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负载率过高也导致ECU出现错误

关键词:总线负载率 电子控制单元 微处理器(MCU)

时间:2019-04-25 13:44:00      来源:“ZLG立功科技·致远电子”

人类有大脑,电脑有CPU,而汽车则有ECU。显然,如果将一辆车比喻成一个人的话,那么,四个轮子就是人的四肢,车身和底盘是人的骨骼,各种电路和线路是人的反馈神经,而ECU则是控制人的各种思维和行为的大脑。看见ECU是整车性能好坏的最重要组成部分了。那么ECU究竟是怎么一回事呢?

人类有大脑,电脑有CPU,而汽车则有ECU。显然,如果将一辆车比喻成一个人的话,那么,四个轮子就是人的四肢,车身和底盘是人的骨骼,各种电路和线路是人的反馈神经,而ECU则是控制人的各种思维和行为的大脑。看见ECU是整车性能好坏的最重要组成部分了。那么ECU究竟是怎么一回事呢?

一、什么是ECU

ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元,又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器。它和普通的电脑一样,由微处理器(MCU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。

从外观上也很好辨认—在发动机电子燃油喷射系统中有一个形似方盒子的控制元件,它就是ECU。元件周围有许多细密的插槽,用来连接众多的输入输出电路,它和其他电子控制元件一起组成了汽车的大脑神经中枢系统 ,随时监控着输入的各种数据(比如刹车、换档等)和汽车运行的各种状态 (加速、打滑、油耗等 ),并按照预先设计的程序计算各种传感器送来的信息 ,经过处理以后,把各个参数发送给各相关的执行机构 ,执行各种预定的控制功能。


图1

总线负载率对传输稳定性影响分析

随着驾驶性能以及安全等级的不断提高,使得对各类电控系统采集和执行的信号精准的要求越来越高,导致 ECU之间交互的信息量越来越大,报文不断增多,负载不断增大。一般情况下,为保证低优先级的报文传输延迟在可接受的时间范围内,总线利用率不应超过30%,当负载率大于38%~40%时,稳定性开始衰减,超过55%后存在影响驾驶性及安全性风险,大于65%时,稳定性衰减加剧,超过98%时,网络将不堪重负,如图2所示。


图2

高负载率对总线的影响

CAN总线本质上还是半双工通讯,就是“单行道”,即一个节点发送的时候其他节点无法发送数据。虽然CAN报文ID有优先级的区分,但如果高优先级一直占用总线,导致低优先级的节点就无法发出数据,这就是堵塞现象。负载率高的总线,此现象更为严重。

拥堵的重要的危害会发生报文竞争,导致仲裁。在仲裁结束时,容易产生尖峰脉冲,有导致位翻转的隐患,特别是在容抗较大场合,容易导致位错误。如图3所示。


图3

负载率过高,总线节点多,造成总线网线的分布电容很大,体现在下降沿非常缓,如图4所示,显性电平回到隐性电平需要的放电时间加大。对信号来说就是会缩短隐性电平时间,容易导致位错误。


图4

有人会问CAN总线负载率必需小于30%吗?CAN总线负载率不一定要小于30%,根据经验,负载率应控制在50%以内,有较为完善的网络管理策略时,网段负载率应不超过70%。当然负载率是越低,越能保证实时性,但是负载率太低就无法传输足够的数据,这是CAN的一个问题,在数据量大的时候无法保证实时性。一般的说法是30%左右的负载率是最好的。

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