CN204836208U - 一种用于汽车的canfd总线网络系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于汽车的CANFD总线网络系统，包括：通过CANFD总线相连的CANFD总线节点，通过CAN总线相连的CAN总线节点，以及分别与CANFD总线和CAN总线相连的转换器；所述CANFD总线节点包括：动力节点系统、车身节点系统和娱乐节点系统，所述转换器实现CANFD和CAN两种信号的解析转换与相互通讯。本实用新型所述的技术方案提高了CAN总线的网络通信带宽，改善了错误帧漏检率，具有与CAN总线相似的控制器接口，使的ECU供应商不需要大规模修改ECU软件，降低了开发难度和成本，还提高了信息传输的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于网络节点技术领域，尤其涉及一种用于汽车的具有可变数据波特率控制器局域网络总线网络系统。
背景技术
随着电子、半导体、通讯等行业的快速发展，汽车电子智能化的诉求也越来越强，消费者希望驾驶动力性、舒适性、经济性以及娱乐性更强的汽车。整车厂为了提高产品竞争力，将越来越多的电子控制系统加入到汽车控制中，例如电子稳定程序(ESP)、无钥匙进入和启动系统(PEPS)、电子助力转向(EPS)、智能空调控制系统(HVAC)等。但是由于CAN总线的最高传输速率为1Mbit/s(通常汽车CAN系统的实际使用速率最高为500kbit/s)，电子控制单元(ElectronicControlUnit，ECU)的大量增加使总线负载率急剧增大以致造成网络拥堵，影响信息传输的可靠性和实时性。
目前，在整车上使用多路CAN总线，例如动力CAN总线、车身CAN总线、娱乐舒适CAN总线、信息交互CAN总线等，通过网关进行转发方式实现整车CAN总线通讯。随着同一网段电控单元增多，其总线负载率可能高达50～70％，然而通常CAN总线负载率在30％左右时网络系统的性能最好；另外，CAN总线的位填充规则会造成干扰，引起错误帧漏检，使信息传输的可靠性降低。
实用新型内容
本实用新型提供了一种用于汽车的具有可变数据波特率控制器局域网络总线网络系统，以解决控制器局域网络总线的位填充规则会造成干扰并引起错误帧漏检的问题，提高信息传输的可靠性。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种用于汽车的CANFD总线网络系统，包括：通过CANFD总线相连的CANFD总线节点，通过CAN总线相连的CAN总线节点，以及分别与CANFD总线和CAN总线相连的转换器；所述CANFD总线节点包括：动力节点系统、车身节点系统和娱乐节点系统，所述转换器实现CANFD和CAN两种信号的解析转换与相互通讯。
优选地，所述网络系统，还包括在线诊断接口、第一终端电阻和第二终端电阻，所述在线诊断接口和所述第一终端电阻集成在一起作为第一终端节点，所述第二终端电阻和所述CANFD总线节点的最末端节点子系统集成在一起作为第二终端节点。
优选地，所述动力节点系统包括以下任意一种或多种子系统：发动机防盗系统、发动机管理系统、电子稳定控制系统、电子助力转向系统、电子驻车模块、安全气囊模块。
优选地，所述车身节点系统包括以下任意一种或多种子系统：组合仪表系统、电池传感系统、多功能方向盘系统、智能发电机系统、胎压监测系统、车身控制模块。
优选地，所述娱乐节点系统包括以下任意一种或多种子系统：影音播放器、自动空调控制器、可视倒车系统、倒车雷达模块、自适应前大灯、无钥匙进入/启动系统。
优选地，所述CAN总线节点系统包括以下任意一种或多种子系统：继电器盒、多功能方向盘系统、时钟系统和雨量传感系统。
优选地，所述CAN总线传输速率为5Mbit/s。
优选地，所述第一终端电阻的阻值为120欧姆。
优选地，所述第二终端电阻的阻值为120欧姆。
有益效果在于：
本实用新型提供的用于汽车的CANFD总线网络系统继承了CAN总线的主要特性，提高了CAN总线的网络通信带宽，改善了错误帧漏检率，具有与CAN总线相似的控制器接口，使的ECU供应商不需要大规模修改ECU软件，降低了开发难度和成本，还提高了信息传输的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的一种用于汽车的具有可变数据波特率控制器局域网络总线网络系统的结构图。
