CAN通信的無(wú)線(xiàn)化

工程車(chē)輛的遠(yuǎn)程監(jiān)控

近年來(lái)，各大汽車(chē)制造商為了對(duì)應(yīng)車(chē)輛的自動(dòng)、舒適、駕駛、車(chē)輛管理上的網(wǎng)絡(luò)通信，投入大量成本開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)通信車(chē)輛。這些服務(wù)需要將車(chē)輛所搭載的各種傳感器和攝像頭影像信息或行駛信息，通過(guò)與云端服務(wù)聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但基本的速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、制動(dòng)和故障信息等行駛信息則是通過(guò)一種叫作CAN(Controller Area Network)的通信方式，在車(chē)內(nèi)的各控制器(ECU:Electronic Control Unit)之間進(jìn)行交互。

不僅僅是乘用車(chē)輛，包括建筑機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械等屬于“工程車(chē)輛”范疇的車(chē)輛也大都采用基于CAN通信的車(chē)內(nèi)控制通信。在這一市場(chǎng)中，如何在建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)和農(nóng)地高效地運(yùn)行車(chē)輛以提高生產(chǎn)效率尤為重要。因此，各車(chē)輛制造商都希望能夠通過(guò)自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程操作、車(chē)輛保養(yǎng)作業(yè)的高效化、基于運(yùn)行信息分析的預(yù)防維護(hù)等方法來(lái)提高生產(chǎn)效率。

而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要基于無(wú)線(xiàn)通信的運(yùn)行數(shù)據(jù)收集和遠(yuǎn)程控制。但是，與以通常的無(wú)線(xiàn)設(shè)備為對(duì)象的常規(guī)公司環(huán)境相比，工程車(chē)輛使用無(wú)線(xiàn)設(shè)備的通信條件和安裝環(huán)境存在顯著的差異，因此，CAN通信的無(wú)線(xiàn)化需要采取特別的應(yīng)對(duì)措施。

CAN通信與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通信的區(qū)別

CAN通訊而言，即使是CAN 2.0B規(guī)格，其通信速度最高也只有1.0Mbps。其數(shù)據(jù)通常以29bit/幀的幀率進(jìn)行收發(fā)。另一方面，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)等的IP通信則是以幾十～幾百M(fèi)bps速度的進(jìn)行交互，收發(fā)數(shù)據(jù)約為1,500bit/幀，對(duì)數(shù)據(jù)體積遠(yuǎn)大于CAN的通信進(jìn)行了優(yōu)化。

基于所針對(duì)的通信速度和數(shù)據(jù)體積的差異，單純將CAN幀一個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)換為IP幀的話(huà)，效率極其低下(好比用大桶運(yùn)少量的水)。

CAN·無(wú)線(xiàn)轉(zhuǎn)換的優(yōu)化

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要使低效率的CAN·無(wú)線(xiàn)/IP通信轉(zhuǎn)換變得有效率，需要進(jìn)行優(yōu)化，將細(xì)分的CAN幀加工、匯總成適合IP通信的形式。這一作業(yè)可通過(guò)在無(wú)線(xiàn)裝置內(nèi)部將CAN幀緩沖至適合IP通信的數(shù)據(jù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。

這一緩沖不僅能實(shí)現(xiàn)“寬頻帶無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通信的靈活運(yùn)用”，在使用TCP/IP通信時(shí)還能得到“通過(guò)提升數(shù)據(jù)重新發(fā)送效率減輕通信延遲”和“降低無(wú)線(xiàn)終端側(cè)的通信負(fù)荷/減少發(fā)熱”等附帶效果。尤其對(duì)于防塵防水的高密封性工程車(chē)輛的部品而言，減少發(fā)熱是必須條件之一。

通信距離的延長(zhǎng)·延遲的應(yīng)對(duì)

CAN的無(wú)線(xiàn)化用途可分為兩種。一種為，以通信數(shù)據(jù)的可靠性為最優(yōu)先的控制應(yīng)用領(lǐng)域。在控制應(yīng)用領(lǐng)域一般采用遇錯(cuò)重新發(fā)送的TCP通信協(xié)議。但，根據(jù)周邊環(huán)境和通信距離，會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)重新發(fā)送時(shí)的等待現(xiàn)象和延遲現(xiàn)象。另一種應(yīng)用在監(jiān)視領(lǐng)域。此領(lǐng)域，相比數(shù)據(jù)的完整性，更需要避免通信距離的延長(zhǎng)和延遲導(dǎo)致的PC、平板電腦等的監(jiān)視軟件端的通信中斷。這種情況下，適合采用無(wú)出錯(cuò)重新發(fā)送的UDP。

通過(guò)采用與用途相符的IP通信方式，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程應(yīng)用所使用的平板電腦、智能手機(jī)終端的高效運(yùn)用。

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影像信息的優(yōu)化

將多個(gè)攝像頭的影像匯總成1組進(jìn)行傳輸，以減少數(shù)據(jù)量。根據(jù)周邊的無(wú)線(xiàn)環(huán)境和通信速度的變化，自動(dòng)更改影像幀率(fps)和影像畫(huà)質(zhì)是一種有效的應(yīng)對(duì)手段。

