汽車電氣系統(tǒng)中總線技術的應用分析

楊文

【摘 要】在汽車的電氣系統(tǒng)當中，總線技術有效的應用實現了車載電氣系統(tǒng)自動化功能。因此，總線技術越來越被人們得到關注。因此，本文首先對汽車電氣系統(tǒng)內的總線技術形成以及發(fā)展進行了分析，接著對CAN、LIN、MOST以及FlexRay四類總線技術深入進行了研究，并且對總線技術未來發(fā)展方向進行了闡述。

【關鍵詞】總線技術；汽車電氣系統(tǒng)；應用

一、汽車電氣系統(tǒng)中總線技術形成以及發(fā)展分析

在汽車電氣系統(tǒng)內，總線為信號線集合，也就是汽車當中電腦系統(tǒng)傳輸車當中子系統(tǒng)的信號[1]。它主要作用是對電子信號進行描述，進而讓不一樣子信號間可以更好的傳輸，最后能夠存在通訊的功能?？偩€技術有利于提升通訊的質量，但是，人們在總線技術方面往往存在比較高的期望值。汽車總線技術開始應用到了高端汽車當中，然而，已經在大眾汽車當中進行了廣泛普及。隨著信息技術以及網絡技術的不斷發(fā)展，在汽車電氣系統(tǒng)內總線技術還存在比較多的提升空間。

目前，常常應用的總線技術含有CAN、LIN、MOST和FlexRay。盡管汽車總線技術存在比較多的種類，各個總線技術都存在自身的優(yōu)點，但是，全能性的總線技術還未曾形成。汽車的電氣系統(tǒng)總線技術未來發(fā)展的方向為高精確度、高速度以及低成本。汽車電氣系統(tǒng)的總線技術盡管不為汽車配置重要的組成部分。但是，隨著人們對互聯網越來越依靠，總線技術有著比較大的發(fā)展市場[2]。

二、汽車電氣系統(tǒng)中總線技術的應用

（一）CAN總線技術

CAN是控制器局域網技術的英文縮寫，其是汽車電氣系統(tǒng)中總線技術中的一種。該技術起源于德國，其優(yōu)點是高速完成各個電子系統(tǒng)控制模塊之間的數據通訊，并且穩(wěn)定性極高。CAN總線由四個部分構成，分別是導線、控制器、收發(fā)器以及終端電阻（兩個終端電阻），每個部分都有自己的功能和作用。導線主要用于電信號的傳輸，控制其用于翻譯發(fā)送和接收到的信號，收發(fā)器用于網絡信息的接受和發(fā)送，終端電阻與信號生效息息相關。如果電阻障礙，則總線信號無法生存。通常情況下，兩個電阻分別放在終端的控制單元中，為了避免電阻出現故障，要巧妙設計汽車內的電氣結構以保護電阻正常工作[3]。

CAN總線技術具有很多優(yōu)點。第一，傳統(tǒng)的汽車總線技術一般都是點對點信息傳輸，所以車內的傳輸線路比較多，相對來說汽車內部的結構比較復雜。較之傳統(tǒng)的總線技術而言，CAN總線技術既能夠完成數據傳輸，又能夠持續(xù)優(yōu)化總線系統(tǒng)。所以，CAN總線技術應用于汽車電氣系統(tǒng)之后，縮短了連接線長度，減少了插件的數量，從而降低了汽車成本。車載電氣系統(tǒng)中電路簡單則整潔性和安全性都會大幅度提升。第二，CAN總線達到了國際標準，并且能夠實現多主方式的工作模式。CAN總線系統(tǒng)在網絡通訊過程中采用二進制數字信息，每條信息都由開始域、狀態(tài)域、空位、檢查域、數據域、安全域、確認域和結束域八個部分組成。其自主性表現為不限制站點地址，并且向節(jié)點發(fā)送或者接收信息時間具有任意性，即隨時隨地可以向著目標節(jié)點進行信息傳輸。第三，CAN總線技術對網絡信息進行了優(yōu)化分級，可以根據車主的需要來選擇傳輸信息內容。這種總線技術就增加了人機交互需求，可以根據車主的需要來進行個性化設計。第四，CAN總線技術傳播速度非?？臁鬏斔俣雀哌_1M/秒，并且傳播信息結構為短幀結構，可以提高精確度，降低數據出錯概率。

