車載CAN總線網絡數據訪問及研究意義

汽車是咱們生活中不可缺乏的代步工具，搭載先進的ECU控制單元、高精傳感器、高性能的執行器，並融合現代4G/5G通信與定位網絡技術的智能網聯汽車已經走向了咱們的生活之中。經過TBOX終端實現了車與車、車與互聯網、車與智能交通、車與智慧小區、景區之間的信息傳輸，實現了車載網絡的多融合生態。

我國汽車保有量還在持續不斷的增加，中國也會快速進入到汽車社會與發達國家拉近千人保有量的距離，智能汽車更是獲得飛速的發展，雖然整車銷售略有下滑，可是汽車出行需求一直欠飽和，沒法覆蓋全面。2020年國內智能汽車硬件市場預計規模爲2000億，其中安全系統和自主駕駛相應空間爲1128億、415億。2020年全球智能硬件市場規模可達7000億，以安全系統和自主駕駛爲表明的智能駕駛系統佔半壁江山。

計算機電子通訊技術極大提升了人們的駕乘體驗，信息技術在汽車上的運用愈來愈廣，汽車將愈來愈變得智能。全部與智能相關的，隨之而來的安全問題也愈發突出。若是隨着汽車外部訪問的接口增多，有OBD，有CAN，有網關等。車載總線的開放程度也愈來愈高，博世、維克多、中汽中心、速銳得能夠經過這些接口輕易訪問車載CAN網絡，對CAN網絡的數據進行採集和適配，生成新的DBC文件用於測試及仿真。

目前針對車載CAN總線瞭解的多，實戰的少，基於大數據的智能網聯汽車更是少之又少，平臺和企業對於信息的缺少和監管，顯得掣肘。之前的汽車，車載電子控制單元少，有的就一個ECU，甚至都沒有BCM和更多的電子控制單元，對外的接口極少，非標準化，有的高端車內的CAN總線，又帶一個封閉的內網網關，爲此，針對汽車CAN總線數據採集和利用的企業屈指可數。大部分的企業等着車廠受權，形成了僧多粥少的局面。

經過汽車車載網絡外部接口訪問，例如經過藍牙鏈接、OBD診斷接口、雙絞線的CAN線及總線網關控制器等鏈接到關鍵ECU控制單元，得到對應的消息和數據，又是一項長期，關鍵、核心的，路人皆知但又沒法實施的一項技術服務。不少客戶根本沒法承擔其開發、差旅、工具、裝置的週期和市場，很多的項目，只能看着流產。

所以，研究車載CAN總線網絡的數據信息也是智能汽車信息最關鍵的信息，也是平臺須要、運營須要、製造須要、用戶須要的關鍵信息之一，研究這些汽車網絡信息具備十分重要的行業價值和實踐意義。

目前，針對車載網絡、智能汽車關鍵是後續的數據利用問題，好比如今有基於國密芯片的數據加密，應用於國六柴油車污染治理4G遠程排放管理車載終端H6 (遠程OBD)GB-17691，也能夠在一些輕型廣播認證協議針對汽車CAN總線的數據算法加密，如奇瑞PEPS經過時間與週期加密可實現遠程啓動汽車場景的應用。也能夠由服務器向TBOX等設備按照消息包處理加密，進行數據與設備之間的認證，相互完成認證的控制單元在進行數據傳輸的時候接收這些加密信息，從而進行可靠性極高的數據加密傳輸。

其二，咱們在設計DBC文件的時候，有常常用到一個技術，CAN消息的時間間隔分析，在汽車CAN數據交互傳輸的過程當中，加入一個輕量級的檢測算法，該算法能夠成功監測到毫秒級的消息來源，使數據造成必定結構化，有效保護數據網絡傳輸，產品應用中，實現更高的可靠性，不過，這個成本比較大，就是針對不一樣的車，在軟件開發過程當中會比較消耗研發資源，也是須要長期投入，可是後期收益大。

其三，更牛逼的就是協同檢測算法，基於模型能夠量化數據安全性及每一個CAN ID的保密性、完成性及可用性，有利於實現車載網絡與安全機制融合構建。

行業採用的方法通常都是欲揚先抑，2013年美國***大會兩位開發者***豐田普銳斯和福特翼虎汽車的控制系統，2015兩位***展現用筆記本在幾千米之外控制JEEP Cherokee，2016年也是兩位***對JEEP 自由光下手，成功控制了轉向與剎車，固然，他們後邊都找了份好工做。因而可知，兩人是比較重要的，其實分工來講就是一個軟件一個硬件，在勤勞的中國人裏，軟硬件都懂的人太多了，2人組合的部分人裏，有人有下崗的風險。

