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汽車總線設(shè)計和測試經(jīng)典問答總匯(中)

2010年03月19日 10:15 www.wenjunhu.com 作者:佚名 用戶評論(0
關(guān)鍵字:汽車總線(15174)

汽車總線設(shè)計和測試經(jīng)典問答總匯(中)

13、CAN總線如何和ECU可靠的連接?CAN協(xié)議是不是必須得用SEA1939,這個協(xié)議好像是商用的吧?

答:CAN只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,在具體應(yīng)用中還應(yīng)當根據(jù)實際情況按ISO的7層協(xié)議的要求制定其它層.J1939只是建立在CAN之上的應(yīng)用層協(xié)議,類似的還有GMLAN,CANOPEN等。J1939叫商用車應(yīng)用協(xié)議.因為車通常分為商用車和乘用車,J1939是為商用車用的,而不是“商用的”。

14、現(xiàn)在can在轎車中很普遍了。對于can總線的應(yīng)用層,各個汽車公司像大眾通用等汽車公司是不是都有自己的協(xié)議?如果想自己設(shè)計應(yīng)用層的協(xié)議(如果可能的話),應(yīng)該考慮哪些方面呢?j1939協(xié)議前景如何呢?

答1:從技術(shù)的角度來看,應(yīng)該自己設(shè)計應(yīng)用層協(xié)議,實際也是整車廠的知識產(chǎn)權(quán)。這也是為什么大眾、通用都有自己的協(xié)議但是還不對外公開的原因。設(shè)計中要考慮的主要問題舉個例子來說:

比如ABS提供車速信號、自動變速箱需要車速信號。在設(shè)計應(yīng)用協(xié)議的時候就必須考慮使用合適的消息傳送車速信號,主要考慮的因素就是ID應(yīng)該是多少、周期是多少。影響ID分配的主要就是延時(或時延)問題。但是目前的設(shè)計技術(shù)很難保證這一點,建議參考國外目前研究比較熱的設(shè)計技術(shù),那就是基于控制消息延時的設(shè)計技術(shù)。其核心思想就是考慮從信號產(chǎn)生、總線傳輸?shù)叫盘栍糜诳刂迫^程的時間要求。也就是對從ABS產(chǎn)生車速信號,通過總線發(fā)送,到自動變速箱使用車速信號進行控制的全過程的時間提出時間要求。ID、周期的設(shè)計都必須滿足這個時間要求??紤]整車網(wǎng)絡(luò),考慮每個這樣的相互關(guān)系,最終對整車網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層協(xié)議進行設(shè)計,并可以進行整車的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

Mentor Graphics 的VNA是采用該技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)用層協(xié)議設(shè)計的自動化工具,它根據(jù)用戶提出的時間要求,可以自動實現(xiàn)整車網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和應(yīng)用層協(xié)議設(shè)計。了解這個工具的技術(shù)點,可能有助于理解,另請參考以下方面的文獻:實時任務(wù)調(diào)度算法、CAN消息延遲時間計算、CAN調(diào)度等等。

J1939協(xié)議是由SAE(美國汽車工程師協(xié)會)——卡車和公共汽車電氣電子委員會下的卡車和公共汽車控制和通訊網(wǎng)絡(luò)分委員會制定的高層CAN網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。它主要用于為重型道路車輛上電子部件間的通訊提供標準的體系結(jié)構(gòu)。

其應(yīng)用的主要對象是大型載貨卡車、客車。在這方面的應(yīng)用比較成熟,國內(nèi)這方面還是空白。因此在卡車、客車上的應(yīng)用是非常有潛力的。

但是如果把它照搬到轎車上,我個人還是持保留意見的。

答2:J1939的應(yīng)用在國內(nèi)早就開始了,如:一汽的AMT,還有北京路上跑的不少公交車都有國內(nèi)自已研發(fā)的零部件與國外零部件共處于一個J1939的網(wǎng)絡(luò)中,所以J1939在國內(nèi)應(yīng)用可不是空白.

答3:Bosch最早開發(fā)CAN的標準和協(xié)議,Bosch做了最早的硬件、軟件和測試,不過現(xiàn)在的軟件也不全都是Bosch開發(fā)的了,也有很大一部分是瑞典Volcano(現(xiàn)屬于Mentor Graphics)為Bosch開發(fā)的,其中包括很多測試軟件、代碼生成工具等等。

VW有用于Powertrain/Driveline的High Speed CAN和用于Infotainment的Low Speed CAN兩種基本的總線、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議TP2.0,當然另外還有基于CAN的EOBD診斷總線,以及各種網(wǎng)關(guān)。目前CAN的協(xié)議是和軟件供應(yīng)商Vector、IAV以及幾個主要ECU供應(yīng)商Bosch、Siemens VDO等一同開發(fā)的。

GM、Ford、DCX的CAN來源比歐洲要復(fù)雜,GMLAN Single Wire CAN (J2411)是源于Class II的,其中很多思想比如Power Mode和Class II是相同的,而HSCAN就是基于J2284的。GMLAN、Ford NOS和DC CAN現(xiàn)在還沒有完全開發(fā)完整,主要的應(yīng)用也是和Vector和其它供應(yīng)商一同開發(fā)的。

