一、技術背景

在當今的中高檔汽車中都采用了汽車總線技術。汽車總線為(wei) 汽車內(nei) 部各種複雜的電子設備、控製器、測量儀(yi) 器等提供了統一數據交換渠道。一些汽車專(zhuan) 家認為(wei) ，就像在20世紀70年代引入集成電路、80年代引入微處理器一樣，近10年來數據總線技術的引入也將是汽車電子技術發展的一個(ge) 裏程碑。

20世紀90年代以來，汽車上由電子控製單元(ECU)控製的部件數量越來越多，例如電子燃油噴射裝置、防抱死製動裝置、安全氣囊裝置、電控門窗裝置、主動懸架等等。隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應用，車上的ECU數量越來越多。因此，一種新的概念--車上控製器局域網絡CAN（Controller Area Network）的概念也就應運而生了。CAN最早是由德國BOSCH公司為(wei) 解決(jue) 現代汽車中的控製與(yu) 測試儀(yi) 器之間的數據交換而開發的一種數據通信協議，按照ISO有關(guan) 標準，CAN的拓撲結構為(wei) 總線式，因此也稱為(wei) CAN總線。

CAN協議中每一幀的數據量都不超過8個(ge) 字節，以短幀多發的方式實現數據的高實時性；CAN總線的糾錯能力非常強，從(cong) 而提高數據的準確性；同時CAN總線的速率可達到1M bit/s，是一個(ge) 真正的高速網絡。總之，將CAN總線應用在汽車中使用有很多優(you) 點：

(1)用低成本的雙絞線電纜代替了車身內(nei) 昂貴的導線，並大幅度減少了用線數量；提高可靠性,安全性、降低成本。

(2)具有快速響應時間和高可靠性，並適合對實時性要求較高的應用如刹車裝置和氣囊；控製平台、信息平台、駕駛平台的互連基礎。

(3)CAN芯片可以抗高溫和高噪聲，並且具有較低的價(jia) 格，開放的工業(ye) 標準。

在現代轎車的設計中，CAN已經成為(wei) 必須采用的裝置，奔馳、寶馬、大眾(zhong) 、沃爾沃、雷諾等汽車都采用了CAN作為(wei) 控製器聯網的手段。據報道，中國首輛CAN網絡係統混合動力轎車已在奇瑞公司試裝成功，並進行了初步試運行。在上海大眾(zhong) 的帕薩特和POLO汽車上也開始引入了CAN總線技術。但總的來說，目前CAN總線技術在我國汽車工業(ye) 中的應用尚處於(yu) 試驗和起步階段，絕大部分的汽車還沒有采用汽車總線的設計，因而存在著不少弊端。

比如，眾(zhong) 所周知汽車的核心設備就是發動機，發動機的運行參數，例如發動機轉速、機油壓力、冷卻劑溫度等等是和汽車駕駛是緊密相關(guan) 的。傳(chuan) 統汽車儀(yi) 表的設計方法是：通過放置在汽車部件（如發動機）內(nei) 部的傳(chuan) 感器，將機械信號轉換成電信號，如電壓、電流、脈衝(chong) 信號，再經過D/A轉換或計數器等，將電信號轉換成可視的指針信號顯示在模擬儀(yi) 表盤上。隨著汽車總線技術的發展，不少進口的發動機已經不再直接向外提供傳(chuan) 感器信號，而改用CAN總線通信接口。一旦發動機出現故障時，由於(yu) 缺乏基於(yu) CAN總線的測試維修設備，目前我們(men) 的維修人員使用的方法隻能是在發動機上鑽孔，將傳(chuan) 感器直接放進發動機內(nei) 部進行測量，操作繁瑣、設備複雜，且不利於(yu) 保護發動機的整體(ti) 結構。

又比如，現有的部分汽車儀(yi) 表使用了專(zhuan) 用的總線設計，由於(yu) 硬件標準不統一，通信協議也不兼容，為(wei) 甲公司汽車生產(chan) 的儀(yi) 表完全不能在乙公司的汽車上使用，生產(chan) 成本難以降低、故障維修很不方便。如果能將各種專(zhuan) 用總線統一到CAN總線標準上來，就可以解決(jue) 問題。

再比如，在手動擋汽車中，駕駛員的換擋是依照經驗進行的，有可能發生應該加高擋位而沒能及時加擋的情況，即低檔高速行駛，既不利於(yu) 降低油耗，又容易造成汽車傳(chuan) 動部件磨損。如果能實現自動換擋提示，車輛就能始終保持在經濟時速行駛。

根據ISO(國際標準化組織)定義(yi) 的OSI模型，CAN協議定義(yi) 了物理層及數據鏈路層規範，這為(wei) 不同的汽車廠商製定符合自身需要的應用層協議提供了很大的便利。如果需要建立更加完善的係統，還需要在CAN的基礎上選擇合適的應用層協議。如CANopen、SAE J1939等。　　　

J1939協議是目前在大型汽車中應用最廣泛的應用層協議，可達到250Kbps的通訊速率。J1939協議由美國SAE( Society of Automotive Engineer)組織維護和推廣。J1939協議具有如下特點：

(1)以CAN2.0B協議為(wei) 基礎，物理層標準與(yu) ISO11898規範兼容並采用符合該規範的CAN控製器及收發器。通訊速率最高可達到250Kbps。

(2)采用PDU( Protocol Data Unit 協議數據單元)傳(chuan) 送信息，每個(ge) PDU相當於(yu) CAN協議中的一幀。由於(yu) 每個(ge) CAN幀最多可傳(chuan) 輸8個(ge) 字節數據，因此PDU的傳(chuan) 輸具有很高的實時性。

(3)利用CAN2.0B擴展幀格式的29位標誌符定義(yi) 每一個(ge) PDU的含義(yi) 以及該PDU的優(you) 先級。

(4)J1939協議主要作為(wei) 汽車中應用的通訊協議，對汽車中應用到的各類參數都進行了規定。參數的規定符合ISO11992標準。