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汽车总线技术综述.doc
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汽车总线技术综述
0 引言.........................................................................................................................2
1 汽车网络总线分类.................................................................................................3
2 CAN 总线介绍及其在汽车的应用.......................................................................5
2.2 CAN 总线技术特点.........................................................................................6
2.3 CAN 总线技术在汽车中的应用的优势 .........................................................7
2.4 CAN 原理及汽车上的应用.............................................................................7
2.4.1 原理.........................................................................................................7
2.4.2 汽车上 CAN 总线的网络结构、应用方案与实例..............................8
3 LIN 总线介绍及其在汽车的应用 ......................................................................11
3.1 原理................................................................................................................11
3.1.1 LIN 拓扑结构....................................................................................11
3.1.2 LIN 数据传输......................................................................................11
3.1.3 总线睡眠和唤醒..................................................................................12
3.1.4 错误检测和处理..................................................................................12
3.2 LIN 在汽车上的应用....................................................................................12
4 FlexRay 总线介绍及其在汽车的应用 ................................................................14
4.1 FlexRay 总线发展历史 ...............................................................................14
4.2 FlexRay 总线原理........................................................................................15
4.3 FlexRay 在汽车上的应用 ...........................................................................15
5 MOST 总线介绍及其在汽车的应用 ..................................................................17
5.1 MOST 总线光纤传输的特点.......................................................................17
5.2 MOST 总线的网络结构...............................................................................18
5.3MOST 在汽车上的应用.................................................................................19
6 其他.......................................................................................................................20
7 结语.......................................................................................................................23
参考文献: ....................................................................................................................23
汽车总线技术综述
0 引言
随着汽车各系统的控制逐步向自动化和智能化转变,汽车电气系统变得日益
复杂。传统的电气系统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。汽车总线为汽车内部各种复杂的电子设备、控制器、测
量仪器等提供了一个统一的数据交换渠道。就像在 20 世纪 70 年代引入集成电路、
80 年代引入微处理器一样,汽车总线术的引入也将是汽车电子技术发展的一个
里程碑。[1]
多数工程师认为,汽车工业将慢慢改变它的电子架构,最有可能的是采用一
种混合的协议方案。他们认为:FlexRay 最终将在车身和底盘上被采用,LIN 将应
用在门锁和窗口马达等低带宽领域,在气囊和其它保险装置中采用线控安全
(Safty-by-Wire),而 CAN 总线将继续控制它的动力传输系统。[2] 下文将介绍
各类汽车总线及其在汽车的应用。
图 0-1 传统的点对点通讯方式拓扑图[3]
图 0-2 未来汽车数据总线层次结构
1 汽车网络总线分类
自总线通讯技术 20 世纪 80 年代开始应用在汽车上之后,目前已形成了适
用于不同场合的多种汽车总线标准,如 MOST、CAN、TTP、LIN、FLEXRAY
等。SAE(美国汽车工程师协会)按传输速度的不同,将汽车网络总线分为
ABCD 四类。如下表所示:[4]
表 1-1 汽车网络总线分类
图 1-1 汽车总线网络系统
A 类
面向传感器/执行器控制的低速网络,数据传输位速率通常只有 l 一 10kbPs。主
要应用于电动门窗、座椅调节、灯光照明等控制。
B 类
面向独立模块间数据共享的中速网络,位速率一般为 10 一 125kbPs。主要应用
于电子车辆信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系统,以减少冗余的传
感器和其它电子部件。
C 类
面向高速、实时闭环控制的多路传输网,最高位速率可达 IMbps,主要用于悬架
控制、牵引控制、先进发动机控制、ABS 等系统,以简化分布式控制和进一
步减少车身线束。
三类网络功能均向下涵盖,即 B 类支持 A 类网的功能,C 类网能同时实现 B
类和 A 类网功能。
目前 B 类汽车局域网应用最为广泛,A 类网已经趋于淘汰,C、D 类网应用
日益广泛。[5]
表 1-2 部分 A 类网络协议
在 A 类网络中,LIN 协议将会成为主流协议。
表 1-3 部分 B 类网络协议
B 类网络中的主流协议将是 CAN(15011898-3,<125Kbps)、SAEJ1850 和
VAN 等协议,其中 CAN 最为突出。
表 1-4 部分 C 类网络协议
目 前 C 类 网 络 最 高 位 速 率 能 够 达 到 10MbPs , 主 流 协 议 有 : 高 速
CAN(15011898-2)、正在发展中的 TTCAN 和 FlexRay。[5]
2 CAN 总线介绍及其在汽车的应用
2.1 历史与现状
CAN 是控制局域网络(Control Area Net)的简称,最早由德国 BOSCH 公司
推出,用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信,目前广泛应用于离散控制领
域。CAN 协议也是建立在 OSI 模型基础上的,其模型结构为三层,即只取 OSI 底层
的物理层、数据链路层和顶层的应用。其信号传输介质为双绞线。通信速率最高
可达 1Mbps/40m。直接传输距离最远可 10Km/5Kps,可挂接设备数量为 110 个。
CAN 总线的突出优点使其在各个领域得到了广泛应用,这使得许多器件厂商
竞相推出 CAN 总线器件产品。下表列出了一些国内常用的 CAN 总线芯片,供参
考。[6]
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