速銳得適配寶馬奧迪大眾捷豹路虎CAN總線訪問控制經(jīng)驗(yàn)

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(shí)現(xiàn)多路傳輸，組成汽車電子網(wǎng)絡(luò)，是一種既可靠又經(jīng)濟(jì)的做法。在協(xié)議的管理下，若干控制單元、若干終端、傳輸設(shè)備和通信控制處理器等組成系統(tǒng)集合。

汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)是按照特定的車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如CAN2.0、以太網(wǎng)等，以共享資源為目的，將所有位置上分散且獨(dú)立的車載控制模塊相互連接在一起的集合，我們想要實(shí)現(xiàn)對(duì)總線的數(shù)據(jù)應(yīng)用，就得進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)去實(shí)現(xiàn)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(xiàn)場(chǎng)CAN總線的設(shè)備終端（TBOX/OBD）訪問控制方式主要有一下幾種：載波監(jiān)聽多路訪問、沖突檢測(cè)與解決、主從訪問控制方式、令牌訪問控制方式以及時(shí)分多路等。

在適配過程中，總線上的任何節(jié)點(diǎn)都沒有預(yù)約發(fā)送時(shí)間，節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都是隨機(jī)發(fā)送的，比如在網(wǎng)絡(luò)上爭(zhēng)用傳輸設(shè)備終端，故又稱為爭(zhēng)用技術(shù)。若同一時(shí)刻有多個(gè)節(jié)點(diǎn)向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)就會(huì)引起沖突，為了避免沖突每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送信息前，都要監(jiān)聽總線上是否有信息在傳送，這就是載波監(jiān)聽的原由，目前市面上很多OBD產(chǎn)品都采用請(qǐng)求的方式來獲得數(shù)據(jù)，但是會(huì)影響總線的正常工作，也就會(huì)導(dǎo)致報(bào)故障碼、儀表燈亂閃、數(shù)據(jù)無法適配和獲取，OBD請(qǐng)求數(shù)據(jù)過快，還會(huì)造成總線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)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(xiàn)場(chǎng)CAN總線的實(shí)際意義。

二、先聽再講的訪問邏輯

載波監(jiān)聽的方式是“先聽再講”。一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送消息，首先要監(jiān)聽CAN總線，檢測(cè)總線上是否有其他節(jié)點(diǎn)正在發(fā)送消息，總線空閑則再發(fā)送，總線忙，則采用監(jiān)聽模式，這就是退避算法的核心，目前能掌握此技術(shù)的企業(yè)屈指可數(shù)。

由于傳輸線上不可避免地存在傳輸延遲，可能有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同事檢測(cè)到總線處于空閑狀態(tài)并開始發(fā)送，從而導(dǎo)致沖突，所以，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送消息后，還要持續(xù)監(jiān)聽線路，判斷是否有其他節(jié)點(diǎn)正在與本節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送消息，一旦發(fā)現(xiàn)有便停止發(fā)送，這就是沖突檢測(cè)。

三、穿插邊聽邊講

載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議已經(jīng)廣泛運(yùn)用于車載網(wǎng)絡(luò)中。在TBOX或者CAN等設(shè)備終端訪問方式中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送幀期間，同時(shí)有沖突檢測(cè)功能，就是我們常說的“邊講邊聽”。

采用載波監(jiān)聽多路CAN訪問的機(jī)制可以從根本上避免沖突，仲裁期間，每個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)將從總線上的檢測(cè)到的值與自己發(fā)送的值相比較，如果不同，立即停止發(fā)送轉(zhuǎn)為接收。

該總線適配的方法優(yōu)點(diǎn)是：1、實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，2、主節(jié)點(diǎn)定時(shí)間從節(jié)點(diǎn)發(fā)送詢問幀，所以每個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得總線訪問權(quán)的時(shí)間基本上是確定的。缺點(diǎn)是：浪費(fèi)帶寬、如果汽車主節(jié)點(diǎn)出故障可能需要借助診斷儀清碼，造成原因是總線網(wǎng)絡(luò)如上所說，速率不同。

