什么是ECU?總線負(fù)載率對(duì)傳輸穩(wěn)定性影響分析

隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，車身零部件越來越多，ECU之間數(shù)據(jù)交互越來越容易受到影響，負(fù)載過高也會(huì)導(dǎo)致ECU報(bào)錯(cuò)，這您知道嗎？

1什么是ECU?

ECU（Electronic Control Unit）電子控制單元，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等。從用途上講則是汽車專用微機(jī)控制器。它和普通的電腦一樣,由微處理器（MCU）、存儲(chǔ)器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）以及整形、驅(qū)動(dòng)等大規(guī)模集成電路組成。

從外觀上也很好辨認(rèn)—在發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射系統(tǒng)中有一個(gè)形似方盒子的控制元件,它就是ECU。元件周圍有許多細(xì)密的插槽，用來連接眾多的輸入輸出電路,它和其他電子控制元件一起組成了汽車的大腦神經(jīng)中樞系統(tǒng) ,隨時(shí)監(jiān)控著輸入的各種數(shù)據(jù)(比如剎車、換檔等)和汽車運(yùn)行的各種狀態(tài) (加速、打滑、油耗等 ),并按照預(yù)先設(shè)計(jì)的程序計(jì)算各種傳感器送來的信息 ,經(jīng)過處理以后,把各個(gè)參數(shù)發(fā)送給各相關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ,執(zhí)行各種預(yù)定的控制功能。

圖1

2總線負(fù)載率對(duì)傳輸穩(wěn)定性影響分析

隨著駕駛性能以及安全等級(jí)的不斷提高，使得對(duì)各類電控系統(tǒng)采集和執(zhí)行的信號(hào)精準(zhǔn)的要求越來越高，導(dǎo)致 ECU之間交互的信息量越來越大，報(bào)文不斷增多，負(fù)載不斷增大。一般情況下，為保證低優(yōu)先級(jí)的報(bào)文傳輸延遲在可接受的時(shí)間范圍內(nèi)，總線利用率不應(yīng)超過30%，當(dāng)負(fù)載率大于38%～40％時(shí)，穩(wěn)定性開始衰減，超過55％后存在影響駕駛性及安全性風(fēng)險(xiǎn)，大于65％時(shí)，穩(wěn)定性衰減加劇，超過98％時(shí)，網(wǎng)絡(luò)將不堪重負(fù)，如圖2所示。

圖2

3高負(fù)載率對(duì)總線的影響

CAN總線本質(zhì)上還是半雙工通訊，就是“單行道”，即一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)候其他節(jié)點(diǎn)無法發(fā)送數(shù)據(jù)。雖然CAN報(bào)文ID有優(yōu)先級(jí)的區(qū)分，但如果高優(yōu)先級(jí)一直占用總線，導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)就無法發(fā)出數(shù)據(jù)，這就是堵塞現(xiàn)象。負(fù)載率高的總線，此現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

擁堵的重要的危害會(huì)發(fā)生報(bào)文競爭，導(dǎo)致仲裁。在仲裁結(jié)束時(shí)，容易產(chǎn)生尖峰脈沖，有導(dǎo)致位翻轉(zhuǎn)的隱患，特別是在容抗較大場(chǎng)合，容易導(dǎo)致位錯(cuò)誤。如圖3所示。

圖3

負(fù)載率過高，總線節(jié)點(diǎn)多，造成總線網(wǎng)線的分布電容很大，體現(xiàn)在下降沿非常緩，如圖4所示，顯性電平回到隱性電平需要的放電時(shí)間加大。對(duì)信號(hào)來說就是會(huì)縮短隱性電平時(shí)間，容易導(dǎo)致位錯(cuò)誤。

圖4

有人會(huì)問CAN總線負(fù)載率必需小于30%嗎？

CAN總線負(fù)載率不一定要小于30%，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，負(fù)載率應(yīng)控制在50％以內(nèi)，有較為完善的網(wǎng)絡(luò)管理策略時(shí)，網(wǎng)段負(fù)載率應(yīng)不超過70%。當(dāng)然負(fù)載率是越低，越能保證實(shí)時(shí)性，但是負(fù)載率太低就無法傳輸足夠的數(shù)據(jù)，這是CAN的一個(gè)問題，在數(shù)據(jù)量大的時(shí)候無法保證實(shí)時(shí)性。一般的說法是30%左右的負(fù)載率是最好的。