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随着功能的不断增加、可靠性要求的不断提升以及价格的不断下降 ,越来越多的电子控制单元 (ECU,electronic control unit) 被应用于汽车控制环境 。总线技术将众多的 ECU 组建为车内网络而进行数据通信和数据共享 ,能够减少车载线束的布局 ,实现整车的智能状态控制和智能故障监测。
CAN 2.0 协议只定义了 OSI 七层模型中的*底两层—— 物理层与数据链路层规范 ,目前的 CANopen 、DeviceNet 、 ISO14229 、 SAE J1939 等开放式高层协议在通信方式、传输模式、功能划分以及应用领域方面进行了详细规划。其中 J1939 协议适用于中重型道路车辆 , 涉及物理层、数据链路层 ( 协议数据单元、多帧报文传输 ) 、网络层 ( 网段互连设备 ) 、应用层 ( 参数组和参数规范 ) 、网络管理和诊断服务 。国内对于应用层协议的研究还主要集中于理论方面。对于电动汽车来说 ,由于控制系统和传动系统的差异, 尚无既定协议可以借鉴 ,但不能照搬 J1939 协议。本文在详细研究和分析 J1939 等协议的基础上 ,展开对电动汽车应用层协议的相关研究。
电动汽车结构复杂 , 比传统内燃机汽车增加了电力驱动模块、电池模块等辅助设备 。涉及的电动汽车 CAN 网络主要包括车辆能源总成控制单元VCU 、电机控制单元 MCU 、电池控制单元 BCU 、发动机电子油门控制单元 TCU 、辅助电器控制单元ACU 、显示控制单元 DCU 、变速器控制单元 CCU 、制动控制单元 BECU;其中 VCU 是整个控制网络的核心 如图 1 所示 , 负责全局传感器参数的收集、执行器工况的获取以及控制策略的广播等任务。
CAN 总线应用层协议的设计总体目标是使网络中各节点之间通信更加顺畅、可靠 ,且能降低总线负载率 , *大限度地发挥 CAN 总线的优异性能 。CAN 总线应用层并不定义和描述应用程序参数 ,其提供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、标定信息和网络管理等。其中的基础和关键内容包括标识符定义与数据域分配。
定义电动汽车正常运行过程的 5 种消息类型：控制消息、状态消息、测量消息、**消息、广播消息。对于重要信息 ( 如**信息 ),需采用应答机制在传输层通过时序控制来实现。针对系统在诊断和测试过程中产生的多字节与多帧数据 ( 大于 8 字节 ),需进行报文拆分与重组。基于以上分析及详细研究SAE J1939 等协议的基础 ,采用 29 位扩展帧格式进行电动汽车应用层标识符与数据域分配。