四、輪詢?cè)L問

在通用系列汽車上，還存在主節(jié)點(diǎn)通過周期性的詢問從節(jié)點(diǎn)來控制基于節(jié)點(diǎn)通訊的總線訪問權(quán)限，也就是我們常說的“輪詢機(jī)制”。在輪詢周期，主節(jié)點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送詢問幀，相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)必須以一個(gè)應(yīng)答時(shí)間為響應(yīng)。

五、令牌訪問與控制方式

根據(jù)上述訪問機(jī)制中存在的沖突，其原因是由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息是隨機(jī)的。為了解決這些沖突，我們采用新的“令牌訪問”的方式。這個(gè)原理可用于環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，也可以用于總線，網(wǎng)絡(luò)上叫令牌環(huán)狀網(wǎng)，總線上叫令牌總線網(wǎng)。

在令牌環(huán)狀網(wǎng)中，每個(gè)時(shí)刻只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息。令牌在網(wǎng)絡(luò)環(huán)路中不斷的傳遞，只有擁有此令牌的節(jié)點(diǎn)才允許向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送消息，其他的節(jié)點(diǎn)僅允許接收。因此，表示消息發(fā)送權(quán)的令牌在環(huán)狀信道上不斷循環(huán)，環(huán)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有機(jī)會(huì)獲得TBOX或者OBD終端的訪問權(quán)，而任何時(shí)候都只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)利用環(huán)路傳輸消息，這樣就避免了沖突。

令牌總線網(wǎng)的傳遞方式也是一樣，可采用總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是不同的是，前者在物理總線上由網(wǎng)上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)按照一定順序行成一個(gè)邏輯環(huán)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在環(huán)中均有一個(gè)指定的邏輯位置，末節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)是首節(jié)點(diǎn)。該總線訪問方式從物理上看是一個(gè)總線結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)通道。但是從邏輯上看，這一種環(huán)狀結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)和令牌環(huán)不一樣，只有擁有令牌的節(jié)點(diǎn)才具有OBD或者TBOX終端的訪問權(quán)。在正常運(yùn)行時(shí)，節(jié)點(diǎn)完成發(fā)送后就將令牌傳遞給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。令牌是按照地址的遞減順序傳遞給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的，但從物理上看，帶有目標(biāo)地址的令牌幀廣播至總線上的所有節(jié)點(diǎn)，當(dāng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)識(shí)別符合它的地址時(shí)才將該令牌接收。

六、分時(shí)多路訪問

該設(shè)備終端訪問方式中，用于傳輸數(shù)據(jù)的周期被分成很多時(shí)間片，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各個(gè)消息按照事先規(guī)定的發(fā)送順序，在發(fā)送周期的固定時(shí)間內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，因此各個(gè)節(jié)點(diǎn)訪問設(shè)備終端的時(shí)間片是確定的。該設(shè)備終端訪問方式的前提條件是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的局部參考時(shí)間與統(tǒng)一的全局時(shí)間基準(zhǔn)同步。

目前，市面上所有的汽車制造商無一例外的在汽車網(wǎng)絡(luò)化控制上投入大量的資源，同時(shí)，廠商及消費(fèi)者也從汽車網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用中獲得所需要的信號(hào)。汽車網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、以及控制理論和實(shí)操相結(jié)合的產(chǎn)物，車聯(lián)網(wǎng)與總線數(shù)據(jù)應(yīng)用也是現(xiàn)代汽車電子技術(shù)最重要的基礎(chǔ)，需要在這個(gè)大數(shù)據(jù)時(shí)代下，收集分布在汽車各處傳感器發(fā)出的信息，按照嵌入式指令進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、利用、運(yùn)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(xiàn)場(chǎng)CAN總線的根本原因，同時(shí)把經(jīng)驗(yàn)分享給大家。