答4:我始終認為CAN網(wǎng)絡(luò)是一個無中心的分布式網(wǎng)絡(luò)。CAN協(xié)議處理器只負責數(shù)據(jù)的傳送而不參與具體操作。真正操作的是發(fā)動機,剎車系統(tǒng),照明系統(tǒng)等等,所以除了自身的網(wǎng)絡(luò)管理外根本不存在什么CAN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序。

關(guān)于控制協(xié)議的問題,我認為實際上是各個部件的接口決定的。只不過由于國際大廠家自己擁有設(shè)計制造發(fā)動機,變速箱等關(guān)鍵部件的能力,希望部件配套廠家改變接口以適應(yīng)他們的系統(tǒng)(當然也得花錢)來達到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。也沒什么神秘的,對于無法提供關(guān)鍵部件的整車廠商,還得使用部件廠商(如博世,TRW等)的接口??偠灾?,整車廠的控制協(xié)議不同的根本原因是由于使用不同部件造成的。

當然我們不能否定國際大廠壟斷的企圖。但是我們應(yīng)當理解協(xié)議差異性的根本所在。從而明白,只要各部件都公開各自的控制協(xié)議接口,就完全可以協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

答5:目前世界各大汽車公司都有自己的協(xié)議,這些協(xié)議可以根據(jù)不同的車系和功能配置進行裁減,適用于不同的平臺。不同廠家的協(xié)議彼此互不兼容。如果要自己制訂功能完善、適應(yīng)能力很強的協(xié)議,對協(xié)議制訂者有很高的技術(shù)要求。協(xié)議開發(fā)小組必須對協(xié)議應(yīng)用的領(lǐng)域非常熟悉(如車身控制系統(tǒng),動力總成系統(tǒng)),只有這樣才能準確定義協(xié)議中的信號、報文以及對它們的具體要求。協(xié)議制訂者必須熟悉現(xiàn)場總線通訊技術(shù)(CAN、LIN)。這些技術(shù)包含傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理、故障診斷等方面的內(nèi)容。協(xié)議制訂者需要全面掌握與協(xié)議相關(guān)的多方面的技術(shù)內(nèi)容。J1939協(xié)議是美國汽車工程協(xié)會開發(fā)的汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,主要用于卡車、巴士和工程車輛,轎車不使用該協(xié)議。

答6:各個汽車公司的確針對自己的各個系統(tǒng)擁有不同的CAN應(yīng)用協(xié)議。

我們自己的汽車公司想制定自己的應(yīng)用層協(xié)議,需要考慮的問題我覺得應(yīng)該包括:

1、功能的滿足:報文內(nèi)容是否覆蓋了所有節(jié)點的信息獲取需求;

2、性能的滿足:報文的周期、ID的選擇是否能夠滿足節(jié)點在規(guī)定的時間獲取到需要的報文;

3、容錯能力:對于例如動力總線等要求數(shù)據(jù)正確性高的總線系統(tǒng),需要考慮是否在報文中正加校驗數(shù)據(jù),如果報文出錯狀況下是否應(yīng)該有備用方案等容錯的措施;

4、傳輸協(xié)議的考慮:包括是否需要多包報文發(fā)送、是否需要握手信號和應(yīng)答信號等

5、故障診斷協(xié)議:如何實現(xiàn)故障診斷(該方面的具體實現(xiàn)會覆蓋了1、2、4方面的內(nèi)容)

J1939目前在重型車輛上使用還是比較廣泛的,國內(nèi)外有許多使用J1939作為重型卡車CAN網(wǎng)絡(luò)的案例。由于它的規(guī)范制定比較完整,用戶使用起來也比較方便。

15、請問,基于消息的延時如何做到多Master間的同步,有無使用時間戳。

答:消息的延時主要受應(yīng)用層影響,CAN就是多Master系統(tǒng)(你是否另有所指?),你這里的同步具體指什么呢,物理層的同步還是應(yīng)用層級握手,或者是......

16、從所發(fā)表的期刊論文上來看,CAN在國內(nèi)的應(yīng)用好像是在工業(yè)控制上,而且也很少提及上層協(xié)議?,F(xiàn)在汽車工業(yè)熱起來了,CAN的應(yīng)用又回歸到汽車上面。只知道1939是為卡車寫的協(xié)議,那其它的車輛,如小型客車,上應(yīng)用的協(xié)議一般是哪些,像歐洲的DeviceNet、CANOpen、CANKingdom等是不是都是為汽車的應(yīng)用寫的,我國是不是有這方面的應(yīng)用實例了?

