文档介绍：汽车多路总线传输系统的实验研究
1 引言
随着科技的飞速发展,汽车装备日趋完善,车用电气设备越来越多,从发动机控制到传动系统控制,从行驶、制动、转向系统控制到安全保证系统及仪表报警系统,从电源管理到为提高舒适性而作的各种努力,使汽车电气系统形成一个复杂的大系统,并且都集中在驾驶室控制。
如果按照常规的点到点间的布线法,则整个汽车的布线将十分复杂,显得很凌乱。尤其是在高档客车中,传统布线不仅增加了布线的复杂程度,而且布线所需的铜线也成倍增加。据统计,一辆采用传统布线方法的高档汽车中,其电线长度可达2 km,电气节点高达1 500个,而且,据经验,该数字大约每10年增长1倍,从而加剧了粗大的线束与汽车有限的可用空间之间的矛盾。
一般情况下,线束都装在纵梁下等看不到的地方,一旦线束中出了问题,不仅查找相当麻烦,而且维修也很困难。另外,每个车型的线束都不一样,每种车都要单独设计,从而增加了设计和试制的难度。有时需替代某个落后的电器配件,要增加几根线,因无法加到原线束中,只能从外面加线,从而使线路更凌乱。所以,无论从材料成本还是工作效率看,传统布线法都将不适应汽车的发展。将电子技术用于汽车布线的多路总线传输技术将能够很好地解决上述矛盾。
2 国内外多路总线传输系统现状
早在1968年,艾塞库斯就提出了利用单线多路传输信号的构想。80年代末,博世公司和英特尔公司研制了专门用于汽车电气系统的总线CAN规范,但因CAN总线要求每个端口都有单独的通讯处理能力,这在汽车电气系统一直很难办到。进入90年代,由于集成电路技术和电子器件制造技术的迅速发展,用廉价的单片机作为总线的接口端,采用总线技术布线的价格也逐渐进入了实用化阶段。
目前,多路总线传输技术在国外已成功地运用到一些名牌高档汽车上,如奔驰、宝马、保时捷、劳斯莱斯、美洲豹等。一些厂家和公司也对汽车多路总线传输制订了进一步的标准,如美国的SAEJ1708、J1787、J1792以及最新的J1939,各大公司还不断推出新的总线形式及相关标准。飞利浦半导体公司根据CAN规范已开发出P8XC590系统微控制系统, kbit/s的总线系统。
3 汽车多路总线传输系统的研究与设计
汽车传统供电系统存在的问题
汽车传统供电系统如图1所示,是所谓的并行结构,即一个用电器配一根电力线和一个开关。开关置于驾驶员旁,由驾驶员控制开关通断,控制灯(或其他用电器)的工作。这种结构的缺点是电力线与用电器数目成正比。用电器较多时,电力线的数量与长度都成正比地增加。
图1 传统供电系统示意图
研究的目的
设计多路总线传输系统是针对传统供电方式不足而设计的新型供电系统。它变传统的并行供电方式为串行供电方式,见图2。
图2多路总线传输系统示意图
多路总线传输技术的核心是采用串行总线。本系统采用主从式多机通讯方式,系统只有一台主机,但从机可以有多台,每台从机都有自己唯一的编号。主机发送的信息可以传送到各个指定的从机,即主机向1号从机发送命令时,只有1号从机作出回答,其他从机只接收不回答。从机发送的信号只能为主机所接收,即各从机之间不能直接通讯。
它用一根动力线给L1、L2、L3、L4供电,用S1、S2、S3、S4分别控制L1、