图2为本实用新型的另一种用于汽车的具有可变数据波特率控制器局域网络总线网络系统的结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地详细描述。
具有可变数据波特率控制器局域网络总线(CANFD总线)比控制器局域网络总线(CAN总线)的带宽更高，但是CANFD总线具有与CAN总线相似的控制器接口，使电子控制单元(ECU)供应商不需要对ECU的软件部分做大规模修改。CANFD总线是CAN总线的升级换代设计，它继承了CAN总线的主要特性，提高了CAN总线的网络通信带宽，改善了错误帧漏检率，同时可以保持网络系统大部分软硬件特别是物理层不变。CANFD协议充分利用CAN总线的保留位进行判断以及区分不同的帧格式。在现有车载网络中应用CANFD协议时，需要加入CANFD控制器，并且CANFD也可以参与到原来的CAN通信网络中，提高了网络系统的兼容性。
实施例1
如图1所示，一种用于汽车的CANFD总线网络系统，通过CANFD总线相连的CANFD总线节点，以及分别与CANFD总线和CAN总线相连的转换器；所述CANFD总线节点包括：动力节点系统、车身节点系统和娱乐节点系统。
其中，所述动力节点系统包括发动机防盗系统、发动机管理系统、电子稳定控制系统、电子助力转向系统、电子驻车模块、安全气囊模块等。
其中，所述车身节点系统包括组合仪表系统、电池传感系统、多功能方向盘系统、智能发电机系统、胎压监测系统、车身控制模块等。
其中，所述娱乐节点系统包括影音播放器、自动空调控制器、可视倒车系统、倒车雷达模块、自适应前大灯、无钥匙进入/启动系统等。
进一步，所述网络系统还包括在线诊断接口、第一终端电阻和第二终端电阻，所述在线诊断接口和所述第一终端电阻集成在一起作为第一终端节点，所述第二终端电阻和所述CANFD总线节点的无钥匙进入/启动系统集成在一起作为第二终端节点。
各单元均采用CANFD总线协议，传输速率为5Mbit/s；其中诊断接口和PEPS模块作为终端节点配置120欧姆的第一终端电阻和第二终端电阻。所述第一终端电阻和第二终端电阻是为了消除通信电缆中的信号反射。具体地，在通信过程中，有两种原因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。
阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。
引起信号反射的另外一个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。
为了提高网络节点的拓扑能力，CANFD总线两端需要接有120Ω的抑制反射的终端电阻，它对匹配总线阻抗起着非常重要的作用，如果忽略此电阻，会使数字通信的抗干扰性和可靠性大大降低，甚至无法通信。CANFD总线系统上各单元相互收发需要的总线信号，以满足各自的功能需要。
本实用新型涉及一种汽车整车CANFD总线网络系统。包含一路CANFD总线系统，其特征在于：本发明实现汽车CANFD通讯，其中各CANFD总线节点模块在原有CAN总线系统模块上做收发器更改，兼容性强，总线模块配置数量大、灵活，通讯速率快、负载率低，错误帧漏检率低，同时降低网关、多路CAN总线线束等硬件成本。其设计合理，运行可靠。
实施例2
如图2所示，为本实用新型的另一种用于汽车的CANFD总线网络系统的结构图。本实用新型的用于汽车的CANFD总线网络系统，包括：通过CANFD总线相连的CANFD总线节点，通过CAN总线相连的CAN总线节点，以及分别与CANFD总线和CAN总线相连的转换器；所述CANFD总线节点包括：动力节点系统、车身节点系统和娱乐节点系统，所述转换器实现CANFD和CAN两种信号的解析转换与相互通讯。
其中，所述动力节点系统包括发动机防盗系统、发动机管理系统、电子稳定控制系统、电子助力转向系统、电子驻车模块、安全气囊模块等。
其中，所述车身节点系统包括组合仪表系统、电池传感系统、多功能方向盘系统、智能发电机系统、胎压监测系统、车身控制模块等。