答1:1939是所有的協(xié)議基礎(chǔ)。小型客車上應(yīng)用的協(xié)議沒有太大的區(qū)別同卡車的協(xié)議。各個公司有所不同。

答2:CANKingdom被認為是基于CAN的高層協(xié)議的原型,但是它不是一種基于OSI 參考模型的應(yīng)用層。CANKingdom起源于北歐瑞士,由Kvaser建議將CAN應(yīng)用到紡織機械廠,并在該領(lǐng)域建立“CAN 紡織機械用戶集團”。1989年,他們研究出通訊原理,1990年早期建立“CAN Kingdom”開發(fā)環(huán)境。

CANopen是基于將高層應(yīng)用協(xié)議標準化這樣一個目標而開發(fā)。1992年,由VMEbus雜志主管發(fā)起,將用戶和廠商集中在一起討論應(yīng)用協(xié)議標準化問題,試圖建立促進CAN技術(shù)發(fā)展的中立平臺。同年5月成立CiA“CAN in Automation”組織。該組織在Philips醫(yī)療系統(tǒng)的CAN應(yīng)用經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上,設(shè)計了CAL——“CAN應(yīng)用層”。但是應(yīng)用CAL協(xié)議需要用戶建立自己的子協(xié)議,所以沒有實現(xiàn)真正意義上的標準化。從93年起,在Esprit project ASPIC范圍內(nèi),由Bosch領(lǐng)導的歐洲協(xié)會研究出一個原型,由此發(fā)展成為CANopen。它是一個基于CAL 的子協(xié)議,用于產(chǎn)品部件的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)控制。在項目完成之后,CANopen規(guī)范移交給CiA組織,由其進行維護和發(fā)展。在1995年,CiA發(fā)表了完整版的CANopen 通訊子協(xié)議。CANopen 不僅定義了應(yīng)用層和通訊子協(xié)議,也為可編程系統(tǒng)、不同器件、接口、應(yīng)用子協(xié)議定義了頁狀態(tài)。主要應(yīng)用與工業(yè)機械自動化,如航海、醫(yī)療系統(tǒng)等

DeviceNet和 CANopen是兩個定位于不同市場的標準應(yīng)用層協(xié)議。它的產(chǎn)生非常有意思,來源于AllenBradley、Honeywell合資項目的終止。因此AllenBradley研究出了DeviceNet,Honeywell研制出了SDS。DeviceNet面向工廠自動化控制。

此外J1939也是應(yīng)用層協(xié)議標準化發(fā)展過程的產(chǎn)物,源于農(nóng)業(yè)交通工具總線系統(tǒng)LBS被制定出。

17、一個新手接觸CAN不久,請教CAN測試重要還是協(xié)議制定重要?論壇上有的人說測試重要,國內(nèi)的討論也是鋪天蓋地。又有人說協(xié)議制定重要。

答1:測試和設(shè)計的重要性,在不同設(shè)計思路中有不同的體現(xiàn)目前應(yīng)用層協(xié)議制定的方法可以分為兩大類,一類是測試為重心的方法,一類是設(shè)計為重心的方法。

第一種方法也稱為投票法或試驗法。這是一種工程設(shè)計方法,各個供應(yīng)商對協(xié)議提出要求,整車廠集成要求,通過測試驗證協(xié)議可行性,隨后發(fā)布協(xié)議。測試的功能除了驗證協(xié)議的實現(xiàn)外,還有一個重要的任務(wù)就是對協(xié)議設(shè)計進行測試,試圖解決ID分配不合理、消息沖突問題等等。這種方法的重心就是測試,因此測試比較重要。

第二種方法是系統(tǒng)級設(shè)計法。這是一種理論設(shè)計方法,它提出了完全不同的需求,供應(yīng)商只需要提供相應(yīng)的參數(shù),根據(jù)一定的理論模型對網(wǎng)絡(luò)通訊特性進行計算,如信號延遲、總線負載等。以此為基礎(chǔ),考慮設(shè)計需求,通過一定的調(diào)度算法,對每條消息的ID進行分配。方法的核心就是優(yōu)化這些特性參數(shù),保證整車網(wǎng)絡(luò)通訊的實時性能。因此在這種設(shè)計方法中,設(shè)計是重點。從V型圖來看,第一種方法重點在V型圖的右邊,第二種方法覆蓋的是V型圖的左邊。

測試就是驗證?驗證表示的是我們有一個標準,測試被測對象是否符合。但是目前汽車電子的測試不能一概的稱為驗證,因為它還要測試協(xié)議設(shè)計是否正確,協(xié)議設(shè)計中是否有瑕疵。驗證的輸入是被測對象的特性,參照的是標準,輸出的是兩者是否符合。

而我們現(xiàn)在的測試,輸入的既有被測對象的特性,又有所謂的標準,輸出的是協(xié)議是否需要修改、系統(tǒng)是否可行、設(shè)計是否符合需要。注意這里引出了一個難以讓人理解的地方,我們要測試ECU是否符合標準,但是我們卻又在根據(jù)測試結(jié)果在懷疑這個標準。因此除非你有非常雄厚的技術(shù)和經(jīng)驗積累,否則你始終在這兩者之間徘徊,浪費時間和金錢。中國目前就處于這種狀態(tài),但是我們卻要依靠測試來推動技術(shù)的發(fā)展,難以想象。

我們需要的是一條新的發(fā)展思路,而不是沿著老外的舊路重新來過。

如果依靠測試就能提高我們的設(shè)計水平的話,我們真應(yīng)該回顧中國這幾年都做了些什么?我照著國外的數(shù)據(jù)庫,每天都在測試,每天都在修改協(xié)議。。。因此事實是我們在基于測試做設(shè)計,而不是國內(nèi)對于設(shè)計普遍比較重視。

