汽車總線系統(tǒng)初探

孫樂(lè)春

（長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校汽車運(yùn)用學(xué)院，長(zhǎng)春 130013）

汽車總線系統(tǒng)初探

孫樂(lè)春

（長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校汽車運(yùn)用學(xué)院，長(zhǎng)春 130013）

本文闡述總線系統(tǒng)的發(fā)展背景及優(yōu)點(diǎn)、總線系統(tǒng)發(fā)展歷史、常見(jiàn)類型、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等內(nèi)容，為深入了解總線系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

總線系統(tǒng)；總線系統(tǒng)類型；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1 汽車總線系統(tǒng)發(fā)展背景

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)汽車的要求不斷提高，這些要求包括車輛的駕駛性能、舒適性、主動(dòng)安全與被動(dòng)安全性能、便捷性能、個(gè)性化等方面。微控制器技術(shù)在車輛上的應(yīng)用極好地滿足了現(xiàn)代社會(huì)的需求，并且微控制器技術(shù)在車輛上得到了廣泛的應(yīng)用，例如發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)、自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)等。如果仍按照傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的布線方式連接各微控制器，則會(huì)導(dǎo)致以下后果：線束會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)，越來(lái)越粗；汽車成本越來(lái)越高；故障概率越來(lái)越高；故障檢修難度越來(lái)越大。所以傳統(tǒng)的布線方法已不能夠滿足汽車電子技術(shù)的發(fā)展。汽車總線技術(shù)就是在這樣的背景下發(fā)展起來(lái)的。

2 汽車總線系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

采用總線技術(shù)后，車輛上的電子設(shè)備與裝置相互連接形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，稱為車載網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了信息的共享。這樣既減少了線束，又可以更好地控制和協(xié)調(diào)汽車的各個(gè)系統(tǒng)，使車輛性能達(dá)到最佳?？偨Y(jié)起來(lái)，總線系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）減少線束，部分線束變細(xì)，節(jié)省車內(nèi)空間，并節(jié)約了制造成本；（2）車輛傳感器共享，可以實(shí)現(xiàn)控制器和執(zhí)行器的就近原則，減少線束長(zhǎng)度，單個(gè)線束所承載的功能增加；（3）減少了車輛的裝配時(shí)間；（4）車輛功能增加或減少，可以通過(guò)軟件來(lái)改變，增加了車輛的開(kāi)發(fā)余地；（5）提高了車輛的可靠性。

車門控制很好地體現(xiàn)了總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，如圖1所示：

圖1a 車門控制：45根線 9個(gè)插頭

圖1b 車門控制：17根線 9個(gè)插頭

3 汽車總線系統(tǒng)發(fā)展歷史

1983年，豐田汽車公司首先在汽車上應(yīng)用了光纜車門控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息通信。

1983年，德國(guó)博世公司開(kāi)始開(kāi)了汽車總線系統(tǒng)，后來(lái)這種總線系統(tǒng)被命名為CAN總線系統(tǒng)，這也是目前應(yīng)為較為廣泛的汽車總線系統(tǒng)。

1992年，奔馳公司率先將CAN總線技術(shù)應(yīng)用在汽車上。

由于總線系統(tǒng)解決了車輛上眾多電子設(shè)備之間的信號(hào)傳輸問(wèn)題，總線系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，應(yīng)用也越來(lái)也廣泛。下面簡(jiǎn)要介紹總線系統(tǒng)在大眾汽車上發(fā)展情況。

1997年，大眾公司首次在PASSAT的舒適系統(tǒng)上采用了傳送速率為62.5Kbit/s的CAN總線技術(shù)。

1998年，PASSAT和GOLF的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上增加了CAN總線，傳送速率為500Kbit/s。

2000年，大眾公司在PASSAT和GOLF采用了帶有網(wǎng)關(guān)的第二代CAN總線。

2001年，大眾公司提高了總線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將舒適系統(tǒng)CAN宗新提高到100Kbit/s。

