在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，車輛的電子控制單元（ECU）之間的通信至關(guān)重要。這種通信大多通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）總線實(shí)現(xiàn)，它是德國BOSCH公司于20世紀(jì)80年代初開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，吉利旗下的新能源汽車品牌——吉利幾何，也采用了這一技術(shù)來實(shí)現(xiàn)其車輛內(nèi)部各個(gè)系統(tǒng)之間的高效、可靠的通信。今天，我們就來深入了解一下吉利幾何CAN總線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋵蛹?jí)框架技術(shù)。

在CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，拓?fù)鋵蛹?jí)框架指的是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)，它決定了信息的傳輸路徑和優(yōu)先級(jí)。在吉利幾何的車型中，CAN總線網(wǎng)絡(luò)通常采用多層級(jí)的結(jié)構(gòu)，以滿足不同系統(tǒng)之間復(fù)雜且多樣化的通信需求。

在吉利幾何的CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，我們可以觀察到幾個(gè)主要的拓?fù)鋵蛹?jí)框架應(yīng)用技術(shù)：

1、第一層級(jí)：這是最高優(yōu)先級(jí)的層級(jí)，通常用于關(guān)鍵的車輛控制系統(tǒng)，如汽車動(dòng)力系統(tǒng)管理、制動(dòng)系統(tǒng)控制、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行及傳感器工作狀態(tài)等。在這一層級(jí)中，信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性要求極高，因此采用了最快的傳輸速率和最短的數(shù)據(jù)傳輸延遲。例如，大部分的傳感器采用的是SENT協(xié)議，這個(gè)協(xié)議下，每秒有300萬幀的數(shù)據(jù)，靈敏度超高，數(shù)據(jù)傳輸和響應(yīng)時(shí)間最為快速，一般在CAN網(wǎng)絡(luò)下是無法獲取到某幀的數(shù)據(jù)，但是通過高級(jí)的微處理器下，采樣頻率均可以達(dá)到這個(gè)級(jí)別，如果需要高靈敏度、高精度的數(shù)據(jù)，那么SENT協(xié)議下，采集的方式就不是不通過CAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的了。

2. 第二層級(jí)：這一層級(jí)通常用于車輛的輔助控制系統(tǒng)，車身控制系統(tǒng)等，例如空調(diào)系統(tǒng)、車窗、車門控制、雨刮、車燈控制等。雖然這些系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求不如第一層級(jí)那么高，但仍然需要保證信息的準(zhǔn)確傳遞。這些速率基本偏低，在CAN網(wǎng)絡(luò)下，大概均為100毫秒，實(shí)時(shí)性要求不強(qiáng)。在CAN網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)的界面，基本也是靠后，比如速銳得解碼中控臺(tái)原車協(xié)議控制按鍵下的一些操作CAN協(xié)議指令、LIN協(xié)議指令，從速率就可以輕松從CAN排序從后往前匹配破解和采集，這樣的話，效率更高。
3. 第三層級(jí)：這一層級(jí)包含了車輛的舒適性和娛樂系統(tǒng)，如導(dǎo)航系統(tǒng)、音響系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸可以容忍更長的延遲和較低的傳輸速率，但是隨著現(xiàn)在車載以太網(wǎng)的進(jìn)入，對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高，但是對(duì)穩(wěn)定性的要求又大幅降低，這些并不影響行車安全，大部分車依舊采用LIN協(xié)議傳輸、CAN協(xié)議傳輸，要想獲得這些數(shù)據(jù)，做起來并不復(fù)雜，只是費(fèi)人工，在4G/5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下，如果出現(xiàn)BUG，遠(yuǎn)程升級(jí)程序就可以了，當(dāng)然，之前也有出現(xiàn)過升級(jí)司機(jī)、黑屏、OTA固件更新錯(cuò)誤的情況，他們只是需要時(shí)間而已，不確定的因素也有網(wǎng)絡(luò)因素。
4. 第四層級(jí)：最低的層級(jí)，通常用于車輛的UDS診斷和維護(hù)信息傳輸。這一層級(jí)的數(shù)據(jù)流量較小，但對(duì)準(zhǔn)確性和可靠性的要求依然很高。這類CAN數(shù)據(jù)的傳輸，基本是停車狀態(tài)下的UDS診斷請(qǐng)求，因?yàn)樾熊囘^程中執(zhí)行這些操作，往往會(huì)對(duì)ECU造成干擾。如果是停車模式下的啟動(dòng)狀態(tài)，采用UDS請(qǐng)求，基本上ECU的反饋也會(huì)存在延時(shí)或者丟包，因?yàn)樵\斷協(xié)議下的數(shù)據(jù)請(qǐng)求一般都不會(huì)用在行車途中，采集數(shù)據(jù)的速率也比較慢，為的就是避免對(duì)ECU原本工作的干擾，也有一些ECU不發(fā)達(dá)的車型，速度稍微快點(diǎn)就報(bào)故障碼。

