淺析總線技術在汽車電氣系統中的應用分析

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：隨著科技的飛速發展，汽車裝備日趨完善，汽車的電子化、網絡化是現代汽車發展的重要標志，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的精品。在汽車發展領域，傳統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;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。傳統的布線技術采用的是點對點的單一通訊方式，已經不再適合當前汽車電子化的發展趨勢，各類總線技術于是應運而生。

1CAN總線技術

傳統的布線技術會導致龐大的布線系統，點對點的聯系方式使得傳統汽車的導線長度可以達到兩千米左右，涉及的電氣節點高達一千五，如果沿用傳統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、擴充子系統兼容性成為最大的問題。

CAN總線技 術即控制器局域網絡技術（ControllerAreaNetwork），最初是由德國的BOSCH公司開發的一種串行通信協議，目的是將汽車電控模塊（ECU）間的數據交換變得更為合理和流暢。CAN總線包括導線、控制器、收發器和兩個終端電阻，共四個部分，收發器可以接收和發送網絡上共享的信息，控制器負責對收到和發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,當終端電阻出現故障時,可以通過產生變化電壓的反射，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場總線，作為一種具有革命性意義的開發技術，最大的應用優點是實現了多主方式的工作模式，CAN總線系統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。CAN總線上的任意一節點都可以在不需要站點地址的情況下，隨時向同一網絡上的其他節點發送和接受信息，通信方式十分自由自主。同時CAN網絡上的信息可以劃分優先等級，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。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據出錯的概率。

目前，汽車使用CAN總線構建車內網絡的重點在于，需要針對具體的車型開發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網絡技術（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的一款串行通訊協議，目的是降低車載網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絡系統，例如：轉向定時速度控制、電動車窗控制、電動座椅調節、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，可以在此環節盡量節省成本。

LIN這一局部網絡系統可以通過網關與CAN網絡互通。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傳輸技術（Media-orientedsystemstransport），顧名思義就是適應汽車多媒體系統需要的總線技術。最初是由寶馬公司、戴姆勒克萊斯勒（DaimlerChrysler）公司、Harman/Becker公司（音響系統制造商）和OasisSiliconSystems公司聯合開發的一款通訊協議技術。

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據包，每幀信息包括控制數據、分組數據和流數據三種數據信息。

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的優先推廣技術，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：線控操作轉向－典型的是使用電子控制單元；(ABS)-包括車輛穩定控制(VSC)和車輛穩定助手（VSA）。

參考文獻：

[1]陳揚，劉曙，龍志強．基于CAN總線的數據通訊系統研究［J］．測控技術，2000.