沒有設(shè)計怎么說的上測試呢?相反設(shè)計才決定了測試的體系。舉個例子,整車網(wǎng)絡(luò)的電氣特性參數(shù),比如ECU的終端電阻電容,這些參數(shù)都是與特定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有關(guān)系的??赡芤驗榫€束走線不同就有所不同。設(shè)計人員知道影響這些參數(shù)的原因和可能出現(xiàn)的問題,而這些都可以成為建立測試方法的輸入。

測試是比較重要,但是一定要比較的話,我傾向于選擇設(shè)計更重要。其實電子行業(yè)的發(fā)展可以成為參考,請大家考慮為什么EDA工具在電子設(shè)計中處于如此重要的地位?而且現(xiàn)在國際上的趨勢是基于系統(tǒng)級的設(shè)計、建模等等。重點是系統(tǒng)級!如果我們還在強調(diào)測試的話,走的是國外過去發(fā)展的道路,是背離系統(tǒng)級的設(shè)計思路,根本就沒有考慮國際發(fā)展的趨勢。

答2:我覺得這兩樣很難放在一起比較。離開了特點的協(xié)議,工程師只能說是有了CAN的概念和一堆標準,并沒有一個實實在在的CAN總線系統(tǒng)。一個CAN總線的存在很大意義上取決于通訊協(xié)議的建立。無可非議的,協(xié)議制定的質(zhì)量將會直接決定CAN總線系統(tǒng)的性能。

對于一個CAN系統(tǒng)來說,很多的工作量是后期的測試工作。只有通過后期的大量的測試,才能保證這個系統(tǒng)并不是一個實驗室里的‘雛形’,而是具有一定實際意義的,可以面向?qū)嶋H應(yīng)用的系統(tǒng)。事實上也只有通過測試,才能最終驗證協(xié)議制定的好壞。

所以,從我的觀點出發(fā),協(xié)議制定和測試應(yīng)該是屬于CAN總線系統(tǒng)中的一頭一尾兩個關(guān)鍵,其重要性都不容質(zhì)疑,也不能進行比較。

答3:協(xié)議和測試是V模型開發(fā)流程中的兩個獨立部分,兩者的參考依據(jù)都是系統(tǒng)需求。協(xié)議是保證如何滿足系統(tǒng)需求的基本標準與原則;測試則是檢驗這些標準與原則是否符合實際的需求。兩者相輔相成,沒有標準/協(xié)議就沒有系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù),測試也就無從談起;沒有測試,就無法驗證標準的正確及合理性,這樣的協(xié)議也就沒有實際意義。標準與測試都是基于大量實踐經(jīng)驗的,不可能假設(shè)借助某種標準化的工具自動生成。標準化的工具只能在缺乏設(shè)計經(jīng)驗以及系統(tǒng)設(shè)計的初期,為標準的制定提供一個輔助作用。目前,國內(nèi)的設(shè)計水平不能與國際上達到同等高度,主要就是缺乏測試(因為國內(nèi)對于設(shè)計普遍比較重視)。

18、解析CAN協(xié)議應(yīng)用層與應(yīng)用程序

答:應(yīng)用層和應(yīng)用程序是不一樣的。應(yīng)用層是指通訊功能的應(yīng)用層。它并不定義和描述應(yīng)用程序參數(shù),它提供的只是通訊功能與應(yīng)用程序的通訊接口。包括:定義通訊服務(wù)、傳送過程數(shù)據(jù)、診斷信息及標定信息。設(shè)備監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)管理也一般定義為應(yīng)用層的一部分,有的也將傳輸層的部分內(nèi)容納入應(yīng)用層實現(xiàn),比如超過8個字節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸。應(yīng)用程序就完全是指控制算法等應(yīng)用代碼。它定義控制算法相關(guān)的數(shù)據(jù)和參數(shù)。

在目前ECU開發(fā)中,應(yīng)用程序代碼包含了應(yīng)用層代碼。其缺點在于以下三個方面:

1 應(yīng)用程序發(fā)生變化,必須考查應(yīng)用層是否還能滿足要求

2 通訊協(xié)議發(fā)生變化,整個應(yīng)用程序及應(yīng)用層代碼都必須重新編譯測試。這個問題是造成整車廠在協(xié)議開發(fā)中不能起主導作用的主要原因之一。所以有很多國內(nèi)的整車廠的朋友告訴我,他們有新協(xié)議了,希望某些國外大型供應(yīng)商實施新協(xié)議時會遇到極大的阻礙。一是不愿意做,二是要做就得花大筆重新開發(fā)的費用(只是重新編譯和測試,但是人家就是要收高額開發(fā)費)。

3 嚴重阻礙了節(jié)點和設(shè)計的重用。由于應(yīng)用程序和應(yīng)用層融合在一起,難以實現(xiàn)即插即用的效果。

解決方案就是接口標準化,即將應(yīng)用層從應(yīng)用程序中分割出路并標準化接口。 AUTOSAR的一個特性就是標準化接口,實現(xiàn)即插即用。Mentor Graphics的VTP也是一個典型的例子。

19、ID分配的影響因素有哪些?

