CAN 网络介绍

背景

在T-Box 产品开发过程中，我们离不开CAN总线，因为CAN总线为我们提供了车身的相关数据，比如，车速、油耗、温度等。用于上报TSP平台，进行国标认证；也帮助我们进行车身控制，比如车门解锁/闭锁，鸣笛；但是实际上对整车CAN网络并不了解，比如当一个小白对你提出以下问题：

• 车身CAN网络分为几类?为什么分类？
• 以及网关的存在作用是什么？

当你不能回答上述简单问题时，你怎么好意思说整天和CAN接触呢。因此本文的目的是进行基本的CAN知识介绍，对数据在整车ECU中流转能够加深理解。

CAN

传统的燃油车，CAN网络可以分为5条CAN总线。分别为动力总成CAN、地盘控制CAN、车身控制CAN、娱乐系统CAN、诊断控制CAN。

PT CAN (PowerTrain CAN ) 动力总成CAN总线

PT CAN负责车辆动力，是整车CAN网络信号优先级及信号传输速率最高的一条CAN总线。一般有以下ECU：

• ECM ( Engine Control Module )，发动机控制模块。
• SRS ( SupplementalRestraintSystem)，电子安全气囊。
• BMS ( Battery Management System )，电池管理系统。
• EPB Electronic Park Brake，电子驻车系统。

该网络传输关于发动机、变速器、电动机、电池、充电系统等的实时数据。它确保车辆的动力系统能够协调工作，优化性能和燃油效率（对于燃油车）或电池效率（对于电动车）。

CH CAN (Chassis CAN) 底盘控制CAN总线

CH CAN负责汽车底盘及4个轮子的制动/稳定/转向，由于涉及整车制动/助力转向等, 所以其网络信号优先级也是较高的。一般有以下ECU：

• ABS ( Antilock Brake System ，防抱死制动系统。
• ESP(Electronic Stability Program)，车身电子稳定系统。
• EPS(Electric Power Steering)，电子转向助力。

它传输的内容包括车辆的动态控制信息，如制动系统的响应、车辆稳定性控制（如电子稳定程序ESP）、轮胎压力监控等。

Body CAN车身控制总线

Body CAN负责车身上的一些提高舒适性/安全性的智能硬件的管理与控制，其网络信号优先级较低, 因为以上设备都是辅助设备，一般有以下ECU：

• AC ( Air Condition )，空调。
• AVM(Around View Monitor)，360环视。
• BCM(Body Control Module)，天窗, 车窗, 雾灯, 转向灯, 雨刮等。
• IMMO(Immobilizer)，发动机防盗系统。
• TPMS(Tire Pressure Monitoring System)，胎压监控系统。

车身CAN网络负责控制与车身相关的所有电气系统，涵盖 车窗、门锁、座椅调节、灯光系统、空调系统等。该网络主要传输关于车身控制的信息，如车窗升降、车门状态、电动座椅调节、车灯开关等。

Info CAN ( Infomercial CAN ) 娱乐系统总线

Info CAN是辅助可选设备, 所以优先级也是较低的，主要负责车身上的一些提高娱乐性的智能硬件的管理与控制，一般有以下ECU：

• VAES( Video Audio Entertainment System)，车载娱乐系统(中控)。
• IPK(Instrument Pack)，组合仪表, 当今的数字仪表, 基本有音乐, 地图, 通话等娱乐功能.。

该网络用于控制车内的 信息娱乐系统（如多媒体系统、导航、通信系统）以及 仪表盘 等。

DiagCAN ( Diagnose CAN ) 诊断控制总线

DiagCAN总线主要提供远程诊断功能，只有一个ECU:

• Telematics BOX，简称车载T-BOX。

诊断CAN网络用于车辆的 故障诊断 和 故障码 读取。它提供了对所有控制单元的访问，帮助维修人员或车辆的诊断工具读取、清除故障码、检查系统状态等。

为什么需要划分不同的CAN网络

从结论出发，我们知道传统燃油车分为5个网络CAN。但是为什么会划分这五类呢？有以下几点原因：

1. 不同功能需求： 汽车包含多个子系统（如发动机控制系统、车身控制系统、娱乐系统等），这些系统的工作环境和需求差异很大。通过分为不同的 CAN 网络，可以确保各系统之间的独立性和稳定性。
2. 避免数据冲突： 如果所有控制单元都连接在同一个 CAN 网络上，数据量会非常大，可能导致数据冲突、丢失或者延迟。将系统分开，可以减少数据传输的竞争，提高效率。
3. 提高系统可靠性：如果某一 CAN 网络出现故障，其他网络可以继续工作，避免全车系统瘫痪
4. 功能隔离： 例如，安全相关系统和娱乐系统需要严格分开，以提高车内通信系统的安全性。

从CAN网络的波特率划分，也可以分为以下4类：

• 高速度 CAN（High-Speed CAN，通常为 500kbps 或 1Mbps）。主要用于关键系统，对时效性要求高的子系统。比如动力PT CAN、CH CAN。
• 中速 CAN（Medium-Speed CAN，通常为 125kbps 或 250kbps）。主要用于数据传输速率不需要太高，但还是要求一定的响应速度。比如body CAN。
• 低速 CAN（Low-Speed CAN，通常为 10kbps 或 20kbps）。主要用于传输相对较少的数据，且容忍一些延迟，比如info CAN。
• 诊断 CAN（Diagnostic CAN）。这个网络主要用于与车辆的 诊断工具 或 维修设备 进行通信。

CAN 网络的连接器 ——网关

如上所述，不同的CAN网络具备不同的波特率，它们之间是如何实现交互的呢？答案就是CAN网关。

CAN网关是整个CAN网络的核心, 它是不同CAN子网络或系统之间的桥梁。CAN网关用于在多个CAN网络之间传递信息，确保不同子系统或网络能够无缝地通信和协作。它的主要作用可以归纳为以下几个方面：

1. 跨网络通信。比如动力系统和车身系统进行数据交换，使得系统能够协同工作。
2. 数据过滤与映射。CAN网关可以对通过它传输的数据进行过滤，只允许特定的数据或信息通过。这有助于减少网络负担，避免无关数据占用带宽。也可以达到安全的目的。
3. 协议转换。CAN网关有时不仅仅是传递CAN数据，还能够进行协议转换。例如，一些高端网关支持将CAN协议转换为其他协议，如LIN协议、FlexRay协议、Ethernet协议等。
4. 故障隔离和保护。如果某个网络（如底盘CAN）发生故障，CAN网关可以通过隔离故障网络来保护其他子系统（如动力系统、车身系统）继续工作。
5. 诊断和故障码传递。CAN网关还可以用于将来自各个子网络的故障码汇总，并传递到诊断设备或中央控制系统。这有助于集中诊断和故障检测，方便维修和维护。

CAN 网络拓扑，大致如下：

示例

仪表显示发动机转速

1. 发动机的转速是从PT CAN中的ECM 模块发送信号，PT CAN 网络中所有的ECU都可以获取到该信息。
2. 网关收到PT CAN 网络中的发动机转速信息后，会将其转换为其它CAN 网络对应波特率，分别在CAN 网络中广播。
3. info CAN 网络中的 IPK模块收到 发动机转速信息后，就可以显示了。

数据流图大致如下：

仪表告警安全带未扣紧并报警

安全带未扣紧需求，一般有两个前置条件。

1. 车速大于5Km/h。可通过 PT CAN 网络中的 VSS （车速传感器）获取。
2. 安全带未扣紧。可通过SCM（Seat Control Module）座椅控制模块，能够检测乘客是否已经坐在座位上，以及安全带是否已经扣紧。

一般会进行仪表告警显示，以及蜂鸣器报警。数据流图大致如下：

总结

本文介绍了汽车中不同类型的CAN总线，包括动力总成CAN、底盘控制CAN、车身控制CAN、娱乐系统CAN和诊断控制CAN。每种CAN网络负责不同的车辆子系统，以满足功能需求、提高系统可靠性并避免数据冲突。文章还解释了CAN网关的作用，它作为不同CAN子网络之间的桥梁，支持跨网络通信、数据过滤、协议转换和故障隔离，确保车辆各系统的高效协作和稳定运行。

参考：https://blog.csdn.net/u010783226/article/details/121958086