淺析總線技術在汽車電氣系統(tǒng)中的應用分析

付強（沈陽華晨專用車有限公司,沈陽110044）

淺析總線技術在汽車電氣系統(tǒng)中的應用分析

付強
（沈陽華晨專用車有限公司,沈陽110044）

摘要：隨著科技的飛速發(fā)展，汽車裝備日趨完善，汽車的電子化、網(wǎng)絡化是現(xiàn)代汽車發(fā)展的重要標志，它不僅是融性能、時尚和舒適于一體的機械杰作，同時也是電氣控制系統(tǒng)的精品。在汽車發(fā)展領域，傳統(tǒng)的接線技術的基礎上逐漸延伸出了CAN總線、LIN總線、MOST總線和FlexRay總線等技術，在汽車電器中實現(xiàn)了充分的應用，本文將簡要介紹這些總線技術并重點介紹CAN總線的特點。

關鍵詞：總線;電氣系統(tǒng);汽車??

伴隨著汽車裝備日益電子化，車身需要承載越來越多的電子部件、電氣控制設備、傳感器及各類執(zhí)行裝置的安放，比一般的機械要多出額外的通訊和計算能力功能，也對車內(nèi)的電氣布線提出了更嚴峻的考驗。如何才能在合理布置的前提下盡量減少布線的數(shù)量，同時又能滿足車載電氣的流暢運行，既是對成本的衡量，也是提升汽車制造水平的重要標志。傳統(tǒng)的布線技術采用的是點對點的單一通訊方式，已經(jīng)不再適合當前汽車電子化的發(fā)展趨勢，各類總線技術于是應運而生。

1CAN總線技術

傳統(tǒng)的布線技術會導致龐大的布線系統(tǒng)，點對點的聯(lián)系方式使得傳統(tǒng)汽車的導線長度可以達到兩千米左右，涉及的電氣節(jié)點高達一千五，如果沿用傳統(tǒng)的布線技術這種導線長度還將以每十年翻一倍的速度增長，多而粗大的導線進一步縮減了汽車的可用空間，降低系統(tǒng)的可靠性和維修效率。隨著人們對汽車信號實時交互的需求加強，提升信號效率、擴充子系統(tǒng)兼容性成為最大的問題。

CAN總線技 術即控制器局域網(wǎng)絡技術（ControllerAreaNetwork），最初是由德國的BOSCH公司開發(fā)的一種串行通信協(xié)議，目的是將汽車電控模塊（ECU）間的數(shù)據(jù)交換變得更為合理和流暢。CAN總線包括導線、控制器、收發(fā)器和兩個終端電阻，共四個部分，收發(fā)器可以接收和發(fā)送網(wǎng)絡上共享的信息，控制器負責對收到和發(fā)送出去的的信號進行翻譯，兩個終端電阻分別裝在兩個控制單元內(nèi),當終端電阻出現(xiàn)故障時,可以通過產(chǎn)生變化電壓的反射，阻止CAN總線信號生效。

CAN總線是目前唯一擁有國際標準的現(xiàn)場總線，作為一種具有革命性意義的開發(fā)技術，最大的應用優(yōu)點是實現(xiàn)了多主方式的工作模式，CAN總線系統(tǒng)在網(wǎng)絡通訊過程中采用二進制數(shù)字信息,每條信息都由開始域、狀態(tài)域、空位、檢查域、數(shù)據(jù)域、安全域、確認域和結束域八個部分組成。CAN總線上的任意一節(jié)點都可以在不需要站點地址的情況下，隨時向同一網(wǎng)絡上的其他節(jié)點發(fā)送和接受信息，通信方式十分自由自主。同時CAN網(wǎng)絡上的信息可以劃分優(yōu)先等級，滿足車主的人性化交互需求，對于車輛的舒適性來說十分重要。