國內對智能汽車、智能網聯汽車研究起步較晚，對於智能汽車的信息系統研究應用的成果較少，可是國外也早不到哪裏去，大多數停留在算法模型等基礎研究。可是如今尚未統一的標準，對於行業亂象卻是一個不錯的發展時機，看看誰能跑的出來，誰積累的更多。

電動化、網聯化、智能化、共享化是汽車「新四化」的產業發展趨勢，後續的智能汽車都會變成行駛在道路上的「超級計算機」，他們與交通、環境、人、車等交互，提供高效的智能服務。

傳統的汽車設備中主要是以機械控制爲主，電子控制單元爲輔，機械通過長時間的測試改進，完備性極高，從而以機械控制爲主的汽車安全性能較高。可是人們對溫馨、方便、快捷程度需求，對汽車、外賣、物流等共享經濟的興起，人的出行模式發生了很大的改變。車企也由原來的B to C，轉變成了C to B，電子、計算、通訊等技術大量應用在汽車當中，就連一箇中控屏都要死磕，與手機去爭寵，可見，計算機電子通訊技術極大提升了人們的駕駛體驗，汽車愈來愈智能化。

這些汽車從原有的機械控制走向電子控制，那就產生了更多的ECU電子控制單元，初步估算，2015年寶馬7系統上大約有130來個控制單元，如今應該差很少有150多個了吧。ECU控制單元綜合了各個傳感器的信息進行智能決策，向機械執行器下發指令，好比開關門鎖、開關燈、動力、升窗等。ECU太多，成本就會升高，爲了下降成本，如今又流行域控制器，分紅不一樣的區域，實現模塊化、集約化管理來下降「電控」部分的成本。

可是域控制器發展並不迅速，認證、測試、驗證的週期會拉的比較長，那麼現有的，就是電控愈加達，ECU控制單元越多，那麼一樣，與外部通信就會變得複雜，不一樣的域控制器，對應的就是這個區域的數據，開放數據給中央控制器，爲了實現了中央控制器「讓天下沒有難作的生意」、「免費纔是最貴」的「拿來主義」。

汽車電子控制單元（ECU）在車內網絡中是經過CAN網絡進行相互鏈接的，ECU之間的通訊是經過CAN報文通訊，在車內CAN總線上有留出外部總線接口或者診斷OBD接口，車內還有網關接口，外部的擴展采集數據終端能夠經過這類接口鏈接到車內CAN總線。此外，車內配有藍牙、WIFI等無線通訊模塊，能夠經過無線方式連入CAN網絡。

車載CAN協議採集ECU數據流向及渠道以下圖所示：

一、經過物理OBD接口訪問，適配工做能夠經過車載OBD接口鏈接CAN網絡，採用直連或診斷請求讀取CAN總線上數據包，經過逆向分析CAN報文指令信息與原車實際發生數據作比對，得到汽車車身控制命令或者其餘數據、狀態CAN報文信息，重放相應的CAN報文控制指令，使汽車執行相應的功能，好比在鑰匙狀態下打開車門鎖，實現遠程、附近的解鎖控制。可是有很多的汽車ECU已經休眠，有的須要發送一些數據幀先喚醒汽車總線。

二、經過短距離訪問CAN接口。適配工做能夠經過藍牙、WIFI、5G、車載信息系統單元、遠程信息終端、射頻這些傳輸接口接入到CAN網絡，向CAN網絡發送指令。

三、經過長距離無線訪問接口進行適配。經過5G網絡和雲服務，秒傳秒連對車進行實時操做，將數據採集爲遠程數據，因爲低延時的特色。後續均可以經過5G網絡實時採集汽車數據，並對汽車實現控制，好比開燈、開門、開空調，甚至前進轉向，經過高級的智能網關，鏈接到電信運營商，接入遠程平臺，實現控制汽車。

智能汽車、無人駕駛都須要這一領域的技術，做爲汽車研究，也不開汽車CAN總線數據。不然，整車控制策略就沒法得以實現，汽車運營平臺就沒法針對車型作全生命週期的數字化管理，汽車金融風險控制領域就沒法保證他們的汽車資產安全，對於技術發展來講，如今數字化時代，數據是產業的石油和生命，不會去幹高射炮打蚊子的蠢事。不然，醫者整死一直小白鼠是分分鐘的事。