汽车总线特性简述

Posted 2022-12-11 viewcode

汽车上的各种总线/线束技术其主要目的是通信/控制。

1. 车辆通信区域

而车辆通信区域包括以下几个部分：

动力总成: 引擎, 传动装置

底盘: 转向装置, ABS, 胎压

车身: 门, 灯, 座椅, A/C

安全: 气囊, 传感器, 感应启动器, OSS(乘员安全系统), ADAS, ESP

信息娱乐和辅助驾驶: 导航, Telematics, TV/Radio/CD/DVD, 后排座椅娱乐系统, 摄像头

这些区域的通信的需求各自又不尽相同，所以就产生了各种总线技术。

2. 汽车总线有哪些类型？

多种汽车总线系统：

LIN: 多点同步”异步接收发送器”, 小于等于19.2Kbps

CAN:广泛使用CSMA/CR总线系统,小于等于1 Mbps

FlexRay: 时间触发的TDMA总线和星形系统,小于等于10 Mbps

MOST: 同步TDMA环,支持25，50，150 Mbps共享

Ethernet（AVB）: 基于交换机的全双工星形系统,1000Mbps, 局域网

仅从网络的带宽来区分，这几种总线的带宽特征很容易区分。 但每种总线还有其他的特征。

3. LIN

LIN（Local Interconnect Network ）总线的特点：

1）易于实施加

2）成本低

3）应用在对实时性要求不高的场合

车灯、车门、座椅和雨刷之类的控制是其应用领域，它作为CAN网络的有效补偿，最大的优势在于成本低。

首先主要是因为它采取UART的数据格式，所以无需独立的控制器，在UART上以软件实现即可，而且它有一套独特的时钟同步机制使得从节点可以省却外部晶振只用处理器的内部晶振便能满足精度要求，这样能节省成本，而那些低速控制应用便会采取LIN总线了。

LIN总线是一主多从结构，所以应用层协议主要在主节点上实现，LIN网络的开发的重点也是主节点的开发。（网络来源）

4. CAN

CAN 全称是Controller Area Network, CAN 控制器局域网络 ，它已经成为一种国际标准，但其芯片类型达到上百家。具有高可靠性和良好的错误检测能力，所以在汽车和嵌入式领域应用广泛。

CAN的协议结构：

包括物理层、数据链路层和应用层。

物理层、数据链路层已经由硬件实现，目前都已经标准化，有现成的部件(CAN控制器和收发器)选择。因此在单片机上加上CAN控制器、收发器，软件实现相应的驱动程序就基本实现了CAN的通讯功能。

CAN的传输介质可以使用双绞线、同轴电缆或光纤。

CAN总线允许多站点同时发送，这样，既保证了信息处理的实时性，又使得CAN总线网络可以构成多主结构的系统，保证了系统的可靠性。另外，CAN采用短帧结构，且每帧信息都有校验及其他检错措施，保证了数据的实时性、低传输出错率。

CAN协议虽然已经成为一种标准，但其传输的内容的解析却不完全是标准。一些厂商的数据会是私有的，一般的解析器无法解析，需要破解其意义。

参考：http://blog.csdn.net/lile777/article/details/22854239

5. FlexRay

FlexRay是一种较新型的通信通信协议，传播速度比CAN和LIN更快，可靠性也更高，但其成本也更贵。FlexRay的缺点：其电气特性导致网络长度会受到限制。

FlexRay的实际产品应用在宝马、奥迪、奔驰上。

2009底，FlexRay的联盟解散。

6. Most

MOST，Media Oriented System Transport，主要用于车内信息娱乐系统间的传输，它的传输介质是光纤，所以带宽高，单根光纤可以传播多路信号，缺点是成本较高、线束结构会有要求（转弯曲度不能太大）。

MOST是一种私有协议，由MOST Cooperation公司研发，并获得了众多OEM厂商的支持，如福特、宝马、戴姆勒、通用等。其使用需要获得授权，并交纳专利费用等。

MOST的拓扑结构是环令牌网，若单点故障，就会影响整个网络。

MOST协议的通信标准完全是按照ISO七层协议的方式进行设计，最多可支持64个节点，并支持随时增减节点。

MOST有50Mbps，50Mbps，150Mbps三种形式。

MOST已经在欧洲OEM中广泛使用，已经成为信息娱乐系统的车内网络标准。

7. Enternet， AVB

AVB，即Audio and Video Bridge, 基于以太网的音视频传输

AVB被誉为下一代车内网络，其获得了IEEE的支持，具有低时延、音视频同步、有保障的传输、支持多种媒体格式的特性。

AVB的亮点：时钟同步，低延时的音视频传输

--7跳同步误差误差小于1µS
--7跳延迟小于2 mS(100 Mbps)
--为多媒体流预留的网络带宽可达75%
--支持多种网络媒体格式
--100%兼容传统以太网，其只需要较好的6类网线
--开放的标准

其应用领域也不限于汽车，还包括消费类电子、专业级音视频。

AVB联盟已经获取众多主流技术公司的支持，包括底层芯片nxp，freescale，到cisio，intel，再到harman，bmw等上层技术应用的公司。

由于MOST的传输上限是200Mbps，所以，针对高清视频应用，有必要开发更高级的传输协议。

而且AVB是开放协议，而MOST是私有协议，除去高昂的专利费用，MOST需要光纤传输，光电转换器等，而AVB只需要较好的双绞线，成本高下立判。

AVB的应用领域可分为安全部分和非安全部分。非安全部分主要应用在信息娱乐系统，如导航、音视频、telematics等。而安全部分包括速度、陀螺仪、胎压等车身传感器信息的传输，还包括气囊、窗户、钥匙等。涉及安全部分的传输，AVB的设计需要更加严格。

车内通信需求趋势有以下几个特点：信息娱乐和驾驶辅助驱动需要更高的带宽，并且这些总线需要通过网关进行关联，各种传感器信息需要共享使用，以便融合和诊断

AVB的高带宽、低时延、高可靠性、灵活的拓扑形式等特性，会成为未来的车内骨干网。

其他无线通信技术：

由于汽车内电磁环境很复杂，涉及行车安全及车身控制的通信基本仍采用有线方式，蓝牙是目前娱乐系统的一种重要通信方式，但也仅局限于信息娱乐系统，蓝牙的连接不是很稳定，而且其接入周期太长，最快是2.56秒，显然不适用于实时性和稳定性要求比较苛刻的控制单元。而无线的AVB技术也在研发中，其具体特性仍然是一个未知数。