汽車動力系統(tǒng)CAN總線主要與汽車安全相關(guān),它的實時性要求比較高,所以傳輸速率比較高,通常在125kb/s-1Mb/s之間,必須支持周期性、實時的參數(shù)傳輸。
歐洲汽車制造商基本采用的都是高速通信的CAN總線標準如ISO11898,而國六OBD在線監(jiān)測中車輛動力系統(tǒng)大多采用J1939協(xié)議,這個協(xié)議廣泛適用于卡車、大客車、建筑設(shè)備、農(nóng)業(yè)機械等工業(yè)領(lǐng)域的高速通信。
J1939協(xié)議及其特征
總線及協(xié)議名稱 | |||
特性 | CAN2.0/ISO11898 | SAE J2284 | SAE J1939 |
所屬機構(gòu) | BOSCH/ISO | SAE | TMC-ATA |
用途 | 控制 診斷 | 控制 診斷 | 控制 診斷 |
介質(zhì) | 雙絞線 | 雙絞線 | 雙絞線 |
位編碼 | NRZ-5 | NRZ-5 | NRZ-5 |
媒體訪問 | 競爭 | 競爭 | 競爭 |
錯誤檢測 | CRC | CRC | CRC |
幀頭長度 | 11位或29位 | 11位或29位 | 29位 |
數(shù)據(jù)長度 | 0-8字節(jié) | 0-8字節(jié) | 8字節(jié) |
位速率 | 1Mb/s | 500kb/s | 250kb/s |
總線最大長度 | 40m(典型) | 30m | 40m |
最大節(jié)點數(shù) | 32 | 16 | 30(STP):10(UDP) |
成本 | 中 | 中 | 中 |
當汽車(轎車)電子控制單元ECU(Electronic Control Units)之間通信傳輸速率大于125kb/s、最高1Mb/s時,ISO11898對使用控制器局域網(wǎng)絡構(gòu)建數(shù)字信息交換的相關(guān)特性進行了詳細的規(guī)定。
J1939供卡車及其他拖車、大客車、建筑設(shè)備及農(nóng)業(yè)設(shè)備使用,是用來支持分布在車輛各個不同位置的電控單元之間實現(xiàn)實時控制功能和高速通信標準,其數(shù)據(jù)傳輸速率為250kb/s。J1939使用了控制器局域網(wǎng)協(xié)議,任何ECU在總線空閑時都可以發(fā)送消息,它利用協(xié)議中定義的擴展幀29位標識符實現(xiàn)一個完整的網(wǎng)絡定義。29位標識符中的前3位用來仲裁過程中決定消息的優(yōu)先級,對每類消息而言,優(yōu)先級是可編程的,這樣原始設(shè)備制造商在需要時可以對網(wǎng)絡進行調(diào)整。
國六OBD在線監(jiān)測系統(tǒng)中,速銳得就是采用這一特性,從J1939的數(shù)據(jù)協(xié)議中采集獲得發(fā)動機工況包含了車速、大氣壓力、發(fā)動機扭矩、摩擦扭矩、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、燃料流量、SCR上游氮氧化物傳感器輸出值、反應劑余量、進氣量、SCR出入口溫度、DPF壓差、發(fā)動機冷卻液溫度、郵箱液平面百分比、定位狀態(tài)、經(jīng)緯度、累計里程、發(fā)動機扭矩模式、油門踏板、油耗、尿素箱溫度、實際尿素噴射量、DPF排氣溫度等數(shù)據(jù),通過移動4G/5G網(wǎng)絡,采用GB17691網(wǎng)絡通訊傳輸協(xié)議,將終端數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)平臺。
以前,使用排放診斷的目的主要是為了滿足OBD2(On Board Diagnose)、OBD3或E-OBD標準,采用的是ISO9141和ISO14230,美國福特、通用、克萊斯勒采用J1850。目前,98%以上汽車生產(chǎn)商都采用CAN總線的診斷系統(tǒng),采用ISO15765通信標準作為診斷系統(tǒng)的通信標準,同時也滿足E-OBD、OBD2排放標準。
ISO15765適用于將車用用診斷系統(tǒng)在CAN總線上加以實現(xiàn)的場合。ISO15765的網(wǎng)絡服務符合基于CAN的車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的要求,遵照ISO14230-3及IOS15031-5中的歐冠診斷服務的內(nèi)容來制定的,因此,ISO15765對于ISO14230應用層的服務和參數(shù)完全兼容,但并不限于只用在這些國際標準所規(guī)定的場合。比如電梯、醫(yī)療、消防、工業(yè)機械、電力等大多也使用的CAN協(xié)議實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)傳輸和控制。
常用的還會有多媒體系統(tǒng)的網(wǎng)絡和協(xié)議,這個在車載娛樂系統(tǒng)開發(fā)與應用會涉及比較多,這個協(xié)議一般有三種,分別是低速、高速和無線,對SAE分類相應為:IDB-C(Intelligent Data Bus-CAN)、IDB-M(Multimedia)、和IDB-Wireless,其速率在250kb/s-100Mb/s之間。它包括了語音系統(tǒng)、車載電話、音響、車載電視、車載計算機及GPS定位導航等系統(tǒng)。
低速用于遠程通信、診斷及通用信息傳輸,特性就是成本低,高速主要應用于實時的音頻和視頻通訊,傳輸介質(zhì)是光纖。歐洲汽車制造商戴姆勒、寶馬、奔馳現(xiàn)在大多使用的是MOST。MOST是車內(nèi)LAN(Local Area Network)的接口網(wǎng)絡,主要用于連接車載導航系統(tǒng)和無線設(shè)備等,數(shù)據(jù)的傳輸速度為24Mb/s。
隨著電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡技術(shù)在汽車上得到廣泛應用,從而使汽車的動力性、操作穩(wěn)定性、安全性等都上升到了新的高度,給汽車技術(shù)的發(fā)展注入新的活力。新一代的汽車將包含更多的通過多個ECU控制單元連接起來的控制器,形成域控制器,網(wǎng)關(guān)、智能網(wǎng)關(guān)等等,其優(yōu)點是汽車的參數(shù)可以通過軟件分別定制,硬件基本一套開發(fā)成型,汽車具有更大程度的智能化、網(wǎng)聯(lián)化及自診斷功能,充分利用這些特點,在后續(xù)的汽車大數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)、生產(chǎn)工具及管理、服務工具實現(xiàn)汽車與網(wǎng)絡之間建立所有雙向通訊及OTA升級。