汽車電氣系統(tǒng)中總線技術(shù)的應(yīng)用分析

楊文

【摘 要】在汽車的電氣系統(tǒng)當(dāng)中，總線技術(shù)有效的應(yīng)用實現(xiàn)了車載電氣系統(tǒng)自動化功能。因此，總線技術(shù)越來越被人們得到關(guān)注。因此，本文首先對汽車電氣系統(tǒng)內(nèi)的總線技術(shù)形成以及發(fā)展進(jìn)行了分析，接著對CAN、LIN、MOST以及FlexRay四類總線技術(shù)深入進(jìn)行了研究，并且對總線技術(shù)未來發(fā)展方向進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】總線技術(shù)；汽車電氣系統(tǒng)；應(yīng)用

一、汽車電氣系統(tǒng)中總線技術(shù)形成以及發(fā)展分析

在汽車電氣系統(tǒng)內(nèi)，總線為信號線集合，也就是汽車當(dāng)中電腦系統(tǒng)傳輸車當(dāng)中子系統(tǒng)的信號[1]。它主要作用是對電子信號進(jìn)行描述，進(jìn)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。總線技術(shù)有利于提升通訊的質(zhì)量，但是，人們在總線技術(shù)方面往往存在比較高的期望值。汽車總線技術(shù)開始應(yīng)用到了高端汽車當(dāng)中，然而，已經(jīng)在大眾汽車當(dāng)中進(jìn)行了廣泛普及。隨著信息技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，在汽車電氣系統(tǒng)內(nèi)總線技術(shù)還存在比較多的提升空間。

目前，常常應(yīng)用的總線技術(shù)含有CAN、LIN、MOST和FlexRay。盡管汽車總線技術(shù)存在比較多的種類，各個總線技術(shù)都存在自身的優(yōu)點(diǎn)，但是，全能性的總線技術(shù)還未曾形成。汽車的電氣系統(tǒng)總線技術(shù)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(shù)盡管不為汽車配置重要的組成部分。但是，隨著人們對互聯(lián)網(wǎng)越來越依靠，總線技術(shù)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(shù)的應(yīng)用

（一）CAN總線技術(shù)

CAN是控制器局域網(wǎng)技術(shù)的英文縮寫，其是汽車電氣系統(tǒng)中總線技術(shù)中的一種。該技術(shù)起源于德國，其優(yōu)點(diǎn)是高速完成各個電子系統(tǒng)控制模塊之間的數(shù)據(jù)通訊，并且穩(wěn)定性極高。CAN總線由四個部分構(gòu)成，分別是導(dǎo)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(dǎo)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(wǎng)絡(luò)信息的接受和發(fā)送，終端電阻與信號生效息息相關(guān)。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(xiàn)故障，要巧妙設(shè)計汽車內(nèi)的電氣結(jié)構(gòu)以保護(hù)電阻正常工作[3]。

CAN總線技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)。第一，傳統(tǒng)的汽車總線技術(shù)一般都是點(diǎn)對點(diǎn)信息傳輸，所以車內(nèi)的傳輸線路比較多，相對來說汽車內(nèi)部的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。較之傳統(tǒng)的總線技術(shù)而言，CAN總線技術(shù)既能夠完成數(shù)據(jù)傳輸，又能夠持續(xù)優(yōu)化總線系統(tǒng)。所以，CAN總線技術(shù)應(yīng)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(shù)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(dá)到了國際標(biāo)準(zhǔn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多主方式的工作模式。CAN總線系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通訊過程中采用二進(jìn)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(rèn)域和結(jié)束域八個部分組成。其自主性表現(xiàn)為不限制站點(diǎn)地址，并且向節(jié)點(diǎn)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(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳輸。第三，CAN總線技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行了優(yōu)化分級，可以根據(jù)車主的需要來選擇傳輸信息內(nèi)容。這種總線技術(shù)就增加了人機(jī)交互需求，可以根據(jù)車主的需要來進(jìn)行個性化設(shè)計。第四，CAN總線技術(shù)傳播速度非?？?。傳輸速度高達(dá)1M/秒，并且傳播信息結(jié)構(gòu)為短幀結(jié)構(gòu)，可以提高精確度，降低數(shù)據(jù)出錯概率。

（二）LIN總線技術(shù)

