关于CAN的那些事儿

2019-10-11 23:05:04·  来源:HEAD acoustics  
 
NVH技术部海德声科 今天点击添加图片描述(随着汽车往智能化、数字网络化和节能化的方向发展,各大主机厂也为提高产品竞争力将越来越多的ECU应用在汽车部件和系
 

 
随着汽车往智能化、数字网络化和节能化的方向发展,各大主机厂也为提高产品竞争力将越来越多的ECU应用在汽车部件和系统中,如ESP、ABS和ASR等。为了解决众多ECU之间的数据交互和协调而开发的串行通讯协议,即为CAN总线协议,全称为控制器局域网(Controller Area Network)。最早由Bosch公司开发,目前已经成为行业通用标准。
 
CAN总线特性
CAN主要挂在CAN_H和CAN_L,各ECU节点通过双绞线实现信号的串行差分传输,即大小相等跳变方向相反的信号,同时为避免信号反射和干扰,需要在CAN_H和CAN_L连接120欧姆的终端电阻(电缆阻抗特性为120欧)。
双绞线差分传输
 
CAN总线定义两个ISO标准,主要基于传输数据速率和优先级

- ISO 11898定义速率为125kbps~1Mbps高速CAN

- ISO 11519定义速率为10~125kbps低速CAN

总线长度与信号速率成反比关系

针脚定义,目前常用车载CAN_BUS转接线缆

- 端口1是连接采集前端设备的9针脚端口,通常由厂家和设备商提前定义,目前汽车行业已形成标准

- 端口2是连接在汽车CAN接口的16针脚端口,每个OEM定义会有区别
CAN 9针转16针线缆
 
关于CAN的那些事儿
针脚定义

CAN分类与特点

汽车常用CAN总线协议有三种:CAN2.0、CAN_FD(CAN with Flexible Date rate)和FlexRay。


其中CAN 2.0在汽车行业最为通用,最大传输速率(波特率)达1Mbit/s (汽车为500Kbit/s)。随着ECU应用的大量增加,CAN总线的负载率急剧增大,影响了传输的可靠性和实时性,为此Bosch与Vector共同开发了CAN FD,在传输速率和数据长度上进行提升。而FlexRay的出现主要运用在高端车上,BMW某车型ECU数量已高达100多个。相对CAN和CAN FD,FlexRay拥有双通道结构,总速率达20Mbit/s,但性价比较低,如上图所示。

CAN的重要性

那么CAN总线协议和NVH又有何渊源呢?

在汽车界,NVH被呼之“玄学”,而玄性之根本在于它的复杂性和不确定型。如你本意排查POT异响,锁定工况2G@2300rpm,次日早晨准备复现但异响消失,问题不了了之,隔日领导试驾却又发现异响问题严重,准备立项深度排查。

经NVH工程师反复排查验证,该异响存在于油门开度60%,2G@1800-2300rpm,扭矩爬升45-80N/m区间和TCU温度83℃的工况下,最后问题锁定为因TCU温度变化致使冷却液粘稠度改变流经阀门的敲击声,此异响工况介入油门开度、转速、挡位、扭矩和冷却液温度等参数。NVH工程师需要尽可能掌握这些可控的客观因素,并从客观影响中排查问题,因此读取CAN总线信息的重要性就不言而喻。

CAN传感器可以帮助NVH工程师:

1.直接读取转速等信息,避免了像布置光电传感器以获取转速的麻烦;

2.深入分析数据,只要有CAN信息的记录,后期就可通过解码获取更多汽车参数。

HEAD产品中的CAN

CAN 信息采集硬件

HEAD 数采前端支持读取CAN信息的硬件如下(通过OBD II或者CAN协议读取):
所有HEAD采集硬件均支持CAN_BUS和OBD II数据读取,其中SQ III和Lab DX支持同时读取两路CAN总线信息,更好地满足工程师需求。

CAN Sensor软件设置

HEAD软件有两种设置方式(任选一种):a. 通过HEAD Sensor Explorer; b. 通过Artemis中 的Sensor Library。

a1. HEAD Sensor Explorer_ OBD II设置,在没有DBC文件条件下HEAD默认支持符合ISO15765-4通用标准DBC,可读取转速、车速和扭矩等信息。

 

a2. HEAD Sensor Explorer_ CAN设置,在有DBC文件时,设置传感器后期监测可获得更多信息,如变速箱输入/出扭矩、空调压力和驱动力矩等。CAN设置的第一步和第二步都相同,只是在第二步中设置如下:
鼠标右键依次New Sensor>>Bus Systems>>CAN Sensor


最后,第四步设置完成并保存与OBD设置一样。

b1. Artemis suite中Sensor Library_ OBD II设置

 
b2. Artemis suite中Sensor Library_ CAN设置,CAN设置的第一步和第二步都相同,只是在第二步中设置如下:

最后,第三步设置完成并保存与OBD设置一样。

CAN 信息采集

CAN传感器导入:可通过HEAD Sensor Explorer或通过Artemis Sensor Library。

a. HEAD Sensor Explorer导入


b. Artemis Sensor Library导入:
 

CAN信息触发设置和在线监测:
 
 
 
CAN 信息解码提取
(若采集时勾选保存解码通道则不需操作CAN解码这一步,如下图)

 
有时工程师在测试时并没有相关CAN协议文件,在线监测虽然默认OBD II,但后期分析数据又需要更多参数,所以HEAD 软件支持预先采集后期运用协议文件解码获取(支持CAN和FlexRay文件)。
 
 
 

针对CAN信息采集和解码,HEAD acoustics可以做得更多:

- HEAD Recorder 可实现多通道参数监测和不同参数触发;

- 支持多种形式的CAN协议(OBD II/CAN_BUS/CAN FD/Flexray)解码,更好满足工程师的需求;

- SQ III和Lab DX可同时支持两路CAN信号,可更好地满足信息交互。
 
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