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汽车四大总线技术详解

发布时间:2024-03-24  
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我们最熟悉的汽车总线是CAN，对于LIN和Flexray大家或许还有点陌生。那么接下来，就为大家介绍一下这四种汽车总线。


车用总线就是车载网络中底层的车用设备或车用仪表互联的通信网络。目前，有四种主流的车用总线：CAN总线、LIN总线、FlexRay总线和MOST总线。

用一张表格来说明各种总线的区别



一、汽车总线的诞生

汽车总线的诞生离不开汽车电子的发展。汽车电子化的程度也被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。传统的汽车电子大多采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系，这样必然会形成庞大的布线系统。据统计，一辆采用传统布线方法的高档汽车中，其导线长度可达2000米，电气节点可达1500个，而且该数字大约每10年就将增加1倍。



这进一步加剧了粗大的线束与汽车上有限的可用空间之间的矛盾。无论从材料成本还是工作效率看，传统布线方法都不能适应现代汽车的发展。另外，为了满足各电子系统的实时性要求，须对汽车公共数据(如发动机转速、车轮转速、节气门踏板位置等信息)实行共享，而每个控制单元对实时性的要求又各不相同。因此，传统的电气网络已无法适应现代汽车电子系统的发展，于是新型汽车总线技术便应运而生。



二、CAN总线

CAN总线又称作汽车总线，全称为“控制器局域网(Controller Area Network)”，是一种能有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络。它将各个单一的控制单元以某种形式(多为星形)连接起来，形成一个完整的系统。

CAN总线最早是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通讯协议。现今在汽车电子系统中已得到广泛应用，成为欧洲汽车制造业的主体行业标准，代表着汽车电子控制网络的主流发展趋势。



世界上很多著名的汽车制造厂商，如Volkswagen(大众)、Benz(奔驰)、BMW(宝马)、Porsche(保时捷)、Rolls.Royce(劳斯莱斯)等公司都已经采用CAN总线来实现汽车内部控制系统的数据通信。


三、LIN总线

LIN是由摩托罗拉(Motorola)与奥迪(Audi)等知名企业联手推出的一种新型低成本的开放式串行通讯协议，主要用于车内分布式电控系统，尤其是面向智能传感器或执行器的数字化通讯场合。主要应用于电动门窗、座椅调节、灯光照明等控制。

典型的LIN网络的节点数可以达到12个。以门窗控制为例，在车门上有门锁、车窗玻璃开关、车窗升降电机、操作按钮等，只需要1个LIN网络就可以把它们连为一体。而通过CAN网关，LIN网络还可以和汽车其他系统进行信息交换，实现更丰富的功能。目前LIN已经成为国际标准，被大多数汽车制造商和零部件生产商所接受。

LIN相对于CAN的成本节省主要是由于采用单线传输、硅片中硬件或软件的低实现成本和无需在从属节点中使用石英或陶瓷谐振器。这些优点是以较低的带宽和受局限的单宿主总线访问方法为代价的。

LIN包含一个宿主节点和一个或多个从属节点。所有节点都包含一个被分解为发送和接收任务的从属通讯任务，而宿主节点还包含一个附加的宿主发送任务。在实时LIN中，通讯总是由宿主任务发起的。



四、Flexray总线

FlexRay总线是由宝马、飞利浦、飞思卡尔和博世等公司共同制定的一种新型通信标准，专为车内联网而设计，采用基于时间触发机制，具有高带宽、容错性能好等特点，在实时性、可靠性和灵活性方面具有一定的优势。

Flexray是一种用于汽车的高速的、可确定性的，具备故障容错能力的总线技术，它将事件触发和时间触发两种方式相结合，具有高效的网络利用率和系统灵活性特点，可以作为新一代汽车内部网络的主干网络。

