在过去的几年里，树荫下的机械师可以简单地诊断和修理自己的汽车。
我小时候花了很多时间和父亲一起在我们自己的车上工作——交换零件、调整时间、操纵燃料混合物、修理刹车——应有尽有。 他在二战时曾是一名航空机械师，并在一家工厂当了 32 年的电工。
今天，即使是那样广泛的背景可能还不够。 这种工作需要更多的技术复杂性和计算机知识。
您的汽车已不仅仅是一种机械交通工具——它是一个极其复杂的计算机系统。 事实上，您的汽车甚至可以包含一组沿总线网络架构链接的计算机节点。 这些节点称为电子控制单元 (ECU)，总线拓扑称为控制器局域网 (CAN)。
电子控制单元
ECU 是控制当今汽车电气系统的设备的通用术语。 ECU的种类很多，功能也各不相同。 一些高度工程化的汽车可能包含多达 100 个 ECU。 它们执行各种功能，包括：
发动机控制。
传输控制。
刹车控制。
速度辅助。
停车辅助。
自动气候控制。
牵引控制。
防抱死制动系统控制。
汽车制造商之间的命名法可能不同。 管理发动机的 ECU 称为发动机控制模块 (ECM) 或发动机控制单元 (ECU)。 这种重复使用 ECU 来指代通用电子控制单元或特定发动机控制模块可能会造成混淆。 通常，发动机控制模块和控制变速器的单元组合在称为动力总成控制模块 (PCM) 的 ECU 中。 许多人将 ECM 或 PCM 视为汽车的“中央处理器 (CPU)”。
事实上，安装在汽车各处的各种 ECU 执行不同的操作，并作为汽车网络架构中的独立节点发挥作用。 而这仅仅是个开始！ （有关现代汽车中发现的技术的更多信息，请查看有关自动驾驶汽车的此功能，“这些自动驾驶汽车是否为我们的世界做好了准备？”）并思考有多少此类技术已被用于推出的模型中 线条！）
制造商在改进和推进其车辆技术方面追求雄心勃勃的目标。 现在，ECU 和相关系统的使用导致了向所谓的“激光雷达”或“激光雷达”的新的巨变，其中复杂的传感器组帮助车辆“看到”周围的事物，以实施车道 偏离警告、自动制动和上述其他功能。
汽车制造商还通过生物识别系统和尖端控制系统创新驾驶员与车辆的通信方式，从而淘汰方向盘和钥匙点火装置。
ECU 使这些改进过程自动化并实时实施。 在闭环系统中，多个传感器从网络收集信息并向执行器发送命令，执行器提供获得最佳结果所需的干预。 传感器的输出告诉系统汽车在做什么； 然后输入新指令进行必要的修正。 ECU 利用传感器提供的信息，例如：
发动机冷却液温度传感器。
空气温度传感器。
歧管绝对压力传感器。
质量空气流量传感器。
怠速空气控制器。
曲轴传感器。
凸轮轴传感器。
氧传感器。
爆震传感器。
ECU的组件包括模数转换器、数模转换器、信号调节器、通信芯片、仪表组和智能传感器。 可能以模拟形式出现的信息可以转换为数字形式以进行电子处理。 所有这些数据都沿着称为控制器局域网的总线拓扑发送。
控制器区域网络
这实际上是一个数字计算机网络，可以与整个汽车的各种 ECU 进行通信。 每个 ECU 节点在与车辆的机械和电气组件连接时处理信息的输入和输出。 诸如环境温度、冷却剂温度、气流和加速位置等输入被处理并被驱动为燃料喷射、点火正时、涡轮增压等。 CAN 网络提供了一个连续的反馈回路。
可以将 CAN 协议栈比作 OSI 模型的两个较低层。 OSI 物理层与 CAN 模型中的三个物理层相关联。 数据链路层与 CAN 中的逻辑链路控制 (LLC) 和媒体访问控制 (MAC) 层相似。 您可以在 ISO 11898-1:2015 – 道路车辆 – 控制器局域网 (CAN) 中找到有关该技术的更多信息。
Controller Area Network 总线由 Robert Bosch GmbH 于 1983 年推出。每个 CAN 节点包括一个微控制器、一个 CAN 控制器和一个 CAN 收发器。 CAN 是一种基于消息的协议，它使用 11 位标识符（标准格式）或 29 位标识符（具有 18 位额外位的扩展格式）。 CAN 总线组件包括硬件和软件（实际上是固件），它们实际上可以通过额外的芯片或软件命令进行调整和修改。
CAN 使用类似于以太网协议中的 CSMA/CD 的仲裁过程来调节流量。 在车辆技术中，CAN 可以通过其他方法进行补充，例如使用 TDMA 并以每秒 10 兆位运行的 Flexray，或单线串行网络协议本地互连网络 (LIN)。 已经有人考虑用以太网替换 Flexray，这将提供一些显着的优势。 CAN 总线是被称为车载诊断 (OBD) 的技术认可的五种协议标准之一。
车载诊断（OBD）
OBD-II 在 1996 年取代了原来的 OBD。最初的目标是管理排放以满足政府法规，新标准已经发展到包括许多功能。 作为数字诊断，OBD-II 使用大型代码数据库，您可以在 www.troublecodes.net 上找到该数据库。 例如，代码 P0171 是通用动力系统代码，意思是“系统太稀”。 五位代码以这种方式表示：
[Alpha] – 区域（车身、底盘、动力总成、U – 网络）
# – 制造商代码
＃ – 系统
# – 具体问题
# – 具体问题
您可以通过多种方式从车辆中提取 OBD-II 代码。 大多数汽车配件商店都会推出一种设备，该设备可插入仪表板下方的计算机端口。 或者您可以自己获得扫描仪工具并按照 Wikihow 的说明阅读代码。 您甚至可以使用合适的电缆、笔记本电脑和专用软件侵入汽车的计算机。 一些图形界面可以让您深入了解汽车电脑的内部工作原理。 请注意，您可能进行的任何黑客攻击均由您自行承担风险，汽车制造商或本网站不推荐这样做！ （要了解车辆中的云连接，请参阅车辆云计算：明天的高科技汽车。）
结论
我们说过你的车是一台电脑。 更准确地说，你的汽车实际上是由复杂网络中的多台计算机组成的。 新型汽车中的微处理器可以提供复杂的发动机控制、高级诊断、新的安全或舒适功能，甚至可以减少布线。 这种最先进的汽车计算带来了巨大的优势——但有些人会说，家庭汽车维修的简单性早已不复存在。
当我小时候和父亲一起工作时，我从未想过在汽车修理方面我的理解力可以与他相提并论。 现在我想知道这些年作为网络工程师的经历是否适用于此。
我也想知道汽车需要多长时间才能具备自我意识——就像电视剧《霹雳游侠》中大卫·哈塞尔霍夫的汽车 KITT 一样。
你不能停止进步。