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PC·平板電腦應(yīng)用

對(duì)于車(chē)輛的遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，通常會(huì)采用筆記本、平板電腦或智能手機(jī)等移動(dòng)終端。這些終端設(shè)備便于獲取、便于遠(yuǎn)程監(jiān)控、且操作應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境也十分完善。但另一方面，這些設(shè)備的無(wú)線(xiàn)通信功能針對(duì)的是常規(guī)的辦公環(huán)境和Wi-Fi熱點(diǎn)下的使用。所以重點(diǎn)放在優(yōu)化產(chǎn)品的電池和節(jié)能問(wèn)題上。

要在無(wú)線(xiàn)CAN通信中穩(wěn)定使用終端設(shè)備，需要使移動(dòng)終端側(cè)的無(wú)線(xiàn)通信功能也能穩(wěn)定工作。在這一點(diǎn)上，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題有“通信瞬間停止、停頓(無(wú)線(xiàn)模塊的休眠)”、“經(jīng)常會(huì)搜索周邊的其他接入點(diǎn)(背景掃描)”等。對(duì)于一般的Web閱覽和電子郵件收發(fā)，完全不會(huì)產(chǎn)生任何影響的毫秒級(jí)動(dòng)作延遲，在對(duì)延遲要求極高的CAN通信方面則會(huì)成為非常嚴(yán)重的問(wèn)題。

通過(guò)移動(dòng)終端設(shè)備的操作系統(tǒng)，想對(duì)這種設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)變更是比較困難的。因此需要在車(chē)輛應(yīng)用端將終端的無(wú)線(xiàn)功能始終維持在最佳的狀態(tài)。

與使用的應(yīng)用相匹配的選擇

在市售移動(dòng)終端上使用CAN通信的無(wú)線(xiàn)應(yīng)用時(shí)，可選擇無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(即Wi-Fi)和藍(lán)牙這兩種選項(xiàng)。

無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)高速通信、大容量通信、多終端的同時(shí)通信等。是多個(gè)CAN信道和高負(fù)荷CAN通信(1,000fps以上)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)化、或在多個(gè)移動(dòng)終端使用、與影像成組進(jìn)行通信的最佳通信方式。此外，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以使用無(wú)線(xiàn)干擾性較低的5GHz頻段。

另一方面，藍(lán)牙的通信速度雖不如無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，但因?yàn)槠鋵?duì)1對(duì)1配對(duì)通信的優(yōu)化，可方便地進(jìn)行設(shè)置和使用。此外，他還具備跳頻功能，所以它的抗無(wú)線(xiàn)干擾性更強(qiáng)；而且無(wú)線(xiàn)終端的功耗比無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)低，因此其工作時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)。

可通信距離方面，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)為幾十米～100米左右，藍(lán)牙則為幾米～十米左右，因此可根據(jù)使用目標(biāo)應(yīng)用的位置與車(chē)輛之間的距離遠(yuǎn)近，來(lái)選擇合適的無(wú)線(xiàn)方式。
※支持Class1的產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)相當(dāng)?shù)募s100m距離的通信，但移動(dòng)終端側(cè)也需要是支持Class1的產(chǎn)品。

總結(jié)

CAN通信的無(wú)線(xiàn)化，需要根據(jù)CAN通信和IP通信的區(qū)別來(lái)選擇無(wú)線(xiàn)設(shè)備。同時(shí)移動(dòng)終端應(yīng)用上也要設(shè)計(jì)進(jìn)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定通信的機(jī)制，從而達(dá)到整體的優(yōu)化。另外，選擇與所使用的應(yīng)用匹配的無(wú)線(xiàn)方式也很重要。

今后，在移動(dòng)通信領(lǐng)域，以高速、低延遲通信為特點(diǎn)的5G服務(wù)即將開(kāi)始投入運(yùn)營(yíng)。但仍存在可使用區(qū)域和品質(zhì)水平、通信費(fèi)用等大量課題。實(shí)現(xiàn)普及還需要時(shí)間。有鑒于此，針對(duì)車(chē)輛等室外使用的產(chǎn)品、應(yīng)用而言，結(jié)合了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、藍(lán)牙、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(LTE/5G)的使用手段將繼續(xù)成為主流。

關(guān)聯(lián)產(chǎn)品

GDM-3250

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影像支持 串口·CAN／無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)網(wǎng)橋
室外應(yīng)用的框體設(shè)計(jì)
支持4合1的攝像多視角影像
（本產(chǎn)品目前僅在日本有售，如果您想購(gòu)買(mǎi)，歡迎致電silex中國(guó)。）

CDS-2150

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以工程車(chē)輛為對(duì)象的 CAN／無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)網(wǎng)橋
將CAN數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換·發(fā)送·記錄至無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng) ，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)控的效率提升（本產(chǎn)品目前僅在日本有售，如果您想購(gòu)買(mǎi)，歡迎致電silex中國(guó)。）

關(guān)聯(lián)信息

工業(yè)

工廠(chǎng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工業(yè)機(jī)械的網(wǎng)絡(luò)化是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率最大化的核心關(guān)鍵。針對(duì)要求實(shí)時(shí)性和活動(dòng)設(shè)備的穩(wěn)定連接性的市場(chǎng)，silex提供以無(wú)線(xiàn)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò)解決方案。

詳細(xì)信息

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋是可將現(xiàn)有的搭載有線(xiàn)局域網(wǎng)的產(chǎn)品輕松連入無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)環(huán)境的產(chǎn)品。

審核編輯 黃宇