答1:我覺得,ID的分配首先當然是要考慮優(yōu)先級的問題,按照具體應(yīng)用的系統(tǒng)中的實際情況,針對不同的控制實時性要求來分配ID。

其次,就是可以考慮將在系統(tǒng)中同類的控制類信息或者狀態(tài)信息,采用類此或相關(guān)的ID開頭引導,這樣在通訊應(yīng)用層的處理和屏蔽上也會比較方便。

最后是,參考現(xiàn)有的總線系統(tǒng)中的ID定義。畢竟CAN總線系統(tǒng)是講究兼容性和可擴展性的,除非是全部重新來過,否則必然會有需要和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)匹配的問題。參考現(xiàn)有的,成熟的系統(tǒng)中的ID定義是很實際也很高效的做法。只是很多無關(guān)人等很少有機會接觸到類此VW或GM的現(xiàn)有協(xié)議…

答2:CAN的相關(guān)標準中,除了J1939以外,別的基本上沒有對ID有具體的規(guī)定。只不過現(xiàn)在大多數(shù)總線系統(tǒng)多多少少有借鑒國外......

兼容性也不僅僅是體現(xiàn)在ID定義上面,就算是ID全兼容,數(shù)據(jù)場長度不同的話,兼容性也是有問題的。

20、請教對于can總線的應(yīng)用層,各個汽車公司像大眾,通用,奇瑞等汽車公司是不是都有自己的應(yīng)用層協(xié)議?他們自己設(shè)計的應(yīng)用層的協(xié)議是不是各不一樣?他們自己設(shè)計的can總線是不是以j1939為基礎(chǔ)?

答:整車廠都有自己的應(yīng)用層協(xié)議。上面的幾個公司是轎車廠,其CAN協(xié)議應(yīng)用層不是以J1939為基礎(chǔ)的。

21、目前正在開發(fā)的基于SAE J1939的CAN空調(diào)控制系統(tǒng),目前面臨的問題是:目前自己設(shè)計的應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)的4個CAN模塊相互通訊,控制良好,但是和整車的其它CAN模塊的通訊和協(xié)調(diào)不能實現(xiàn)。請問是否是應(yīng)用層的軟件的問題,以及是否可以采用VNA軟件對我公司的整個軟件設(shè)計,應(yīng)用層的協(xié)議進行調(diào)試可以最終解決我們的問題?VNA軟件的大致成本如何?

答1:在基于J1939的網(wǎng)絡(luò)中,通常一個網(wǎng)絡(luò)不要超過9至10個節(jié)點,您一個空調(diào)系統(tǒng)就用了4個節(jié)點,可能和其它節(jié)點就難匹配了。對于CAN總線來說,同一網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點越多,沖突越嚴重。

答2:關(guān)于CAN通信比較復(fù)雜。首先,物理層的電器參數(shù)可能影響通信;其次,CAN控制器設(shè)置(采樣時間、同步等)也影響CAN通信;另外,數(shù)據(jù)鏈路層以及網(wǎng)絡(luò)管理都可能影響CAN通信。在工作環(huán)境不是很惡劣的情況下,終端電阻作用與網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模以及總線長度有關(guān),一般不會造成網(wǎng)絡(luò)通信阻塞??梢酝ㄟ^以下方法,逐步解決通信出錯問題。

1 屏蔽掉本節(jié)點的發(fā)送功能與硬件過濾功能,檢查接收是否正確;如不正確,可能是控制器參數(shù)設(shè)置不正確、ID長度不一致或者物理參數(shù)不兼容。如果能正確接收,而數(shù)據(jù)不正確,這是由于應(yīng)用層引起的,需要該系統(tǒng)應(yīng)用層協(xié)議。

2 打開發(fā)送功能的廣播通信部分,檢查是否能成功發(fā)送,如果不能發(fā)送出去,可以肯定是物理層或控制器部分的問題;如果能夠發(fā)送出去,問題就可能在應(yīng)用層。

22、正在做一些CAN總線在客車應(yīng)用上面的研究。但是對CAN總線如何保證實時性和可靠性方面比較迷茫,不知道有什么比較好的測試方法或工具。在動力總成方面中高速CAN能否保證其實時性和可靠性呢?

答:當前車輛上的動力系統(tǒng)一般都使用高速CAN來傳輸數(shù)據(jù),例如J1939協(xié)議規(guī)定的速度為250k,一般來說可以保證系統(tǒng)需要的實時性和可靠性。但是我個人覺得,保證實時性和可靠性的前提,在于如何設(shè)計好合適的應(yīng)用層協(xié)議。

當然,隨著對于安全性等需求的增加,可能未來的動力系統(tǒng)傳輸?shù)膶崟r性、可靠性將要求越來越高,會超出CAN總線能夠提供的能力,所以目前將Flexray作為未來取代CAN的協(xié)議。

對于可靠性和實時性的測試,需要對總線性能、功能在整車或者動力系統(tǒng)臺架上進行試驗。

23、針對不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(CAN、LIN、MOST、Flexray)有哪些常用的測試工具和測試手段?

