在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，車輛的電子控制單元（ECU）之間的通信至關重要。這種通信大多通過控制器局域網絡（CAN）總線實現(xiàn)，它是德國BOSCH公司于20世紀80年代初開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。隨著技術的不斷進步，吉利旗下的新能源汽車品牌——吉利幾何，也采用了這一技術來實現(xiàn)其車輛內部各個系統(tǒng)之間的高效、可靠的通信。今天，我們就來深入了解一下吉利幾何CAN總線數(shù)據(jù)通信網絡的拓撲層級框架技術。

在CAN總線網絡中，拓撲層級框架指的是網絡中節(jié)點的層次結構，它決定了信息的傳輸路徑和優(yōu)先級。在吉利幾何的車型中，CAN總線網絡通常采用多層級的結構，以滿足不同系統(tǒng)之間復雜且多樣化的通信需求。

在吉利幾何的CAN總線網絡中，我們可以觀察到幾個主要的拓撲層級框架應用技術：

1、第一層級：這是最高優(yōu)先級的層級，通常用于關鍵的車輛控制系統(tǒng)，如汽車動力系統(tǒng)管理、制動系統(tǒng)控制、發(fā)動機運行及傳感器工作狀態(tài)等。在這一層級中，信息傳輸?shù)膶崟r性和可靠性要求極高，因此采用了最快的傳輸速率和最短的數(shù)據(jù)傳輸延遲。例如，大部分的傳感器采用的是SENT協(xié)議，這個協(xié)議下，每秒有300萬幀的數(shù)據(jù)，靈敏度超高，數(shù)據(jù)傳輸和響應時間最為快速，一般在CAN網絡下是無法獲取到某幀的數(shù)據(jù)，但是通過高級的微處理器下，采樣頻率均可以達到這個級別，如果需要高靈敏度、高精度的數(shù)據(jù)，那么SENT協(xié)議下，采集的方式就不是不通過CAN網絡協(xié)議的了。

2. 第二層級：這一層級通常用于車輛的輔助控制系統(tǒng)，車身控制系統(tǒng)等，例如空調系統(tǒng)、車窗、車門控制、雨刮、車燈控制等。雖然這些系統(tǒng)的實時性要求不如第一層級那么高，但仍然需要保證信息的準確傳遞。這些速率基本偏低，在CAN網絡下，大概均為100毫秒，實時性要求不強。在CAN網絡采集數(shù)據(jù)的界面，基本也是靠后，比如速銳得解碼中控臺原車協(xié)議控制按鍵下的一些操作CAN協(xié)議指令、LIN協(xié)議指令，從速率就可以輕松從CAN排序從后往前匹配破解和采集，這樣的話，效率更高。
3. 第三層級：這一層級包含了車輛的舒適性和娛樂系統(tǒng)，如導航系統(tǒng)、音響系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸可以容忍更長的延遲和較低的傳輸速率，但是隨著現(xiàn)在車載以太網的進入，對實時性要求比較高，但是對穩(wěn)定性的要求又大幅降低，這些并不影響行車安全，大部分車依舊采用LIN協(xié)議傳輸、CAN協(xié)議傳輸，要想獲得這些數(shù)據(jù)，做起來并不復雜，只是費人工，在4G/5G網絡技術下，如果出現(xiàn)BUG，遠程升級程序就可以了，當然，之前也有出現(xiàn)過升級司機、黑屏、OTA固件更新錯誤的情況，他們只是需要時間而已，不確定的因素也有網絡因素。
4. 第四層級：最低的層級，通常用于車輛的UDS診斷和維護信息傳輸。這一層級的數(shù)據(jù)流量較小，但對準確性和可靠性的要求依然很高。這類CAN數(shù)據(jù)的傳輸，基本是停車狀態(tài)下的UDS診斷請求，因為行車過程中執(zhí)行這些操作，往往會對ECU造成干擾。如果是停車模式下的啟動狀態(tài)，采用UDS請求，基本上ECU的反饋也會存在延時或者丟包，因為診斷協(xié)議下的數(shù)據(jù)請求一般都不會用在行車途中，采集數(shù)據(jù)的速率也比較慢，為的就是避免對ECU原本工作的干擾，也有一些ECU不發(fā)達的車型，速度稍微快點就報故障碼。