（二）LIN總線技術

LIN是局部互聯網絡技術的因為縮寫，也是較為常見的汽車電氣系統(tǒng)總線技術。局域網總線技術最初是摩托羅拉和大眾以及寶馬等公司協(xié)商創(chuàng)造出的通訊協(xié)議。該協(xié)議的宗旨是減少車載網絡材料和車載通訊設備的成本，后來則廣泛應用于各個品牌的汽車當中。局域網總線技術對應用對象有一定要求，其只能夠應用在功能相對簡單的局域網系統(tǒng)中。因為簡單的網絡系統(tǒng)對精確度要求不高，所以相應總線技術的成本也不會太高。例如，轉向定時速度控制、電動車窗控制、電動座椅調節(jié)、雨刮器控制、后視鏡、車燈控制等都應用了局域網總線技術。

LIN局域網總線技術具有很多優(yōu)點，同時也有一些缺點。第一，LIN局域網總線技術的優(yōu)點是抗干擾性能力非常強，可以有效對抗干擾信號，正確傳輸和處理信息。第二，摩托羅拉等公司也創(chuàng)造了其他可以與CAN總線技術連接的技術，由于LIN技術可以降低導線成本，也顯著降低了汽車成本。鑒于局域網總線技術的這個優(yōu)點，其具有良好的發(fā)展前景。第三，LIN總線技術的主要缺點是速度過慢，現在均速為20KB/秒。這是由于其連接線只有一根的系統(tǒng)結構決定的?？傊?，LIN總線技術要進一步完善和優(yōu)化，揚長避短，將自己的優(yōu)點發(fā)揮到機制，同時也通過設計方案和設備材質更換等方式來弱化技術缺陷。因此，LIN總線技術的發(fā)展方向是在降低成本的基礎上實現傳輸速度的提升，爭取占領大眾汽車總線技術市場。與此同時，LIN總線技術要向著國際標準化方向發(fā)展。CAN已經成為了總線技術中的行業(yè)標準，LIN要盡可能向著標準化靠攏，為日后實現技術聯合和對接奠定基礎。

（三）MOST總線技術

MOST是面向媒體的系統(tǒng)傳輸的英文縮寫，該傳輸協(xié)議基于光導纖維，其作用是控制汽車內電腦中的多媒體軟件。另外，MOST總線技術也可以對車內的多媒體硬件結構進行一定程度的控制。通常情況下，車載多媒體軟件是靠互聯網流量支持的，總線技術的穩(wěn)定性對傳輸速度和質量有重要影響。現階段，車載多媒體在20MB/秒的速度下可以正常使用，MOST總線技術基本可以滿足這一需要。隨著大眾對生活品質要求的提升和互聯網技術的成熟，MOST總線技術的優(yōu)良性能備受青睞，在豪車中的應用日漸廣泛。

MOST總線技術的顯著優(yōu)點是可以豐富車載多媒體系統(tǒng)，提高車內娛樂設備水平，充分利用互聯網資源，最大限度地實現了汽車電氣系統(tǒng)的現代化和個性化。MOST總線技術當下對于高檔品牌汽車和房車非常重要，也是日后大眾汽車總線技術的發(fā)展方向?？傊?，MOST總線技術提高汽車內文化娛樂活動水平，這對于緩解疲勞駕駛和提高房車旅行質量有重要意義。

（四）FlexRay總線技術

FlexRay總線技術最初由戴姆勒克萊斯勒公司推出，已經成為同類產品的基準，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總線已經在車載網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研究人員的普遍關注，已經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，引導整個汽車電子產品控制結構的發(fā)展方向。FlexRay總線技術設計來源于更高端的汽車使用需求，如數據傳輸更快、數據通信更靈活、容錯運算更科學、拓撲選擇更全面等。相比較于CAN總線技術，FlexRay數據速率最大可達到10M，總數據速率可達到20M每秒，是CAN的20倍。除此之外，FlexRay可通過硬件實現完全復制網絡配置，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。

三、結語

綜上所述，當下常見的汽車電氣系統(tǒng)總線技術有CAN總線技術、LIN總線技術、MOST總線技術以及FlexRay總線技術。這些總線技術都具有各自優(yōu)勢和不足，在長期的優(yōu)化和完善過程中各項技術都在趨于完善。隨著大眾對汽車品質和生活舒適度要求的升高，總線技術還將會有更大的突破和進展。因此，相關總線技術的研究人員要持續(xù)關注車載電氣系統(tǒng)結構設計、材料發(fā)展和互聯網技術，汽車生產商之間也要強強聯合以促進總線技術的發(fā)展和創(chuàng)新。

【參考文獻】

[1]錢慧君.總線技術在汽車電氣系統(tǒng)中的應用研究[J].電子制作，2015（07）.

[2]付強.淺析總線技術在汽車電氣系統(tǒng)中的應用分析[J].山東工業(yè)技術，2015（09）.

[3]孟憲超.現場總線技術在汽車檢測線上的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2017（02）.