答:CAN網(wǎng)絡(luò)測試工具可以使用Vector公司提供的CANoe/CANscope/CANstress系列工具。CANoe提供了Test Feature Set,包括了CAN、LIN和MOST網(wǎng)絡(luò)測試所需要的函數(shù),能夠較為方便的完成網(wǎng)絡(luò)測試案例制定、執(zhí)行以及報告生成。CANscope以及CANstess工具能夠完成CAN網(wǎng)絡(luò)測試中所需的電平級別示波器和干擾儀的作用。

CANoe的Test Feature Set也提供了LIN和MOST的網(wǎng)絡(luò)測試函數(shù),可以進行這兩種網(wǎng)絡(luò)的測試。另外Vector還提供了具有干擾儀功能的LIN線纜,通過CANoe控制該功能,實現(xiàn)LIN網(wǎng)絡(luò)測試所需的干擾環(huán)境。

目前針對FlexRay,CANoe的FlexRay選項可以做相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)測試,但是針對FlexRay網(wǎng)絡(luò)的專用測試工具目前還較少。隨著FlexRay被確認為下一代車載網(wǎng)絡(luò),相應(yīng)的測試工具應(yīng)該也會被開發(fā)出來。

24、汽車行駛記錄儀就像飛機的黑匣子一樣,國家也出了一個標準,請問中國現(xiàn)在有成熟的產(chǎn)品嗎?

答:汽車行駛記錄儀一般分為2種類型。一種是早期的傳統(tǒng)類型。那時汽車網(wǎng)絡(luò)還未普及,行駛記錄儀直接與傳感器或數(shù)字IO相連,記錄模擬/數(shù)字信號。這種行駛記錄儀線束連接復(fù)雜,通用性差,因為不同車型的傳感器配置、類型,提供的數(shù)字信號不同。另一種行駛記錄與是連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的行駛記錄儀?,F(xiàn)代的行駛記錄儀多數(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的。由于汽車網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享,所有在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘柖伎梢杂涗?。因此連接到網(wǎng)絡(luò)的行駛記錄儀線束少,硬件結(jié)構(gòu)簡單,記錄參數(shù)多、功能強大。但是開發(fā)連接到網(wǎng)絡(luò)的行駛記錄儀需要掌握針對某種車型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊協(xié)議(如J1939等),軟件開發(fā)是核心。目前國內(nèi)開發(fā)的行駛記錄儀大多數(shù)屬于第一種類型。


25、泰克和安捷倫的汽車電子方案如何?

答:泰克主要生產(chǎn)示波器,而安捷倫主要是頻譜分析儀。解決時域問題,要用示波器(測量靈敏度為mV級),解決頻域問題,要用頻譜分析儀(靈敏度為uV甚至nV級)。時域設(shè)備,一般用來解決電路功能問題,而頻域設(shè)備,一般原來測量微弱信號(=例如噪聲問題,即EMI問題)。

容向的產(chǎn)品,是解決頻域問題的,需要和安捷倫等公司的頻譜分析儀配套使用。安捷倫的頻譜分析儀不能測量電磁場的空間分布,容向公司的EMSCAN利用安捷倫的頻譜測量功能,采用陣列探頭,能測量電磁場的空間分布。安捷倫的汽車電子解決方案分為幾種:生產(chǎn)線自動測試系統(tǒng);頻域測試(第三方公司利用安捷倫的產(chǎn)品搭建的測試方案);示波器測試方案,分為兩類產(chǎn)品,支持windows XP的54800系列產(chǎn)品有一個選件,支持CAN/I2C/SPI的解碼分析功能,在顯示波形的同時顯示解碼結(jié)果,并支持類似邏輯分析儀的列表顯示功能,協(xié)議搜索功能,同步觸發(fā)功能,不過這些都是新方案,大多用戶尚不了解。安捷倫示波器只能顯示CAN信號的波形,橫河示波器不僅能顯示CAN的波形,而且還能分析CAN信號的各種特征。

雙方都有CAN觸發(fā)功能,區(qū)別橫河帶CAN分析功能,對于物理層信號分析特別有效。

26、請問如何寫一個簡單的CAN應(yīng)用層通訊協(xié)議代碼。應(yīng)該從哪幾個方面來構(gòu)造協(xié)議?還有實現(xiàn)通訊協(xié)議的程序代碼結(jié)構(gòu)是什么樣的?

答1:CAN協(xié)議的基本要素是ID、周期和信號與消息的映像關(guān)系。因此構(gòu)造協(xié)議的主要任務(wù)是ID分配、定義消息周期、確定信號與消息的映像關(guān)系。這三個方面的設(shè)計都同等重要,設(shè)計要考慮的主要因素有數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求(即所謂的時序)、數(shù)據(jù)的相對重要程度、與數(shù)據(jù)相關(guān)的應(yīng)用控制算法對數(shù)據(jù)的時間要求。

協(xié)議設(shè)計實質(zhì)上是非常復(fù)雜的工作,對于國內(nèi)來說,由于我們?nèi)狈ο鄳?yīng)的經(jīng)驗,國外又對我們進行技術(shù)封鎖,因此到目前為止這還是阻礙中國技術(shù)發(fā)展的主要障礙。

國際上也存在一些現(xiàn)有的標準,如CANopen、SAE J1939.SAE J1939這是一個有汽車工程師協(xié)議牽頭制定的應(yīng)用與卡車電控網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議。不過它主要是應(yīng)用與卡車的電控系統(tǒng),不能直接照搬到轎車控制系統(tǒng)中。