也許在設(shè)計(jì)吉利幾何的CAN總線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，汽車工程師們會(huì)根據(jù)每個(gè)系統(tǒng)的功能和需求，將其分配到合適的拓?fù)渲?，這樣的分層設(shè)計(jì)不僅保證了關(guān)鍵系統(tǒng)的通信不受干擾，還能有效地管理和優(yōu)化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流。

在吉利幾何汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，采用了一種稱為“星形拓?fù)洹钡慕Y(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)以中央控制單元為核心，各個(gè)ECU子系統(tǒng)如發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、車身控制模塊等均通過單獨(dú)的線路（LIN線、CAN線）與中央控制單元相連。這樣的設(shè)計(jì)使得數(shù)據(jù)傳輸更為高效，因?yàn)槊總€(gè)子系統(tǒng)都可以直接與中央控制單元通信，而不需要通過其他網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息。

星形拓?fù)涞膬?yōu)勢在于，它能提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更好的故障隔離能力。如果某個(gè)子系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不會(huì)影響到其他系統(tǒng)的正常工作，這對(duì)于保障車輛的安全性至關(guān)重要。此外，星形拓?fù)溥€便于擴(kuò)展，隨著車輛功能的增加，可以輕松地將新的子系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)。

然而，星形拓?fù)湟灿衅渚窒扌?，最主要的問題是成本較高。因?yàn)槊總€(gè)子系統(tǒng)都需要單獨(dú)的連接線路，這無疑增加了材料和布線的復(fù)雜性。為了解決這個(gè)問題，吉利幾何汽車在設(shè)計(jì)時(shí)采用了模塊化的思想，將功能相關(guān)的子系統(tǒng)集成在一起，共享相同的通信線路，這樣既保證了通信的效率，又降低了成本。

除了星形拓?fù)渫?，吉利幾何汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)還采用了環(huán)形拓?fù)浜涂偩€形拓?fù)涞幕旌辖Y(jié)構(gòu)。環(huán)形拓?fù)涫侵该總€(gè)節(jié)點(diǎn)都與兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)相連，形成一個(gè)閉環(huán)，而總線形拓?fù)鋭t是所有節(jié)點(diǎn)都連接到一條主干線上。這種混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)旨在提高網(wǎng)絡(luò)的冗余性和魯棒性，即使部分線路發(fā)生故障，數(shù)據(jù)仍然可以通過其他路徑傳輸，確保了車輛在極端情況下的可靠運(yùn)行。

在實(shí)際應(yīng)用中，吉利幾何汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)已經(jīng)得到了充分地驗(yàn)證。無論是在日常駕駛還是在復(fù)雜的道路條件下，這一技術(shù)都能保證車輛各個(gè)系統(tǒng)之間的順暢通信，從而提高了整車的性能和用戶體驗(yàn)。

為了確保通信的可靠性，吉利幾何的CAN總線網(wǎng)絡(luò)還采用了多種容錯(cuò)機(jī)制。例如，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠自動(dòng)隔離該節(jié)點(diǎn)，防止錯(cuò)誤信息的傳播。速銳得通過UDS協(xié)議，采集了相關(guān)電池包的主要數(shù)據(jù)，其中包括了總電壓、總電流、SOC、DC-DC狀態(tài)、絕緣電阻、最高電壓電池子系統(tǒng)號(hào)、最高電壓電池單體代號(hào)、電池單體電壓最高值、最低電壓電池子系統(tǒng)號(hào)、最低電壓電池單體代號(hào)、電池單體電壓最低值、最高溫度子系統(tǒng)號(hào)、最高溫度探針序號(hào)、最高溫度值、最低溫度子系統(tǒng)序號(hào)、最低溫度探針序號(hào)、最低溫度值、最高報(bào)警狀態(tài)、SOH、所有電池分組組別下的單體電壓數(shù)據(jù)、所有探針數(shù)據(jù)、采集時(shí)間、車架號(hào)、電池編碼、車輛狀態(tài)、充電狀態(tài)、車速、累計(jì)里程等，并對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的完整性和正確性。

在實(shí)車運(yùn)行下，吉利幾何的CAN總線網(wǎng)絡(luò)通過精細(xì)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高效的信息傳輸和處理。吉利幾何CAN總線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浼夹g(shù)是車輛內(nèi)部通信的關(guān)鍵。通過對(duì)不同系統(tǒng)的需求進(jìn)行分層管理，吉利幾何確保了車輛控制的實(shí)時(shí)性、可靠性和效率。隨著未來汽車電子化程度的不斷提高，我們也能看到，吉利幾何的CAN總線網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)發(fā)展，為智能汽車時(shí)代的到來提供堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)基礎(chǔ)。

熱愛是純粹的，數(shù)據(jù)應(yīng)該也是。

審核編輯 黃宇