浅析CAN总线的技术原理及在公交的应用

 随着信息技术的不断发展，通过先进的通信、计算机、CAN总线技术来实现对公交车辆行车状态的监测，更好地保障公交行车安全，实现公交运营智能化管理。

1、CAN总线概述及技术原理

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是ISO国际标准化的串行通信协议。车辆中各种电子控制系统之间通信所用的数据类型不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加，为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，德国BOSCH公司开发出面向汽车的CAN通信协议，CAN总线为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供强有力的技术支持。

CAN总线使用串行数据传输方式，可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行，也可以使用光缆连接，而且支持多主控制器。当CAN总线上的一个节点（站）发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收。

2、CAN总线特征

（1）载波侦听

网络上各个节点在发送数据前都要检测总线上是否有数据传输，等待总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以发送新消息，多个单元同时开始发送时，高优先级单元可获得优先发送权。

（2）多路访问

 网络上所有的节点收发数据共同使用同一条总线，且发送数据采用固定广播格式。

（3）冲突避免

节点在发送数据过程中要不停地检测发送的数据，确定是否与其他节点数据发生冲突。

（4）保证系统数据一致性

CAN提供一套复杂的错误检测与错误处理机制。

3、CAN总线的结构

CAN总线采用多主竞争式总线结构，CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。

CAN总线物理层是将ECU（电子控制单元）连接到总线的驱动电路，物理层主要是连接介质、数据编码/解码、位定时和同步的实时标准。CAN总线链路层的逻辑链路控制完成过滤、过载通知和管理恢复等功能，媒体访问控制子层完成数据打包/解包、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误信令、串并转换等功能。

4、CAN总线技术在公交的应用

济南公交车辆全面采用CAN总线模式，相当于安装了一套车载局域网设备，整个车辆接入网络中的设备都受此设备控制。车载终端CAN总线分为两条，一条传输车辆技术数据，将发动机、仪表数据、刹车、开门行车等数据信息进行联机工作，实现仪表数据监控、事故分析、驾驶员不规范操作管理，综合感知的数据上传至车辆技术监控平台。另一条CAN总线传输运营数据，将车载终端、报站器、车屏、刷卡机、车载视频等设备及其它车载电子设备进行联机工作，综合感知的车辆运营数据，上传到智能调度平台。

在运营调度中的应用主要体现在CAN总线能够实现车内设备网络互连、定位、数据共享、数据交换等功能。基于CAN总线的仪表里程数据，并结合定位数据，可以准确的实时计算车辆当前的执行班次和行驶里程；通过回传定位信息，利用GIS地理地图得知车辆位置，并向调度中心发送堵车、事故、故障、报警短信等预警；同时拥有CAN总线接口，调度中心可通过它向车上其它车载电子设备发送和接收数据及指令。

在行车安全方面的应用主要体现在CAN总线监测驾驶行为数据，针对不安全驾驶行为和高耗能驾驶行为进行远程管理；实时监测车辆运行参数，第一时间进行远程报警；基于CAN总线监测数据，对车辆故障进行报警，及时掌握车辆故障，确保行车安全。

通过分析挖掘技术对CAN总线数据进行管理，实现车辆的整车监控，后台全面掌握车辆技术状态和运行状况，及时对车辆发送指令和预警提示，有利于公交车辆运营及时调度和安全正常运行。

5、结语

CAN总线系统给济南公交带来了诸多好处，能够节省企业成本、提高维修效率、提升运营管理水平。随着公交智能化的发展，CAN总线系统连接的智能设备越来越多，智能程度越来越高，CAN总线技术将进一步为公交运营分析提供数据支持，降低企业管理成本，提升公交管理水平。

参考文献：

[1]汽车电子联盟公众号 车载总线介绍之CAN总线

[2]汽达尔闻说公众号 CAN总线技术详解与测试

[3]百度百科