但是隨著汽車電子的發(fā)展,汽車電子設(shè)計分工也越來越細,這部分工作也有廠商提供工具實現(xiàn)協(xié)議的計算機輔助設(shè)計。比如Mentor Graphics公司的VNA就是是一款自動化的協(xié)議設(shè)計軟件,了解它的設(shè)計技術(shù)有助于你理解協(xié)議構(gòu)造的方方面面。詳細信息歡迎進一步交流咨詢。

首先CAN通訊功能包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。物理層、數(shù)據(jù)鏈路層已經(jīng)由硬件實現(xiàn),目前都已經(jīng)標準化,有現(xiàn)成的部件(CAN控制器和收發(fā)器)選擇。因此在單片機上加上CAN控制器、收發(fā)器,軟件實現(xiàn)相應(yīng)的驅(qū)動程序就基本實現(xiàn)了CAN的通訊功能。

但是這對于汽車電子上的應(yīng)用還是遠遠不夠的,因為數(shù)據(jù)鏈路層有很多功能沒有定義如具有邏輯關(guān)系的消息之間的功能實現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)管理等等。

因此通訊協(xié)議的程序代碼的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是底層驅(qū)動+應(yīng)用代碼(通訊功能的應(yīng)用代碼)。

如果考慮目前汽車電子嵌入式軟件的技術(shù)發(fā)展,未來的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是底層驅(qū)動+應(yīng)用代碼+抽象層。汽車電子軟件開放式體系標準AUTOSAR也基本是這樣的思路。目前也有很多軟件廠商提供現(xiàn)成的解決方案,ECU軟件開發(fā)只需要在該解決方案提供的基于數(shù)據(jù)讀寫的接口之上實現(xiàn)控制算法。這樣做的好處在于軟件設(shè)計人員可以把專長用于集中設(shè)計控制算法、保證其可靠性。這樣的產(chǎn)品如Mentor Graphics的嵌入式軟件(VTP + 網(wǎng)絡(luò)管理 + 診斷)就是這樣的應(yīng)用例子。

答2:通常,包含了CAN控制器的控制器的供應(yīng)商,諸如:FREESCALE或者MICROCHIP還有INFINEON,本身都會提供很多基于自身產(chǎn)品的CAN通訊的底層代碼。通過這些源代碼,基本的CAN通訊的收發(fā)等功能都可以實現(xiàn)。

而至于CAN協(xié)議的制定,我覺得,是應(yīng)該從系統(tǒng)需求出發(fā),針對目標系統(tǒng)的具體需求,和特性來制定出最優(yōu)的CAN通訊協(xié)議。這個是沒有一個既定的原則的,雖然說很多現(xiàn)有的在類似應(yīng)用中的CAN總線系統(tǒng)的協(xié)議有類同的地方,但是我想這并不表明對于CAN總線的協(xié)議制定存在什么通用的原則(對于相關(guān)標準則除外)。

27、VNA自動化的協(xié)議設(shè)計軟件”是不是可以設(shè)計協(xié)議,減輕編程工作量?所設(shè)計的協(xié)議是否可以算是特有協(xié)議?是否具有兼容性?

答:VNA設(shè)計的就是通訊協(xié)議,嚴格來說是CAN協(xié)議的應(yīng)用層...... 但是VNA是自動化協(xié)議設(shè)計軟件,它輸出一個可靠和正確的協(xié)議,可以節(jié)省集成測試的大量工作量,因為不需要再對協(xié)議的正確性進行驗證了。而且Volcano是一個完整的解決方案,結(jié)合其它產(chǎn)品,Volcano能提高整個設(shè)計流程的效率、減少成本投入。

28、EMI的問題和信號完整性的問題,是相互關(guān)聯(lián)的,如何在定義標準的過程中,平衡兩者?

答:信號完整性和EMC還處于草案中不便于公開,至信號完整性和EMI兩者如何平衡,這不是測試規(guī)范的事,如果要達到二者平衡,最好是降低通信速度,但大家都不認可。

29、如何看待UWB技術(shù)在汽車電子中的應(yīng)用?應(yīng)用現(xiàn)狀如何,前景如何,將來可能在汽車電子的哪些方面有所應(yīng)用。

答:UWB和以往的無線技術(shù)相比,據(jù)有非常寬的帶寬(可達GHZ),通信方式也與通常的無線通信不同,采用的是短脈沖。它本身具有很強的抗干擾性,對其它通信系統(tǒng)影響也小。目前汽車電子廠商及研究機構(gòu)都很看好他的這些特點,將來很可能首先在汽車防碰撞傳感器方面得到應(yīng)用。

30、請教PCB電路板的兩線間距最小距離是多少,UL and CE的標準是多少?

答:正常情況下,PCB電路板上兩線的間距應(yīng)該控制在7mil或者以上,但是實際上這個距離受很多因素影響,高密度PCB上,也有5mil間距的。影響的因素主要是PCB生產(chǎn)廠家的工藝能力(需要咨詢PCB生產(chǎn)廠家),信號線的種類(如果是時鐘線等具有較大能量的信號線,應(yīng)該間距在3×7mil左右)等。UL和CE對PCB板上的布線沒有任何要求。

31、對車載電機控制來說實時性要求很高,一般來說要求和控制周期同步觀測控制變量,請問有何解決方案!

