汽车电子CAN网络设计关键问题全析
168 浏览量
2020-10-19
01:01:10
上传
评论
收藏 91KB PDF 举报
汽车电子汽车电子CAN网络设计关键问题全析网络设计关键问题全析
就如同集成电路、微处理器的诞生一样，数据总线技术的问世成为了汽车电子技术发展的一个重要里程碑。如
今，随着CAN总线技术在汽车电子领域日益广泛的应用，其协议一致规范表述的重要性也逐渐凸现。
如何解决当前
就如同集成电路、微处理器的诞生一样，数据总线技术的问世成为了汽车电子技术发展的一个重要里程碑。如今，随着CAN
总线技术在汽车电子领域日益广泛的应用，其协议一致规范表述的重要性也逐渐凸现。根据ISO（国际标准化组织）定义的
OSI模型，CAN协议定义了物理层及数据链路层规范，为不同的汽车厂商制定符合自身需要的应用层协议提供了便利。如果需
要建立更加完善的系统，还需要在CAN的基础上选择合适的应用层协议。
为了帮助业内工程师进一步了解汽车CAN网络应用层协议制定的重要性，以及掌握汽车
解析CAN协议应用层与应用程序
董因平博士表示，应用层和应用程序是不一样的。应用层是指通讯功能的应用层。它并不定义和描述应用程序参数，它提供的
只是通讯功能与应用程序的通讯接口。包括：定义通讯服务、传送过程数据、诊断信息及标定信息。设备监控和网络管理也一
般定义为应用层的一部分，有的也将传输层的部分内容纳入应用层实现，比如超过8个字节的数据传输。
应用程序就完全是指控制算法等应用代码。它定义控制算法相关的数据和参数。
在目前ECU开发中，应用程序代码包含了应用层代码。其缺点在于以下三个方面：
1. 应用程序发生变化，必须考查应用层是否还能满足要求。
2. 通讯协议发生变化，整个应用程序及应用层代码都必须重新编译测试。这个问题是造成整车厂在协议开发中不能起主导作
用的主要原因之一。所以有很多国内的整车厂有了新的协议，希望某些国外大型供应商实施新协议时会遇到极大的阻碍。一是
不愿意做，二是重新开发的费用高昂。
3. 严重阻碍了节点和设计的重用。由于应用程序和应用层融合在一起，难以实现即插即用的效果。
解决方案就是接口标准化，即将应用层从应用程序中分割出路并标准化接口。 AUTOSAR的一个特性就是标准化接口，实现
即插即用。Mentor Graphics的VTP也是一个典型的例子。
CAN测试重要还是协议制定重要？
董因平博士表示，测试和设计的重要性在不同设计思路中有不同的体现。目前应用层协议制定的方法可以分为两大类，一类是
测试为重心的方法，一类是设计为重心的方法。
第一种方法也称为投票法或试验法。这是一种工程设计方法，各个供应商对协议提出要求，整车厂集成要求，通过测试验证协
议可行性，随后发布协议。测试的功能除了验证协议的实现外，还有一个重要的任务就是对协议设计进行测试，试图解决ID分
配不合理、消息冲突问题等等。这种方法的重心就是测试，因此测试比较重要。
第二种方法是系统级设计法。这是一种理论设计方法，它提出了完全不同的需求，供应商只需要提供相应的参数，根据一定的
理论模型对网络通讯特性进行计算，如信号延迟、总线负载等。以此为基础，考虑设计需求，通过一定的调度算法，对每条消
息的ID进行分配。方法的核心就是优化这些特性参数，保证整车网络通讯的实时性能。因此在这种设计方法中，设计是重点。
董因平博士还指出，测试并不等同于验证。他说：验证表示的是我们有一个标准，测试被测对象是否符合。但是目前汽车电子
的测试不能一概的称为验证，因为它还要测试协议设计是否正确，协议设计中是否有瑕疵。验证的输入是被测对象的特性，参
照的是标准，输出的是两者是否符合。
而现在的测试，输入的既有被测对象的特性，又有所谓的标准，输出的是协议是否需要修改、系统是否可行、设计是否符合需
要。注意这里引出了一个难以让人理解的地方，我们要测试ECU是否符合标准，但是我们却又在根据测试结果在怀疑这个标
准。因此除非有非常雄厚的技术和经验积累，否则你始终在这两者之间徘徊，浪费时间和金钱。中国目前就处于这种状态，但
是我们却要依靠测试来推动技术的发展，难以想像。我们需要的是一条新的发展思路。
没有设计就根本谈不上测试，相反设计才决定了测试的体系。例如，整车网络的电气特性参数，比如ECU的终端电阻、电
容，这些参数都是与特定的网络环境有关系的。可能因为线束走线不同就有所不同。设计人员知道影响这些参数的原因和可能
出现的问题，而这些都可以成为建立测试方法的输入。
董因平博士补充道，测试是比较重要，但是一定要比较的话，则更倾向于选择设计更重要。其实电子行业的发展可以成为参
考，为什么EDA工具在电子设计中处于如此重要的地位？而且现在国际上的趋势是基于系统级的设计、建模等等。重点是系
统级！董因平博士还强调，如果一味只重视测试的话，那么就是在走国外发展的老路，是背离系统级的设计思路，根本就没有
考虑国际发展的趋势。
应该从哪几个方面来构造协议？
CAN协议的基本要素是ID、周期和信号与消息的映射关系。因此构造协议的主要任务是ID分配、定义消息周期、确定信号与
消息的映射关系。这三个方面的设计都同等重要，设计要考虑的主要因素有数据传输的实时性要求（即所谓的时序）、数据的
资源评论
