在了解 can 網絡之前, 先了解 1 個問題：什么是智能硬件與 ECU？
何為智能硬件，就是包含智能控制單元的硬件。比如發動機，發動機上有一塊兒專門負責控制發動機進氣量、噴油量、排氣量的控制單元，這塊單元相當于發動機的大腦。它具有信號發送、信號接收、參數存儲等基本功能，這個控制單元就是 ECU。

ECU(Electronic ControlUnit）電子控制單元，是汽車專用微機控制器，一個 ECU 一般負責 1 個或多個智能硬件設備。

隨著汽車的發展，車上的智能設備越來越多，也就是說車上的 ECU 也越來越多，如何用一個網絡把這些智能設備的 ECU 全部連接起來并整體協調控制？

這就是 CAN 網絡。

CAN 網絡

CAN(Controller Area Network)控制器局域網絡，CAN 網絡在早期的整車應用中以 BCM(車身控制器)為控制中心，主要是車身零部件(雨刮 / 大燈 / 車窗…)，智能硬件較少，所以早期的正常 CAN 網絡把所有其他的 ECU 全部放在 Other ECU 里邊，如下圖。

每條 CAN 總線一般都是由 2 根線組成的雙絞線構成，一根 can_high，一根 can_low，分別代表高電平和低電平，以下是某條 CAN 總線的模型圖, 一條 CAN 總線上連著 4 個 ECU 控制單元。

一般燃油車的 CAN 網絡可以分成如下 5 條 CAN 總線：

1. PT CAN (PowerTrain CAN ) 動力總成 CAN 總線

PT CAN 總線上一般有以下 ECU：

PT CAN 負責車輛動力，是整車 CAN 網絡信號優先級及信號傳輸速率最高的一條 CAN 總線。

2. CH CAN (Chassis CAN) 底盤控制 CAN 總線

CH CAN 總線上一般有以下 ECU：

CH CAN 負責汽車底盤及 4 個輪子的制動 / 穩定 / 轉向，由于涉及整車制動 / 助力轉向等, 所以其網絡信號優先級也是較高的。

3. Body CAN 車身控制總線

Body CAN 總線上一般有以下 ECU：

Body CAN 負責車身上的一些提高舒適性 / 安全性的智能硬件的管理與控制，其網絡信號優先級較低, 因為以上設備都是輔助設備。

4. Info CAN ( Infomercial CAN ) 娛樂系統總線

Info CAN 總線上一般有以下 ECU：

Info CAN 是輔助可選設備, 所以優先級也是較低的，主要負責車身上的一些提高娛樂性的智能硬件的管理與控制。

5. DiagCAN ( Diagnose CAN ) 診斷控制總線

DiagCAN 總線主要提供遠程診斷功能，只有一個 ECU。

CAN 網絡基本構成單元 ECU 節點，就是車上的智能硬件設備里 ECU 控制單元。比如 ABS（防抱死系統）這個 ECU 是專門用于車輛制動過程中防止車輪被抱死的一套智能設備。當今汽車越豪華，ECU 就越多，智能控制硬件就越多，相對價格就越貴。一般的，一輛車普通的家用轎車都有 25 個左右 ECU。

如下圖，車上某個智能硬件上的 ECU（智能電子控制單元）：

由于車上 ECU 太多，每種 ECU 作用各不相同，信號傳輸速率(波特率)也不一致。為了更加方便管理這些 ECU，我們把以上各類 ECU 按其功能 / 波特率分別布置在 5 條 CAN 總線上。

CAN 網關

CAN 網關或叫汽車網關，因為網關不僅處理 CAN 網絡，還處理 LIN 網絡。

CAN 網關的外形結構：

實際 can 網關大概有六七十個接線 pin 腳，每個接線 pin 腳都有嚴格的定義，要匹配規定好的 can 總線或者開關設備，除了剛才涉及的 10 個 can 線接線口(5 條雙絞線)、2 個電源線接線口，還應包括：定速巡航設備的 8 個接線口、電源管理方面的 3 個接線口、鑰匙開關(或無鑰匙啟動系統)的 5 個接口、腳踏板的 3 個接線口、5 個 LIN 接線 pin 腳、檔位開關的 4 個接線 pin 腳等等。

某些汽車廠商可能有更多新的硬件開關設備，電壓電阻開關設備等也都有對應的接線 pin 腳，且可能預留一些 PIN 腳以備用。

CAN 網關是整個 CAN 網絡的核心，控制著整車 5 條 CAN 總線的各類信號轉發與處理，基本功能包括：

1. 連接不同波特率(傳輸速度)的 CAN 總線 /LIN 總線，以實現 CAN 網絡的網關中繼功能。

2. 診斷報文 / 非診斷報文轉發。

3. 診斷防火墻管理。

4. 節點在線監控。

5. 巡航控制器開關檢測。

6. 腳踏板位置檢測。

7. 網關休眠與喚醒管理。

8. ECU 升級 / 網關升級。

9. 電壓管理。

CAN 網關可以接收任何 CAN 總線（還有 LIN 總線）傳來的不同傳輸速率網絡信號，把這些信號按一定的標準處理后，廣播到整車網絡去，如果有 ECU 訂閱（接收）了這個信號，則 ECU 將解析信號并做相應的處理。

整車所有 ECU 基本是以毫秒級或者微妙級的速度在源源不斷的發送并接收信號，所以網關需要處理并轉發廣播的信號是非常多的且必須要很快處理完的。

實例一、儀表顯示發動機轉速

發動機的轉速信號, 先從 PCAN 的 ECM(發動機引擎控制模塊)節點發出，CAN 網關收到后，網關處理后廣播以 GW_ 開頭的 ECM 信號到其他 4 條 CAN 總線上去。

用 Vehicle Spy 3 CAN 工具查看可以看到以下的信號內容：ECAN 上的儀表（IPK）節點訂閱了發動機轉速信號，則會將這個轉速信號解析，并顯示到儀表盤去；由于以上信號發送頻率太快，比如上圖的 9.94ms/ 次，則你就會看到儀表盤上的轉速指針一直在不停地偏動。
簡略發送圖如下：

實例二、安全帶未扣緊，儀表端報警

安全帶未扣緊需要兩個條件：

1. 車速大于 5

2. 安全帶扣未扣（即無電壓信號）

車速一般是 PCAN 上的 ECM(發動機引擎控制模塊)節點負責信號管理的。安全帶扣這個設備是 BCAN 上的 BCM(負責天窗、車窗、安全帶扣、雨刮等車身零部件設備…) 節點負責信號管理的。

即網關收到 PCAN 上的 ECM 節點發出來的車速信號，并收到了 BCAN 上的 BCM 發出來的安全帶扣電壓值為異常值(比如 0)，CAN 網關統一處理后轉發并廣播以 GW_ 開頭的信號幀，ECAN 上的儀表(IPK)節點訂閱(接收)了 GW_ 開頭的相關安全帶未扣信號幀, 則會解析報警并顯示到儀表盤去。

如果安全帶扣一直未扣緊，則 CAN 網關將一直發送 GW_ 開頭的相關安全帶信號幀，其信號值是安全帶未扣緊，所以車主會聽到一直報警。

直到安全帶扣上，CAN 網關繼續發送安全帶相關的信號，只是這個時候的信號值是安全帶已扣緊，報警將立馬消失。

總結

以上只是兩個簡易的案例，實際上，整車所有 ECU 基本是以毫秒級或者微妙級的速度在源源不斷的發送并接收信號，所以網關需要處理并轉發廣播的信號是非常多的且必須要很快處理完的。

編輯：hfy