4 楼      其实UART并非是总线
发布时间: 2004-12-16 上午9:06

作者: Alan
等级: 白银少侠
积分: 1435 分

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我认为,

1. 基于UART的T的RS-232/485并非总线,而是一种通讯的方式,其无法实现多个设备在同一条线上的挂接,必须通过类似的HUB来实现,这一点对汽车来讲就不是很合适;

2. 我认为,对于汽车控制来讲,首先,其数据量并不是很大,主要是一些控制信息,若采用工业以太网来实现,似乎有点过于复杂和效率低,其次,网络都有一个网关,都有一个中心点,也都存在HUB的问题,其与汽车的应用要求有点不一致。我认为,作为汽车生产厂商来讲,能够采用两条线将所有的设备挂接起来的做法才是最重要的,这一点,CAN无疑是最好的,我想,这也许就是其当时开发的目的。
3. 若要论其他的总线,若不考虑抗干扰,I2C也是一个不错的选择,其在两条线上可以挂接多个设备,若能在物理的链路上提高其抗干扰的能力,对于周边设备来讲,是一个不错的选择,当然,I2C的一个缺憾是存在主从的关系,处于Slave的设备不能主动与Master进行数据的通信。

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第 5 楼      请多指点
发布时间: 2004-12-16 上午10:18

作者: David
等级: 初入江湖
积分: 102 分

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那么LIN总线呢? 它和CAN又有什么差异.两者好象在汽车电子领域都有很广的应用.

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第 6 楼      关于LIN总线
发布时间: 2004-12-16 下午1:45

作者: 唐晓泉
等级: 白银大侠
积分: 2535 分

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LIN和CAN总线是不同的,它只是UART的一个扩展,或者说UART(或SCI)将是LIN的一个子集(先有儿子,再有老子),可能大家不认可我这样的说法,但可查一下今年各MCU厂家推出的或即将推出的MCU就可以到到这样的结论,MICROCHIP新推出的MCU中有一种具有EUSART就是一个例子。由于LIN有一个同步功能,因此对同一网络中各个节点通讯速率的误差要求比UART低,因此可以不用石英晶体而用RC或MCU内部的RC电路提供MCU时钟(同时也是LIN的时钟),至于物理层它和K线差别不大。为了降低不到3角钱(是¥不是$),世界著名的半导体制造商和汽车制造商花了好几年,制定了这么一个技术并没有什么创新的LIN,这是为什么,大家一定要用心去体会!这对关注汽车电子的人士可能有一定的启发。

LIN是CAN的一个补充,什么情况下用LIN?什么情况下用CAN?用几条LIN?这将涉及到汽车的安全性和经济性的一个十分复杂的问题.这并不是一些厂家推出的所谓动力部份用CAN,车身用LIN这样的简单回答.我现在一的个研究课题为《LIN的价值工程问题》,希望通过这个课题研究结果将给大家个参考。

另外目前的采用总线的汽车一般两条总线,高速CAN和低速CAN,高速CAN和低速CAN之间有一个网关,高档车达到7条总线。今后车上的总线可能更多。
另外大家要注意,CAN、LIN、SCI、I2C仅仅是网络的物理层、数据链路层等,一个通信系统只有这些是不行的,制定通信协议是很困难的事,因为需要很强的专业背景和经验,而不仅仅是调通了CAN、LIN之间的数据交换。

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第 7 楼      关于UART
发布时间: 2004-12-16 下午5:56

作者: keith
等级: 初入江湖
积分: 144 分

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我不同意Alan的说法。

1. RS-232/485可以实现多设备挂同一总线上,而且这种做法很多。一般来说就是一个主设备,多个从设备。主设备选择某个从设备进行通讯。正如cycy所说,性能瓶颈和安全性都放到了主设备上。

2. 从当前来讲,数据量不大没必要使用以太网。但未来呢?CAN只有1mbps,新提出的FlexRay已经达到了20Mbps,在这个速度量级上,以太网应该有用武之地了吧?

3. 对于汽车电子,核心总线的抗干扰性应该是一个非常重要的条件,毕竟它关乎着人的生命。抗干扰性高,那就只有差分总线了。
CAN、485、Ethernet都是差分。如果使用I2C的话,它并不能对CAN造成多大威胁,只可能在低端与LIN等竞争

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第 8 楼      CAN的错误重发
发布时间: 2004-12-17 下午4:04

作者: 唐晓泉
等级: 白银大侠
积分: 2535 分

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错误重发即是CAN的优点,也是CAN的缺点,但BUSOFF功能可以是对CAN错误重发的一个补救.现在的CAN控制器有ONE-MODE方式,一条消息只发一资,还有TTCAN.但这种方式是否采用要看具体的应用对象.如果一个总线上出错率太高,这就不应该从总线的机制上看问题了,这必然是总线的选择、节点的硬件设计、介质和布线上出了问题,这就好比路堵不应该从车上找原因一样。

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第 9 楼      关于UART
发布时间: 2004-12-17 下午4:13

作者: 唐晓泉
等级: 白银大侠
积分: 2535 分

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总线是一个系统,总线上的速度仅仅是系统中的一个因素,ElexRay虽然只有20MBPS但它在一个16BIT的MCU上都能跑起来,100MHZ以太网虽快,但一个32BIT的MCU很难达到20MBPS.况且还要涉及到系统的安全性,类似冗余,BUS安全等。

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第 10 楼      请教
发布时间: 2005-6-10 下午9:34

作者: *红枫叶*
等级: 初入江湖
积分: 102 分

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请教各位高手高速CAN和低速CAN的网关如何设计合理?

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