CAN總線技術相對于傳統(tǒng)布線技術來說，不僅在成本上縮減了汽車信號線束的長度和插件的數(shù)量，而且在用戶體驗上滿足了通信距離和通訊時間的需求。如果汽車改用CAN技術，平均能減少300只插件和一米長的線束，且擴大了材質(zhì)的選擇范圍，雙絞線、同軸電纜或光纖均可以成為CAN總線的傳輸材質(zhì)。CAN總線的直接通訊距離可達一萬米，速率可達1M每秒，將車載電氣的信息傳輸時間大大縮短，且傳輸信息采用了短幀結構，每幀都包含CRC校驗或者其他檢錯措施,大大降低了車輛在電氣運行中受干擾率和數(shù)據(jù)出錯的概率。

目前，汽車使用CAN總線構建車內(nèi)網(wǎng)絡的重點在于，需要針對具體的車型開發(fā)ECU的硬件和應用層的軟件。

2LIN總線技術

LIN總線技術即局部互聯(lián)網(wǎng)絡技術（LocalInterconnectNetwork），最初是由大眾、寶馬、沃爾沃等歐洲汽車制造商，及摩托羅拉等電子零件供應商共同開發(fā)的一款串行通訊協(xié)議，目的是降低車載網(wǎng)絡的材料及裝配成本。LIN總線的采用對象主要是功能較為單一的局部網(wǎng)絡系統(tǒng)，例如：轉(zhuǎn)向定時速度控制、電動車窗控制、電動座椅調(diào)節(jié)、雨刮器控制、后視鏡、車燈控制等。這些部位控制相對精度較低，誤差苛求相對寬松，可以在此環(huán)節(jié)盡量節(jié)省成本。

LIN這一局部網(wǎng)絡系統(tǒng)可以通過網(wǎng)關與CAN網(wǎng)絡互通。相比于其他總線技術，其采用的連線只有1根，信息傳輸速度相對較低，平均速度僅為20KB每秒，但是相應的抗干擾性較強。

3MOST總線技術

MOST總線技術即面向媒體的系統(tǒng)傳輸技術（Media-orientedsystemstransport），顧名思義就是適應汽車多媒體系統(tǒng)需要的總線技術。最初是由寶馬公司、戴姆勒克萊斯勒（DaimlerChrysler）公司、Harman/Becker公司（音響系統(tǒng)制造商）和OasisSiliconSystems公司聯(lián)合開發(fā)的一款通訊協(xié)議技術。

MOST總線技術主要負責將車載DVD、汽車音響、車載導航儀等電氣集成在一起傳輸移動圖像，其傳輸信息為以幀為分割的數(shù)據(jù)包，每幀信息包括控制數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)和流數(shù)據(jù)三種數(shù)據(jù)信息。

4FlexRay總線技術

FlexRay總線技術最初由戴姆勒克萊斯勒公司推出，已經(jīng)成為同類產(chǎn)品的基準，屬于目前領先的汽車設計領域未來的發(fā)展和研究技術之一。FlexRay總線技術具有靈活性、高速、通信時間確定和雙通道冗余等優(yōu)秀特點。

CAN總線已經(jīng)在車載網(wǎng)絡中得到了廣泛的應用,而FlexRay總線由于其獨特的優(yōu)化特性,吸引了汽車設計及行內(nèi)研究人員的普遍關注,已經(jīng)成為下一代車載系統(tǒng)的優(yōu)先推廣技術，將在未來很多年內(nèi)，引導整個汽車電子產(chǎn)品控制結構的發(fā)展方向。

FlexRay總線技術設計來源于更高端的汽車使用需求，如數(shù)據(jù)傳輸更快、數(shù)據(jù)通信更靈活、容錯運算更科學、拓撲選擇更全面等。相比較于CAN總線技術，F(xiàn)lexRay數(shù)據(jù)速率最大可達到10M，總數(shù)據(jù)速率可達到20M每秒，是CAN的20倍。除此之外，F(xiàn)lexRay可通過硬件實現(xiàn)完全復制網(wǎng)絡配置，并進行進度監(jiān)測，支持總線、星型和混合拓撲等多種靈活方式。

目前市面上運用的FlexRay總線技術應用的例子包括：線控操作轉(zhuǎn)向－典型的是使用電子控制單元；(ABS)-包括車輛穩(wěn)定控制(VSC)和車輛穩(wěn)定助手（VSA）。

參考文獻：

[1]陳揚，劉曙，龍志強．基于CAN總線的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)研究［J］．測控技術，2000.