Flexray可以应用在无源总线和星形网络拓扑结构中，也可以应用在两者的组合拓扑结构中。这两种拓扑均支持双通道ECU，这种ECU集成多个系统级功能，以节约生产成本并降低复杂性。双通道架构提供冗余功能，并使可用带宽翻了一番。每个通道的最大数据传输率达到10Mbps。目前Flexray主要应用于事关安全的线控系统和动力系统，在宝马的高端车上有应用。

宝马公司在07款X5系列车型的电子控制减震器系统中首次应用了FlexRay技术。此款车采用基于飞思卡尔的微控制器和恩智浦的收发器，可以监视有关车辆速度、纵向和横向加速度、方向盘角度、车身和轮胎加速度及行驶高度的数据，实现了更好的乘坐舒适性以及驾驶时的安全性和高速响应性，此外还将施加给轮胎的负荷变动以及底盘的振动均减至最小。　



五、MOST总线

MOST 是一种专门针对车内使用而开发的、服 务于多媒体应用的数据总线技术。MOST 表示“多媒体传输系统”。

自从宝马7系列汽车首次采用MOST(面向媒体的系统传输总线)技术以来，近几年该技术的普及速度突飞猛进，实现实时传输声音、视频，以满足高端汽车娱乐装置的需求；可以用在车载摄像头等行车系统

MOST总线特点：

（1）　保证低成本的条件下，可以达到24. 8 Mbit/s的数据传输速度。

（2）　无论是否有主控计算机都可以工作。

（3）　支持声音和压缩图像的实时处理。

（4）　支持数据的同步和异步传输。

（5）　发送/接收器嵌有虚拟网络管理系统。

（6）　支持多种网络连接方式，提供MOST设备标准，方便、简洁地应用系统界面。

（7）　通过采用MOST，不仅可以减轻连接各部件的线束的质量、降低噪声，而且可以减轻系统开发技术人员的负担，最终在用户处实现各种设备的集中控制。

（8）　光纤网络不会受到电磁辐射干扰与搭铁环的影响。



MOST总线网络应于多媒体

各控制单元之间通过一个环形数据总线连接，该总线只向一个方向传输数据，这意味着一个控制单元总是拥有2根光纤，一根用于发射机，另一根用于接收机。



MOST总线采用环形网络结构

光导纤维插头：光纤使用专门的光学插头与控制单元连接。插头上的一个信号方向箭头表明(至接收机的)输入端，插头外壳形成与控制单元的连接。光信号通过由光导纤维导线和光导插头进入控制单元或传往下一个总线用户。



MOST总线控制单元结构示意图

控制单元电源模块：由电气插头送入的电再由内部供电装置分送到各个部件，这样就可单独关闭控制单元内某一部件，从而降低了静态电流。

收发单元一光导发射器(FOT)：该装置由一个光电二极管和一个发光二极管构成，到达的光信号由光电二极管转换成电压信号后传至MOST收发机。

MOST收发器：MOST收发器由发射机和接收机两个部件组成。

控制单元(ECU)：控制单元(ECU)的内部有一个微处理器，用于操纵控制单元的所有基本功能。

专用部件：这些部件用于控制某些专用功能，如CD播放机和收音机调谐器。



MOST总线光纤拉线图

MOST 总 线利用光脉冲传输数据。MOST 总线采用环形 结构。在环形总线内只能朝着一个方向传输数据。

MOST的传输技术近似于公众交换式电话网络（Public Switched Telephone Network；PSTN），有着数据信道（Data Channel）与控制信道（Control Channel）的设计定义，控制信道即用来设定如何使用与收发数据信道。一旦设定完成，资料就会持续地从发送处流向接收处，过程中不用再有进一步的封包处理程序，将运作机制如此设计，最适合用于实时性音讯、视讯串流传输。

MOST在制订上完全合乎ISO/OSI的7层数据通讯协议参考模型，而在网线连接上MOST采用环状拓朴，不过在更具严苛要求的传控应用上，MOST也允许改采星状（亦称放射状）或双环状的连接组态，此外每套MOST传控网络允许最多达64个的装置（节点）连接。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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