隨著汽車消費(fèi)者對(duì)汽車的安全性舒適性和智能化的要求越來越高，汽車總線技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。汽車使用車載總線系統(tǒng)可以簡化線束的數(shù)量、實(shí)現(xiàn)智能化信息交互，控制單元全部通過網(wǎng)絡(luò)總線系統(tǒng)進(jìn)行連接和傳輸，各ECU單元之間隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)信息共享，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置以及車速。

汽車總線ECU分布

目前，汽車上普遍采用的汽車總線有局部互聯(lián)協(xié)議LIN和控制器局域網(wǎng)CAN，正在發(fā)展中的汽車總線技術(shù)還有高速容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議FlexRay、用于汽車多媒體和導(dǎo)航的MOST總線以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)兼容的藍(lán)牙、無線局域網(wǎng)等無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

本文主要介紹四種主流的車用總線：CAN總線、LIN總線、FlexRay總線、MOST總線和車載以太網(wǎng)。

車載總線類型

1、CAN總線

控制器局域網(wǎng)總線（CAN，Controller Area Network）是一種用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的串行通訊協(xié)議總線，可以使用雙絞線來傳輸信號(hào)，是世界上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。

CAN協(xié)議用于汽車中各種不同元件之間的通信，以此取代昂貴而笨重的配電線束，CAN協(xié)議的特性包括完整性的串行數(shù)據(jù)通訊、提供實(shí)時(shí)支持、傳輸速率高達(dá)1Mb/s、同時(shí)具有11位的尋址以及檢錯(cuò)能力。

CAN總線由德國Bosch公司在80年代最先提出，最初動(dòng)機(jī)是為了解決現(xiàn)代汽車中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷增加的信號(hào)線。

CAN總線系統(tǒng)原理

CAN總線特點(diǎn)

2、LIN總線

LIN(Local Interconnect Network)總線是針對(duì)汽車分布式電子系統(tǒng)而定義的一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，是對(duì)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)等其它汽車多路網(wǎng)絡(luò)的一種補(bǔ)充，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制，LIN的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)(例如CAN總線)提供輔助功能。

LIN聯(lián)盟成立于1999年，并發(fā)布了LIN01.0版本。最初的成員有奧迪、寶馬克萊斯勒、摩托羅拉、博世、大眾和沃爾沃等。LIN主要用于車內(nèi)分布式電控系統(tǒng)，尤其是面向智能傳感器或執(zhí)行器的數(shù)字化通訊場合。主要應(yīng)用于電動(dòng)門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制。

LIN總線在汽車中的應(yīng)用

LIN總線特點(diǎn)

3、FlexRay總線

FlexRay是一種用于汽車的高速、可確定性的、具備故障容錯(cuò)能力的總線技術(shù)，它將事件觸發(fā)和時(shí)間觸發(fā)兩種方式相結(jié)合，具有高效的網(wǎng)絡(luò)利用率和系統(tǒng)靈活性特點(diǎn)，可以作為新一代汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)絡(luò)。

FlexRay總線是由寶馬、飛利浦、飛思卡爾和博世等公司共同制定的一種新型通信標(biāo)準(zhǔn)，專為車內(nèi)聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計(jì)，采用基于時(shí)間觸發(fā)機(jī)制，具有高帶寬、容錯(cuò)性能好等特點(diǎn)，在實(shí)時(shí)性、可靠性和靈活性方面具有一定的優(yōu)勢。

FlexRay可以應(yīng)用在無源總線和星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，也可以應(yīng)用在兩者的組合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。這兩種拓?fù)渚С蛛p通道ECU，這種ECU集成多個(gè)系統(tǒng)級(jí)功能，以節(jié)約生產(chǎn)成本并降低復(fù)雜性。雙通道架構(gòu)提供冗余功能，并使可用帶寬翻了一番。每個(gè)通道的最大數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到10Mbps。

FlexRay在汽車總線中的應(yīng)用

FlexRay總線特點(diǎn)

4、MOST總線

MOST (Media Oriented System Transport)面向媒體的系統(tǒng)傳輸總線，表示“多媒體傳輸系統(tǒng)”。是一種以通信協(xié)議為基礎(chǔ)的汽車多媒體信息傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其采用光纖線或雙絞線作為物理傳輸介質(zhì)，是一種專門針對(duì)車內(nèi)使用而開發(fā)的、服務(wù)于多媒體應(yīng)用的數(shù)據(jù)總線技術(shù)。

寶馬、奔馳、別克和SMSC于1998年以德國民法合伙人的方式成立了MOST合作組織，之后奧迪很快也加入了該組織MOST合作組織成立后便致力于協(xié)議的快速標(biāo)準(zhǔn)化工作，并迅速地將實(shí)際系統(tǒng)搭載于汽車上。

MOST傳輸協(xié)議由分割成幀的數(shù)據(jù)塊組成，每一幀包含流數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。MOST總線利用光脈沖傳輸數(shù)據(jù)，采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，在環(huán)形總線內(nèi)只能朝著一個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)。

基于MOST總線的車載娛樂系統(tǒng)

MOST總線特點(diǎn)

5、車載以太網(wǎng)

車載以太網(wǎng)通過以太網(wǎng)技術(shù)將汽車內(nèi)部電子單元互聯(lián)互通，車載以太網(wǎng)技術(shù)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)只需要通過單對(duì)非屏蔽雙絞線就能夠?qū)崿F(xiàn)每秒100兆比特更有甚者達(dá)到了每秒1吉比特的速率，并且符合汽車領(lǐng)域提出的功耗小、電磁輻射小、可靠性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)要求。

以太網(wǎng)（Ethernet）最早由Xerox（施樂）公司創(chuàng)建，1980年由DEC（美國數(shù)字設(shè)備公司）、Intel（英特爾公司）和Xerox三家公司聯(lián)合開發(fā)成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。

車載以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)：以太網(wǎng)是應(yīng)用最為廣泛的局域網(wǎng)，包括標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)（10Mbit/s）、快速以太網(wǎng)（100Mbit/s）和10G以太網(wǎng)（10Gbit/s）等。目前在汽車上使用的是數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbit/s的IEEE 802.3u標(biāo)準(zhǔn)。

車載以太網(wǎng)整車架構(gòu)

車載以太網(wǎng)的特點(diǎn)：

靈活開放性大：相較于傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)的架構(gòu)是靈活性極高的星形連接，為各鏈路提供了每秒100兆的專項(xiàng)帶寬；

可擴(kuò)展性強(qiáng)：以太網(wǎng)是一種擴(kuò)展性能好的帶寬，可對(duì)信息進(jìn)行遠(yuǎn)程處理，將車載系統(tǒng)作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來滿足“重用性”與“互操作性”的要求；

性價(jià)比高：以太網(wǎng)具有顯著的開放性、成熟性等優(yōu)勢，在汽車領(lǐng)域中使用也有利于節(jié)約整體應(yīng)用成本。

汽車電子化程度是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志，而汽車電子技術(shù)的提升也帶動(dòng)了總線技術(shù)的發(fā)展。針對(duì)于越來越復(fù)雜的汽車電子設(shè)備，傳感器，控制器，接口等，需要更高要求的帶寬，車內(nèi)外的通信速率明顯大幅度提高，未來以太網(wǎng)優(yōu)勢決定了其應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為必然趨勢。