LIN是局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的因為縮寫，也是較為常見的汽車電氣系統(tǒng)總線技術(shù)。局域網(wǎng)總線技術(shù)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(wǎng)絡(luò)材料和車載通訊設(shè)備的成本，后來則廣泛應(yīng)用于各個品牌的汽車當(dāng)中。局域網(wǎng)總線技術(shù)對應(yīng)用對象有一定要求，其只能夠應(yīng)用在功能相對簡單的局域網(wǎng)系統(tǒng)中。因為簡單的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對精確度要求不高，所以相應(yīng)總線技術(shù)的成本也不會太高。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、車燈控制等都應(yīng)用了局域網(wǎng)總線技術(shù)。

LIN局域網(wǎng)總線技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，同時也有一些缺點(diǎn)。第一，LIN局域網(wǎng)總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能力非常強(qiáng)，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(shù)連接的技術(shù)，由于LIN技術(shù)可以降低導(dǎo)線成本，也顯著降低了汽車成本。鑒于局域網(wǎng)總線技術(shù)的這個優(yōu)點(diǎn)，其具有良好的發(fā)展前景。第三，LIN總線技術(shù)的主要缺點(diǎn)是速度過慢，現(xiàn)在均速為20KB/秒。這是由于其連接線只有一根的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定的。總之，LIN總線技術(shù)要進(jìn)一步完善和優(yōu)化，揚(yáng)長避短，將自己的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到機(jī)制，同時也通過設(shè)計方案和設(shè)備材質(zhì)更換等方式來弱化技術(shù)缺陷。因此，LIN總線技術(shù)的發(fā)展方向是在降低成本的基礎(chǔ)上實現(xiàn)傳輸速度的提升，爭取占領(lǐng)大眾汽車總線技術(shù)市場。與此同時，LIN總線技術(shù)要向著國際標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。CAN已經(jīng)成為了總線技術(shù)中的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，LIN要盡可能向著標(biāo)準(zhǔn)化靠攏，為日后實現(xiàn)技術(shù)聯(lián)合和對接奠定基礎(chǔ)。

（三）MOST總線技術(shù)

MOST是面向媒體的系統(tǒng)傳輸?shù)挠⑽目s寫，該傳輸協(xié)議基于光導(dǎo)纖維，其作用是控制汽車內(nèi)電腦中的多媒體軟件。另外，MOST總線技術(shù)也可以對車內(nèi)的多媒體硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定程度的控制。通常情況下，車載多媒體軟件是靠互聯(lián)網(wǎng)流量支持的，總線技術(shù)的穩(wěn)定性對傳輸速度和質(zhì)量有重要影響?，F(xiàn)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(shù)基本可以滿足這一需要。隨著大眾對生活品質(zhì)要求的提升和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，MOST總線技術(shù)的優(yōu)良性能備受青睞，在豪車中的應(yīng)用日漸廣泛。

MOST總線技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)是可以豐富車載多媒體系統(tǒng)，提高車內(nèi)娛樂設(shè)備水平，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，最大限度地實現(xiàn)了汽車電氣系統(tǒng)的現(xiàn)代化和個性化。MOST總線技術(shù)當(dāng)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(shù)的發(fā)展方向?？傊琈OST總線技術(shù)提高汽車內(nèi)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(zhì)量有重要意義。

（四）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)成為同類產(chǎn)品的基準(zhǔn)，屬于目前領(lǐng)先的汽車設(shè)計領(lǐng)域未來的發(fā)展和研究技術(shù)之一。FlexRay總線技術(shù)具有靈活性、高速、通信時間確定和雙通道冗余等優(yōu)秀特點(diǎn)。CAN總線已經(jīng)在車載網(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，吸引了汽車設(shè)計及行內(nèi)研究人員的普遍關(guān)注，已經(jīng)成為下一代車載系統(tǒng)的優(yōu)先推廣技術(shù)，將在未來很多年內(nèi)，引導(dǎo)整個汽車電子產(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(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可通過硬件實現(xiàn)完全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置，并進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)測，支持總線、星型和混合拓?fù)涞榷喾N靈活方式。

三、結(jié)語

綜上所述，當(dāng)下常見的汽車電氣系統(tǒng)總線技術(shù)有CAN總線技術(shù)、LIN總線技術(shù)、MOST總線技術(shù)以及FlexRay總線技術(shù)。這些總線技術(shù)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(shù)都在趨于完善。隨著大眾對汽車品質(zhì)和生活舒適度要求的升高，總線技術(shù)還將會有更大的突破和進(jìn)展。因此，相關(guān)總線技術(shù)的研究人員要持續(xù)關(guān)注車載電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，汽車生產(chǎn)商之間也要強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合以促進(jìn)總線技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新。

【參考文獻(xiàn)】

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