其中，所述娱乐节点系统包括影音播放器、自动空调控制器、可视倒车系统、倒车雷达模块、自适应前大灯、无钥匙进入/启动系统等。
其中，所述控制器局域网络总线节点系统包括继电器盒、多功能方向盘系统、时钟系统和雨量传感系统等。
进一步，所述网络系统还包括在线诊断接口、第一终端电阻和第二终端电阻，所述在线诊断接口和所述第一终端电阻集成在一起作为第一终端节点，所述第二终端电阻和所述CANFD总线节点的无钥匙进入/启动系统集成在一起作为第二终端节点。
各单元均采用CANFD总线协议，传输速率为5Mbit/s；其中诊断接口和PEPS模块作为终端节点配置120欧姆终端的第一终端电阻和第二终端电阻。下端依次为IPRB(继电器盒)、MFL(多功能方向盘)、Clock(时钟)、(RS)雨量传感器，各单元均采用CAN总线协议，传输速率为500Kbit/s。CANFD总线系统上各单元与CAN总线上各单元通过转换器相互收发需要的总线信号，以满足各自的功能需要。
为了提高网络节点的拓扑能力，CANFD及CAN总线两端需要接有120Ω的抑制反射的终端电阻，它对匹配总线阻抗起着非常重要的作用，如果忽略此电阻，会使数字通信的抗干扰性和可靠性大大降低，甚至无法通信。CANFD总线系统上各单元相互收发需要的总线信号，以满足各自的功能需要。
CANFD总线与CAN配置了转换器，所述转换器通过对两种信号的解析转换来实现CANFD与CAN信号相互通讯，这为CANFD节点和传统的CAN节点兼容于一个网络提供了条件。所述转换器集成片上收发器的CANFD协议控制器，支持64个字节的传输负载和2M的传输速率。
具体地，将CAN总线CAN高线、CAN低线与CANFD总线CANFD高线、CANFD低线接入转换器的接口处即可。
本实用新型提供的用于汽车的CANFD总线网络系统有益效果在于：
1)CANFD总线网络系统是CAN总线的升级换代设计，它继承了CAN总线的主要特性，提高了CAN总线的网络通信带宽，改善了错误帧漏检率，同时可以保持网络系统大部分软硬件的物理层不变。
2)CANFD总线网络系统比CAN总线的带宽更高，具有与CAN总线相似的控制器接口，使ECU供应商不需要大规模修改ECU软件，降低了开发难度和成本。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于汽车的CANFD总线网络系统，其特征在于，包括：通过CANFD总线相连的CANFD总线节点，通过CAN总线相连的CAN总线节点，以及分别与CANFD总线和CAN总线相连的转换器；所述CANFD总线节点包括：动力节点系统、车身节点系统和娱乐节点系统，所述转换器实现CANFD和CAN两种信号的解析转换与相互通讯。
2.根据权利要求1所述网络系统，其特征在于，所述网络系统，还包括在线诊断接口、第一终端电阻和第二终端电阻，所述在线诊断接口和所述第一终端电阻集成在一起作为第一终端节点，所述第二终端电阻和所述CANFD总线节点的最末端节点子系统集成在一起作为第二终端节点。
3.根据权利要求1所述网络系统，其特征在于，所述动力节点系统包括以下任意一种或多种子系统：发动机防盗系统、发动机管理系统、电子稳定控制系统、电子助力转向系统、电子驻车模块、安全气囊模块。
4.根据权利要求1所述网络系统，其特征在于，所述车身节点系统包括以下任意一种或多种子系统：组合仪表系统、电池传感系统、多功能方向盘系统、智能发电机系统、胎压监测系统、车身控制模块。
5.根据权利要求1所述网络系统，其特征在于，所述娱乐节点系统包括以下任意一种或多种子系统：影音播放器、自动空调控制器、可视倒车系统、倒车雷达模块、自适应前大灯、无钥匙进入/启动系统。
6.根据权利要求1所述网络系统，特征在于，所述CAN总线节点系统包括以下任意一种或多种子系统：继电器盒、多功能方向盘系统、时钟系统和雨量传感系统。
7.根据权利要求1-6任一项所述网络系统，特征在于，所述CAN总线传输速率为5Mbit/s。
8.根据权利要求2任一项所述网络系统，特征在于，所述第一终端电阻的阻值为120欧姆。
9.根据权利要求2任一项所述网络系统，特征在于，所述第二终端电阻的阻值为120欧姆。
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