付強(qiáng)（沈陽(yáng)華晨專(zhuān)用車(chē)有限公司,沈陽(yáng)110044）

淺析總線技術(shù)在汽車(chē)電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

付強(qiáng)
（沈陽(yáng)華晨專(zhuān)用車(chē)有限公司,沈陽(yáng)110044）

摘要：隨著科技的飛速發(fā)展，汽車(chē)裝備日趨完善，汽車(chē)的電子化、網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)展的重要標(biāo)志，它不僅是融性能、時(shí)尚和舒適于一體的機(jī)械杰作，同時(shí)也是電氣控制系統(tǒng)的精品。在汽車(chē)發(fā)展領(lǐng)域，傳統(tǒng)的接線技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸延伸出了CAN總線、LIN總線、MOST總線和FlexRay總線等技術(shù)，在汽車(chē)電器中實(shí)現(xiàn)了充分的應(yīng)用，本文將簡(jiǎn)要介紹這些總線技術(shù)并重點(diǎn)介紹CAN總線的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：總線;電氣系統(tǒng);汽車(chē)??

伴隨著汽車(chē)裝備日益電子化，車(chē)身需要承載越來(lái)越多的電子部件、電氣控制設(shè)備、傳感器及各類(lèi)執(zhí)行裝置的安放，比一般的機(jī)械要多出額外的通訊和計(jì)算能力功能，也對(duì)車(chē)內(nèi)的電氣布線提出了更嚴(yán)峻的考驗(yàn)。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(shí)又能滿足車(chē)載電氣的流暢運(yùn)行，既是對(duì)成本的衡量，也是提升汽車(chē)制造水平的重要標(biāo)志。傳統(tǒng)的布線技術(shù)采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單一通訊方式，已經(jīng)不再適合當(dāng)前汽車(chē)電子化的發(fā)展趨勢(shì)，各類(lèi)總線技術(shù)于是應(yīng)運(yùn)而生。

1CAN總線技術(shù)

傳統(tǒng)的布線技術(shù)會(huì)導(dǎo)致龐大的布線系統(tǒng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的聯(lián)系方式使得傳統(tǒng)汽車(chē)的導(dǎo)線長(zhǎng)度可以達(dá)到兩千米左右，涉及的電氣節(jié)點(diǎn)高達(dá)一千五，如果沿用傳統(tǒng)的布線技術(shù)這種導(dǎo)線長(zhǎng)度還將以每十年翻一倍的速度增長(zhǎng)，多而粗大的導(dǎo)線進(jìn)一步縮減了汽車(chē)的可用空間，降低系統(tǒng)的可靠性和維修效率。隨著人們對(duì)汽車(chē)信號(hào)實(shí)時(shí)交互的需求加強(qiáng)，提升信號(hào)效率、擴(kuò)充子系統(tǒng)兼容性成為最大的問(wèn)題。

CAN總線技 術(shù)即控制器局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ControllerAreaNetwork），最初是由德國(guó)的BOSCH公司開(kāi)發(fā)的一種串行通信協(xié)議，目的是將汽車(chē)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(dǎo)線、控制器、收發(fā)器和兩個(gè)終端電阻，共四個(gè)部分，收發(fā)器可以接收和發(fā)送網(wǎng)絡(luò)上共享的信息，控制器負(fù)責(zé)對(duì)收到和發(fā)送出去的的信號(hào)進(jìn)行翻譯，兩個(gè)終端電阻分別裝在兩個(gè)控制單元內(nèi),當(dāng)終端電阻出現(xiàn)故障時(shí),可以通過(guò)產(chǎn)生變化電壓的反射，阻止CAN總線信號(hào)生效。

CAN總線是目前唯一擁有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，作為一種具有革命性意義的開(kāi)發(fā)技術(shù)，最大的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了多主方式的工作模式，CAN總線系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通訊過(guò)程中采用二進(jìn)制數(shù)字信息,每條信息都由開(kāi)始域、狀態(tài)域、空位、檢查域、數(shù)據(jù)域、安全域、確認(rèn)域和結(jié)束域八個(gè)部分組成。CAN總線上的任意一節(jié)點(diǎn)都可以在不需要站點(diǎn)地址的情況下，隨時(shí)向同一網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送和接受信息，通信方式十分自由自主。同時(shí)CAN網(wǎng)絡(luò)上的信息可以劃分優(yōu)先等級(jí)，滿足車(chē)主的人性化交互需求，對(duì)于車(chē)輛的舒適性來(lái)說(shuō)十分重要。