2002年，大眾公司在新PQ24平臺(tái)上使用帶有車載網(wǎng)絡(luò)控制單元的第三代CAN總線。

2003年，大眾公司在新PQ35平臺(tái)上使用五重結(jié)構(gòu)的CAN總線系統(tǒng)，并且出現(xiàn)了單線的LIN-BUS。

4 汽車總線系統(tǒng)類型

為了為方便研究和設(shè)計(jì)應(yīng)用，美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)SAE車輛網(wǎng)絡(luò)委員會(huì)按系統(tǒng)的復(fù)雜程度、信息量、必要的動(dòng)作響應(yīng)速度、可靠性要求等，將汽車車載網(wǎng)絡(luò)劃分為A，B，C，D，E五類。各類網(wǎng)絡(luò)所采用總線是有所不同的，主要的總線類型有LIN總線、CAN總線、MOST總線等。

4.1 LIN總線

LIN總線主要用在A類網(wǎng)絡(luò)中，用于智能傳感器與執(zhí)行器的控制，比如雨刮電機(jī)檔位控制，空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制，制冷劑溫度與壓力傳感器信息的檢測(cè)等。LIN總線主要有以下特點(diǎn)：（1）傳輸速度較低，最高傳輸速度不超過(guò)20Kbit/s；（2）單線傳遞。信息傳輸采用一根傳輸線；（3）主從控制。LIN總線中控制單元有主控制單元與從控制單元之分；（4）成本較低。

4.2 CAN總線

CAN總線主要用在B類、C類、E類網(wǎng)絡(luò)中，用于車輛舒適系統(tǒng)控制、動(dòng)力系統(tǒng)控制、安全系統(tǒng)等系統(tǒng)。比如說(shuō)中控門鎖系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)等。CAN總線主要有以下特點(diǎn)：（1）傳輸速度較高。舒適系統(tǒng)中信息傳遞速度可以達(dá)到100Kbit/s，動(dòng)力系統(tǒng)中信息傳輸速度可以達(dá)到500Kbit/s；（2）雙絞線傳遞。由于車輛上電子設(shè)備較多，電磁干擾較強(qiáng)，CAN總線采用雙絞線傳遞信息，可以有效地降低信息傳輸中的干擾；3）廣播原理。CAN總線系統(tǒng)中，控制單元無(wú)主從之分，一個(gè)控制單元發(fā)出信息其余控制單元均可接受該信息。

4.3 MOST總線系統(tǒng)

MOST總線主要用在D類網(wǎng)絡(luò)中，用于多媒體信息系統(tǒng)。比如收音機(jī)、導(dǎo)航、車載電視等電子設(shè)備的信息傳遞。MOST總線主要以下特點(diǎn)：（1）傳輸速度較快。傳輸?shù)男畔⒁话銥橐纛l信息，文本信息，視頻信息等；（2）光纜傳輸。傳輸信號(hào)的形式為光波，受電磁干擾影響小，信號(hào)抗干擾的能力較強(qiáng)；（3）環(huán)形結(jié)構(gòu)?？刂茊卧孜蚕噙B，環(huán)狀結(jié)構(gòu)連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，信息傳輸時(shí)效性好。

5 汽車總線系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

總線系統(tǒng)中微控制器之間相互連接的方式，稱為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2a 總線型

圖2b 星型

圖2c 環(huán)形

總線結(jié)構(gòu)適合短距離的傳輸，應(yīng)用較為廣泛，例如速騰轎車；星型結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，一般用局部系統(tǒng)中，例如寶馬安全系統(tǒng)；環(huán)形結(jié)構(gòu)采用了光纖傳遞，典型代表為奧迪信息娛樂(lè)系統(tǒng)。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著電子技術(shù)發(fā)展，總線系統(tǒng)在車輛的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，掌握總線系統(tǒng)的知識(shí)是很有必要的。本文概述了總線系統(tǒng)的發(fā)展背景、優(yōu)點(diǎn)、發(fā)展歷史、類型、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等內(nèi)容，為以后深入了解總線系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

[1]張軍，董長(zhǎng)興.《汽車總線系統(tǒng)檢修》[K].2010.

[2]魯植雄.《汽車CAN總線故障診斷圖解》[K].2008.