原创 速锐得深入解析吉利几何CAN总线数据通信网络的拓扑层级框架技术

2024-5-13 16:03 141 1 1 分类: 汽车电子

在现代汽车工业中,车辆的电子控制单元(ECU)之间的通信至关重要。这种通信大多通过控制器局域网络(CAN)总线实现,它是德国BOSCH公司于20世纪80年代初开发的一种串行数据通信协议。随着技术的不断进步,吉利旗下的新能源汽车品牌——吉利几何,也采用了这一技术来实现其车辆内部各个系统之间的高效、可靠的通信。今天,我们就来深入了解一下吉利几何CAN总线数据通信网络的拓扑层级框架技术

CAN总线网络中,拓扑层级框架指的是网络中节点的层次结构,它决定了信息的传输路径和优先级。在吉利几何的车型中,CAN总线网络通常采用多层级的结构,以满足不同系统之间复杂且多样化的通信需求。

 

在吉利几何的CAN总线网络中,我们可以观察到几个主要的拓扑层级框架应用技术

1、第一层级:这是最高优先级的层级,通常用于关键的车辆控制系统,如汽车动力系统管理、制动系统控制发动机运行及传感器工作状态等。在这一层级中,信息传输的实时性和可靠性要求极高,因此采用了最快的传输速率和最短的数据传输延迟。例如,大部分的传感器采用的是SENT协议,这个协议下,每秒有300万帧的数据,灵敏度超高,数据传输和响应时间最为快速,一般在CAN网络下是无法获取到某帧的数据,但是通过高级的微处理器下,采样频率均可以达到这个级别,如果需要高灵敏度、高精度的数据,那么SENT协议下,采集的方式就不是不通过CAN网络协议的了。

2. 第二层级:这一层级通常用于车辆的辅助控制系统,车身控制系统等,例如空调系统、车窗车门控制雨刮、车灯控制等。虽然这些系统的实时性要求不如第一层级那么高,但仍然需要保证信息的准确传递。这些速率基本偏低,在CAN网络下,大概均为100毫秒,实时性要求不强。在CAN网络采集数据的界面,基本也是靠后,比如速锐得解码中控台原车协议控制按键下的一些操作CAN协议指令、LIN协议指令,从速率就可以轻松从CAN排序从后往前匹配破解和采集,这样的话,效率更高。

3. 第三层级:这一层级包含了车辆的舒适性和娱乐系统,如导航系统、音响系统等。这些系统的数据传输可以容忍更长的延迟和较低的传输速率但是随着现在车载以太网的进入,对实时性要求比较高,但是对稳定性的要求又大幅降低,这些并不影响行车安全,大部分车依旧采用LIN协议传输、CAN协议传输,要想获得这些数据,做起来并不复杂,只是费人工,在4G/5G网络技术下,如果出现BUG,远程升级程序就可以了,当然,之前也有出现过升级司机、黑屏、OTA固件更新错误的情况,他们只是需要时间而已,不确定的因素也有网络因素

4. 第四层级:最低的层级,通常用于车辆的UDS诊断和维护信息传输。这一层级的数据流量较小,但对准确性和可靠性的要求依然很高。这类CAN数据的传输,基本是停车状态下的UDS诊断请求,因为行车过程中执行这些操作,往往会对ECU造成干扰。如果是停车模式下的启动状态,采用UDS请求,基本上ECU的反馈也会存在延时或者丢包,因为诊断协议下的数据请求一般都不会用在行车途中,采集数据的速率也比较慢,为的就是避免对ECU原本工作的干扰,也有一些ECU不发达的车型,速度稍微快点就报故障码。

 

也许在设计吉利几何的CAN总线网络时,汽车工程师们会根据每个系统的功能和需求,将其分配到合适的拓扑中这样的分层设计不仅保证了关键系统的通信不受干扰,还能有效地管理和优化整个网络的数据流。

在吉利几何汽车的CAN总线网络中,采用了一种称为“星形拓扑”的结构。这种结构以中央控制单元为核心,各个ECU子系统如发动机控制模块、车身控制模块等均通过单独的线路LIN线、CAN线与中央控制单元相连。这样的设计使得数据传输更为高效,因为每个子系统都可以直接与中央控制单元通信,而不需要通过其他网关节点转发信息。

星形拓扑的优势在于,它能提供更高的数据传输速率和更好的故障隔离能力。如果某个子系统出现故障,不会影响到其他系统的正常工作,这对于保障车辆的安全性至关重要。此外,星形拓扑还便于扩展,随着车辆功能的增加,可以轻松地将新的子系统接入网络。

然而,星形拓扑也有其局限性,最主要的问题是成本较高。因为每个子系统都需要单独的连接线路,这无疑增加了材料和布线的复杂性。为了解决这个问题,吉利几何汽车在设计时采用了模块化的思想,将功能相关的子系统集成在一起,共享相同的通信线路,这样既保证了通信的效率,又降低了成本。

 

除了星形拓扑外,吉利几何汽车的CAN总线网络还采用了环形拓扑和总线形拓扑的混合结构。环形拓扑是指每个节点都与两个相邻节点相连,形成一个闭环,而总线形拓扑则是所有节点都连接到一条主干线上。这种混合结构的设计旨在提高网络的冗余性和鲁棒性,即使部分线路发生故障,数据仍然可以通过其他路径传输,确保了车辆在极端情况下的可靠运行。

在实际应用中,吉利几何汽车的CAN总线网络拓扑技术已经得到了充分验证。无论是在日常驾驶还是在复杂的道路条件下,这一技术都能保证车辆各个系统之间的顺畅通信,从而提高了整车的性能和用户体验。

为了确保通信的可靠性,吉利几何的CAN总线网络还采用了多种容错机制。例如,当某个节点发生故障时,网络能够自动隔离该节点,防止错误信息的传播。速锐得通过UDS协议,采集了相关电池包的主要数据,其中包括了总电压、总电流、SOC、DC-DC状态、绝缘电阻、最高电压电池子系统号、最高电压电池单体代号、电池单体电压最高值、最低电压电池子系统号、最低电压电池单体代号、电池单体电压最低值、最高温度子系统号、最高温度探针序号、最高温度值、最低温度子系统序号、最低温度探针序号、最低温度值、最高报警状态、SOH、所有电池分组组别下的单体电压数据、所有探针数据采集时间、车架号、电池编码、车辆状态、充电状态、车速、累计里程等,对数据包进行校验,确保数据的完整性和正确性。

在实车运行下,吉利几何的CAN总线网络通过精细的拓扑设计,实现了高效的信息传输和处理。吉利几何CAN总线网络的拓扑技术是车辆内部通信的关键。通过对不同系统的需求进行分层管理,吉利几何确保了车辆控制的实时性、可靠性和效率。随着未来汽车电子化程度的不断提高,我们也能看到,吉利几何的CAN总线网络将继续发展,为智能汽车时代的到来提供坚实的网络通信技术基础

热爱是纯粹的,数据应该也是。

 

作者: lauguo2013, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3901940.html

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