整车CAN网络介绍

在了解can网络之前, 先了解1个问题：什么是智能硬件与ECU？

何为智能硬件，就是包含智能控制单元的硬件。比如发动机，发动机上有一块儿专门负责控制发动机进气量、喷油量、排气量的控制单元，这块单元相当于发动机的大脑。它具有信号发送、信号接收、参数存储等基本功能，这个控制单元就是ECU。

ECU(Electronic ControlUnit）电子控制单元，是汽车专用微机控制器，一个ECU一般负责1个或多个智能硬件设备。

随着汽车的发展，车上的智能设备越来越多，也就是说车上的ECU也越来越多，如何用一个网络把这些智能设备的ECU全部连接起来并整体协调控制？

这就是CAN网络。

CAN网络

CAN(Controller Area Network)控制器局域网络，CAN网络在早期的整车应用中以BCM(车身控制器)为控制中心，主要是车身零部件(雨刮/大灯/车窗…)，智能硬件较少，所以早期的正常CAN网络把所有其他的ECU全部放在Other ECU里边，如下图。

每条CAN总线一般都是由2根线组成的双绞线构成，一根can_high，一根can_low，分别代表高电平和低电平，以下是某条CAN总线的模型图, 一条CAN总线上连着4个ECU控制单元。

一般燃油车的CAN网络可以分成如下5条CAN总线：

1. PT CAN (PowerTrain CAN ) 动力总成CAN总线

PT CAN总线上一般有以下ECU：

PT CAN负责车辆动力，是整车CAN网络信号优先级及信号传输速率最高的一条CAN总线。

2. CH CAN (Chassis CAN) 底盘控制CAN总线

CH CAN总线上一般有以下ECU：

CH CAN负责汽车底盘及4个轮子的制动/稳定/转向，由于涉及整车制动/助力转向等, 所以其网络信号优先级也是较高的。

3. Body CAN车身控制总线

Body CAN总线上一般有以下ECU：

Body CAN负责车身上的一些提高舒适性/安全性的智能硬件的管理与控制，其网络信号优先级较低, 因为以上设备都是辅助设备。

4. Info CAN ( Infomercial CAN ) 娱乐系统总线

Info CAN 总线上一般有以下ECU：

Info CAN是辅助可选设备, 所以优先级也是较低的，主要负责车身上的一些提高娱乐性的智能硬件的管理与控制。

5. DiagCAN ( Diagnose CAN ) 诊断控制总线

DiagCAN总线主要提供远程诊断功能，只有一个ECU。

CAN网络基本构成单元ECU节点，就是车上的智能硬件设备里ECU控制单元。比如ABS（防抱死系统）这个ECU是专门用于车辆制动过程中防止车轮被抱死的一套智能设备。当今汽车越豪华，ECU就越多，智能控制硬件就越多，相对价格就越贵。一般的，一辆车普通的家用轿车都有25个左右ECU。

如下图，车上某个智能硬件上的ECU（智能电子控制单元）：

由于车上ECU太多，每种ECU作用各不相同，信号传输速率(波特率)也不一致。为了更加方便管理这些ECU，我们把以上各类ECU按其功能/波特率分别布置在5条CAN总线上。

CAN网关

CAN网关或叫汽车网关，因为网关不仅处理CAN网络，还处理LIN网络。

CAN网关的外形结构：

实际can网关大概有六七十个接线pin脚，每个接线pin脚都有严格的定义，要匹配规定好的can总线或者开关设备，除了刚才涉及的10个can线接线口(5条双绞线)、2个电源线接线口，还应包括：定速巡航设备的8个接线口、电源管理方面的3个接线口、钥匙开关(或无钥匙启动系统)的5个接口、脚踏板的3个接线口、5个LIN接线pin脚、档位开关的4个接线pin脚等等。

某些汽车厂商可能有更多新的硬件开关设备，电压电阻开关设备等也都有对应的接线pin脚，且可能预留一些PIN脚以备用。

CAN网关是整个CAN网络的核心，控制着整车5条CAN总线的各类信号转发与处理，基本功能包括：

1. 连接不同波特率(传输速度)的CAN总线/LIN总线，以实现CAN网络的网关中继功能。

2. 诊断报文/非诊断报文转发。

3. 诊断防火墙管理。

4. 节点在线监控。

5. 巡航控制器开关检测。

6. 脚踏板位置检测。

7. 网关休眠与唤醒管理。

8. ECU升级/网关升级。

9. 电压管理。

CAN网关可以接收任何CAN总线（还有LIN总线）传来的不同传输速率网络信号，把这些信号按一定的标准处理后，广播到整车网络去，如果有ECU订阅（接收）了这个信号，则ECU将解析信号并做相应的处理。

整车所有ECU基本是以毫秒级或者微妙级的速度在源源不断的发送并接收信号，所以网关需要处理并转发广播的信号是非常多的且必须要很快处理完的。

实例一、仪表显示发动机转速

发动机的转速信号, 先从PCAN的ECM(发动机引擎控制模块)节点发出，CAN网关收到后，网关处理后广播以GW_开头的ECM信号到其他4条CAN总线上去。

用Vehicle Spy 3 CAN工具查看可以看到以下的信号内容：ECAN上的仪表（IPK）节点订阅了发动机转速信号，则会将这个转速信号解析，并显示到仪表盘去；由于以上信号发送频率太快，比如上图的9.94ms/次，则你就会看到仪表盘上的转速指针一直在不停地偏动。

简略发送图如下：

实例二、安全带未扣紧，仪表端报警

安全带未扣紧需要两个条件：

1.车速大于5

2.安全带扣未扣（即无电压信号）

车速一般是PCAN上的ECM(发动机引擎控制模块)节点负责信号管理的。安全带扣这个设备是BCAN上的BCM(负责天窗、车窗、安全带扣、雨刮等车身零部件设备…) 节点负责信号管理的。

即网关收到PCAN上的ECM节点发出来的车速信号，并收到了BCAN上的BCM发出来的安全带扣电压值为异常值(比如0)，CAN网关统一处理后转发并广播以GW_开头的信号帧，ECAN上的仪表(IPK)节点订阅(接收)了GW_开头的相关安全带未扣信号帧, 则会解析报警并显示到仪表盘去。

如果安全带扣一直未扣紧，则CAN网关将一直发送GW_开头的相关安全带信号帧，其信号值是安全带未扣紧，所以车主会听到一直报警。

直到安全带扣上，CAN网关继续发送安全带相关的信号，只是这个时候的信号值是安全带已扣紧，报警将立马消失。

总结

以上只是两个简易的案例，实际上，整车所有ECU基本是以毫秒级或者微妙级的速度在源源不断的发送并接收信号，所以网关需要处理并转发广播的信号是非常多的且必须要很快处理完的。