也許在設計吉利幾何的CAN總線網絡時，汽車工程師們會根據(jù)每個系統(tǒng)的功能和需求，將其分配到合適的拓撲中，這樣的分層設計不僅保證了關鍵系統(tǒng)的通信不受干擾，還能有效地管理和優(yōu)化整個網絡的數(shù)據(jù)流。

在吉利幾何汽車的CAN總線網絡中，采用了一種稱為“星形拓撲”的結構。這種結構以中央控制單元為核心，各個ECU子系統(tǒng)如發(fā)動機控制模塊、車身控制模塊等均通過單獨的線路（LIN線、CAN線）與中央控制單元相連。這樣的設計使得數(shù)據(jù)傳輸更為高效，因為每個子系統(tǒng)都可以直接與中央控制單元通信，而不需要通過其他網關節(jié)點轉發(fā)信息。

星形拓撲的優(yōu)勢在于，它能提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更好的故障隔離能力。如果某個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不會影響到其他系統(tǒng)的正常工作，這對于保障車輛的安全性至關重要。此外，星形拓撲還便于擴展，隨著車輛功能的增加，可以輕松地將新的子系統(tǒng)接入網絡。

然而，星形拓撲也有其局限性，最主要的問題是成本較高。因為每個子系統(tǒng)都需要單獨的連接線路，這無疑增加了材料和布線的復雜性。為了解決這個問題，吉利幾何汽車在設計時采用了模塊化的思想，將功能相關的子系統(tǒng)集成在一起，共享相同的通信線路，這樣既保證了通信的效率，又降低了成本。

除了星形拓撲外，吉利幾何汽車的CAN總線網絡還采用了環(huán)形拓撲和總線形拓撲的混合結構。環(huán)形拓撲是指每個節(jié)點都與兩個相鄰節(jié)點相連，形成一個閉環(huán)，而總線形拓撲則是所有節(jié)點都連接到一條主干線上。這種混合結構的設計旨在提高網絡的冗余性和魯棒性，即使部分線路發(fā)生故障，數(shù)據(jù)仍然可以通過其他路徑傳輸，確保了車輛在極端情況下的可靠運行。

在實際應用中，吉利幾何汽車的CAN總線網絡拓撲技術已經得到了充分地驗證。無論是在日常駕駛還是在復雜的道路條件下，這一技術都能保證車輛各個系統(tǒng)之間的順暢通信，從而提高了整車的性能和用戶體驗。

為了確保通信的可靠性，吉利幾何的CAN總線網絡還采用了多種容錯機制。例如，當某個節(jié)點發(fā)生故障時，網絡能夠自動隔離該節(jié)點，防止錯誤信息的傳播。速銳得通過UDS協(xié)議，采集了相關電池包的主要數(shù)據(jù)，其中包括了總電壓、總電流、SOC、DC-DC狀態(tài)、絕緣電阻、最高電壓電池子系統(tǒng)號、最高電壓電池單體代號、電池單體電壓最高值、最低電壓電池子系統(tǒng)號、最低電壓電池單體代號、電池單體電壓最低值、最高溫度子系統(tǒng)號、最高溫度探針序號、最高溫度值、最低溫度子系統(tǒng)序號、最低溫度探針序號、最低溫度值、最高報警狀態(tài)、SOH、所有電池分組組別下的單體電壓數(shù)據(jù)、所有探針數(shù)據(jù)、采集時間、車架號、電池編碼、車輛狀態(tài)、充電狀態(tài)、車速、累計里程等，并對數(shù)據(jù)包進行校驗，確保數(shù)據(jù)的完整性和正確性。

在實車運行下，吉利幾何的CAN總線網絡通過精細的拓撲設計，實現(xiàn)了高效的信息傳輸和處理。吉利幾何CAN總線網絡的拓撲技術是車輛內部通信的關鍵。通過對不同系統(tǒng)的需求進行分層管理，吉利幾何確保了車輛控制的實時性、可靠性和效率。隨著未來汽車電子化程度的不斷提高，我們也能看到，吉利幾何的CAN總線網絡將繼續(xù)發(fā)展，為智能汽車時代的到來提供堅實的網絡通信技術基礎。

熱愛是純粹的，數(shù)據(jù)應該也是。

審核編輯 黃宇