CAN總線技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)布線技術(shù)來(lái)說(shuō)，不僅在成本上縮減了汽車(chē)信號(hào)線束的長(zhǎng)度和插件的數(shù)量，而且在用戶體驗(yàn)上滿足了通信距離和通訊時(shí)間的需求。如果汽車(chē)改用CAN技術(shù)，平均能減少300只插件和一米長(zhǎng)的線束，且擴(kuò)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(dá)一萬(wàn)米，速率可達(dá)1M每秒，將車(chē)載電氣的信息傳輸時(shí)間大大縮短，且傳輸信息采用了短幀結(jié)構(gòu)，每幀都包含CRC校驗(yàn)或者其他檢錯(cuò)措施,大大降低了車(chē)輛在電氣運(yùn)行中受干擾率和數(shù)據(jù)出錯(cuò)的概率。

目前，汽車(chē)使用CAN總線構(gòu)建車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)在于，需要針對(duì)具體的車(chē)型開(kāi)發(fā)ECU的硬件和應(yīng)用層的軟件。

2L(zhǎng)IN總線技術(shù)

LIN總線技術(shù)即局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（LocalInterconnectNetwork），最初是由大眾、寶馬、沃爾沃等歐洲汽車(chē)制造商，及摩托羅拉等電子零件供應(yīng)商共同開(kāi)發(fā)的一款串行通訊協(xié)議，目的是降低車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的材料及裝配成本。LIN總線的采用對(duì)象主要是功能較為單一的局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，例如：轉(zhuǎn)向定時(shí)速度控制、電動(dòng)車(chē)窗控制、電動(dòng)座椅調(diào)節(jié)、雨刮器控制、后視鏡、車(chē)燈控制等。這些部位控制相對(duì)精度較低，誤差苛求相對(duì)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(luò)系統(tǒng)可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)與CAN網(wǎng)絡(luò)互通。相比于其他總線技術(shù)，其采用的連線只有1根，信息傳輸速度相對(duì)較低，平均速度僅為20KB每秒，但是相應(yīng)的抗干擾性較強(qiáng)。

3MOST總線技術(shù)

MOST總線技術(shù)即面向媒體的系統(tǒng)傳輸技術(shù)（Media-orientedsystemstransport），顧名思義就是適應(yīng)汽車(chē)多媒體系統(tǒng)需要的總線技術(shù)。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(kāi)發(fā)的一款通訊協(xié)議技術(shù)。

MOST總線技術(shù)主要負(fù)責(zé)將車(chē)載DVD、汽車(chē)音響、車(chē)載導(dǎo)航儀等電氣集成在一起傳輸移動(dòng)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(shù)

FlexRay總線技術(shù)最初由戴姆勒克萊斯勒公司推出，已經(jīng)成為同類(lèi)產(chǎn)品的基準(zhǔn)，屬于目前領(lǐng)先的汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展和研究技術(shù)之一。FlexRay總線技術(shù)具有靈活性、高速、通信時(shí)間確定和雙通道冗余等優(yōu)秀特點(diǎn)。

CAN總線已經(jīng)在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用,而FlexRay總線由于其獨(dú)特的優(yōu)化特性,吸引了汽車(chē)設(shè)計(jì)及行內(nèi)研究人員的普遍關(guān)注,已經(jīng)成為下一代車(chē)載系統(tǒng)的優(yōu)先推廣技術(shù)，將在未來(lái)很多年內(nèi)，引導(dǎo)整個(gè)汽車(chē)電子產(chǎn)品控制結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。

FlexRay總線技術(shù)設(shè)計(jì)來(lái)源于更高端的汽車(chē)使用需求，如數(shù)據(jù)傳輸更快、數(shù)據(jù)通信更靈活、容錯(cuò)運(yùn)算更科學(xué)、拓?fù)溥x擇更全面等。相比較于CAN總線技術(shù)，F(xiàn)lexRay數(shù)據(jù)速率最大可達(dá)到10M，總數(shù)據(jù)速率可達(dá)到20M每秒，是CAN的20倍。除此之外，F(xiàn)lexRay可通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)完全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置，并進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)測(cè)，支持總線、星型和混合拓?fù)涞榷喾N靈活方式。

目前市面上運(yùn)用的FlexRay總線技術(shù)應(yīng)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(chē)輛穩(wěn)定控制(VSC)和車(chē)輛穩(wěn)定助手（VSA）。

參考文獻(xiàn)：

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