ACU 与基础执行器的交互协议,如硬线,CAN通讯

204 次阅读

本文最后更新于 2026年6月18日。

在自动驾驶与底盘控制系统中,ACU(Autonomous Driving Control Unit,自动驾驶控制单元)底盘执行器(如电子转向 iEPS、电子制动 iBooster/EMB) 之间的交互是确保车辆安全行驶的核心。

根据响应速度、可靠性和冗余需求,它们通常采用以下两种主要的交互协议:


1. CAN 总线通讯 (Controller Area Network)

这是目前最主流的数字化交互方式,具有数据量大、多节点布线简单的特点。

  • 通讯内容

    • 控制指令:ACU 向执行器发送期望值,如转向角(Steering Angle)、制动压力(Brake Pressure)或电机扭矩。

    • 状态反馈:执行器实时回传当前角度、实际压力、工作模式、故障码(DTC)以及生命值信号(Alive Counter)。

  • 信号校验:为了功能安全(ISO 26262),通常会使用 CRC 校验Rolling Counter,防止信号被篡改或丢失。

  • 物理特性:采用差分信号,抗干扰能力强。现代架构多采用 CAN-FD,其速率可达 5Mbps,能够容纳更多的安全冗余信息。


2. 硬线连接 (Hardwired Connection)

硬线主要用于高等级冗余极速响应的场景。即便在软件系统崩溃或总线堵塞的情况下,硬线依然能保证物理连接的可靠性。

  • PWM 信号 (Pulse Width Modulation)

    • 常用于简单的执行控制,例如通过占空比来调节阀门的开度或电机的功率。
  • 模拟/数字信号 (Analog/Digital)

    • 唤醒信号:ACU 通过高低电平硬线直接唤醒处于休眠状态的执行器。

    • 反馈信号:如制动踏板开关信号,不经过总线直接进 ACU,确保毫秒级的响应。

  • 硬连线互锁 (Interlock):用于紧急切断,当 ACU 检测到严重硬件错误时,通过硬线直接切断执行器电源或拉低使能信号。


3. 两种方式的对比

特性 CAN/CAN-FD 通讯 硬线 (Hardwired)
信息密度 高(可传输复杂协议、诊断、多维参数) 低(通常仅限单路信号或开关量)
响应速度 毫秒级(受总线负载影响) 纳秒/微秒级(物理延迟极低)
布线成本 低(两根线串联多个设备) 高(一对一连接,线束笨重)
容错性 依赖协议校验,存在软件失效风险 物理结构简单,不易受软件死机影响
典型应用 路径跟踪控制、诊断信息传输 紧急制动(AEB)触发、系统唤醒、硬冗余位

总结与演进

随着 E/E 架构(电子电气架构) 向中央计算平台演进,ACU 与执行器之间正逐渐引入 车载以太网 (Automotive Ethernet) 来处理更大带宽的数据,但在底盘安全域,CAN-FD 与硬线备份 依然是目前最为稳固的“黄金组合”。