答:上次介紹的WE7000(基于PC的虛擬儀器)在車載電機評價方面是很好的測試儀器。它通過外部信號輸出實現(xiàn)與PLC控制器同步,它還可以對模擬信號波形輸出及脈沖信號輸出同步測試。

32、眾所周知汽車電器組件和模塊的工作環(huán)境及其惡劣,發(fā)動機周邊環(huán)境溫度高大70C, 長期的運行帶來震動,潮濕,海邊鹽霧,以及北方地區(qū)的-40、50度低溫,煩請概述一下汽車電子組件/模塊的可靠性試驗的項目,以及其試驗環(huán)境要求?

答:1 試驗環(huán)境就是汽車實際使用的環(huán)境。比如溫度、濕度、振動等條件盡可能模擬實際可能到達的條件,然后進行測試。

2 汽車電子組件/模塊的可靠性試驗通常用帶有振動試驗儀的溫度試驗測試機進行的。

33、LIN收發(fā)器在車門窗等控制中應(yīng)用很多,但其高壓和大電流容易引起EMI問題,請問如何降低車身控制??斓腅MI?

答1:LIN(汽車本地互連網(wǎng)絡(luò))是一種用于汽車中分布電子系統(tǒng)的新型低成本串行通訊系統(tǒng),針對一些低端應(yīng)用而設(shè)計,采用單線傳輸。LIN總線典型的應(yīng)用有車門、導向輪、座位、馬達、氣候控制、照明、雨水傳感器等。

LIN總線的EMI問題,體現(xiàn)在兩個方面:

一是LIN總線本身,由于LIN在車內(nèi)的布線很長,容易產(chǎn)生較大的EMI。LIN內(nèi)傳遞的電信號包括本身的有用信號,也可能存在無用信號(干擾)。為了保證產(chǎn)生較低的EMI,不僅要盡可能不讓干擾傳遞到LIN上,還要讓LIN上的有用信號產(chǎn)生盡可能少的諧波。減少干擾的方法,必須在電路設(shè)計上進行考慮;而減少有用信號諧波的方法,可以采用R/C濾波等方法,讓傳遞的有用信號變平緩。

二是LIN總線命令的執(zhí)行部分,例如車窗升起的馬達電路。這部分的EMI方法,和具體控制部分有很大關(guān)系。通用的方法是讓驅(qū)動輸出變盡可能平緩,采用汽車車身進行電磁屏蔽等。

答2:由于LIN信號傳輸過程可等效為為電流信號的傳輸,電流信號傳輸?shù)目垢蓴_能力很強(其低電平時,LIN總線中的電流超過了10MA),但它產(chǎn)生的電磁干擾相對而言比較大。降低LIN EMI的大約有三種方法:

1 采用符合LIN2.0標準的LIN收發(fā)器;

2 降低通信速率,盡可能縮短LIN的連線。LIN的主頁是www.lin-subbus.org這個subbus有兩個含義:其一是信息要少,所以通信速率低,目前S40采用的通信速率為10K。其二是通信距離要短,數(shù)量多,LIN是CAN的擴展,是它的子網(wǎng)絡(luò),因此它在始終在CAN節(jié)點的附近,S40車身只有一條CAN,但它有9條LIN,有的LIN只有一個節(jié)點.LIN通信距離越短,其EMI就越小。

3 采用外部電容,電感和磁珠降低通信方波信號的斜率,最好不要用電阻,因為電阻要損失信號。實際上1,2和3具有相同的意思,因為通信方波信號的斜率越低,其波形就越圓滑,EMI干擾就越小,而通信速率就越低。

34、請教關(guān)于CANOPEN的開發(fā)問題??我現(xiàn)在準備用含有飛思卡爾的MC9S12DG128的開發(fā)板上,來編譯CANOPEN協(xié)議,但是因為我是初學者,我現(xiàn)在先要實現(xiàn)兩個CAN口的通訊,由于MC9S12DG128中有兩個CAN口,所以我打算用收發(fā)器pca82c250,來連接兩個CAN口,您看可以么,在此之前,我已經(jīng)實現(xiàn)了MC9S12DG128中MSCAN的自發(fā)自收的功能,而且發(fā)的內(nèi)容在內(nèi)存觀察器可以觀看,邏輯也正確,我用的是CodeWarrior編譯軟件的。如果要加上pca82c250,那么我程序需要改什么呢,除了把LOOP設(shè)置零,讓它退出自發(fā)自收功能 以外。我的最后功能是要在這個芯片上實現(xiàn)CANOPEN的I/O設(shè)備的輸入輸出,那我如何自己去編譯協(xié)議呢,能給我一點資料或者例子么?

答:MC9S12DG128有兩個獨立的MSCAN控制器,與pca82c250硬件連接無錯誤就可以構(gòu)成雙路CAN了。不過建議你使用飛思卡爾的驅(qū)動芯片,匹配會更協(xié)調(diào)一些。這雙路CAN你可以把它用做不同速率的網(wǎng)關(guān),也可以做數(shù)據(jù)傳輸。應(yīng)用協(xié)議是要根據(jù)具體情況來確定的,當然,你也可以不去理會任何的標準,按自己的意思去組織。

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