汽車四大總線技術詳解

談思實驗室 2024-03-28 18:14

2026 Siemens EDA Forum 七大核心環節全景解析 Wi?Fi 6怎么玩？瑞薩RA6Wx雙頻SoC開發實戰

點擊上方藍字談思實驗室

獲取更多汽車網絡安全資訊

我們最熟悉的汽車總線是CAN，對于LIN和Flexray大家或許還有點陌生。那么接下來，就為大家介紹一下這四種汽車總線。

車用總線就是車載網絡中底層的車用設備或車用儀表互聯的通信網絡。目前，有四種主流的車用總線：CAN總線、LIN總線、FlexRay總線和MOST總線。

用一張表格來說明各種總線的區別

汽車總線的誕生

汽車總線的誕生離不開汽車電子的發展。汽車電子化的程度也被看作是衡量現代汽車水平的重要標志。傳統的汽車電子大多采用點對點的單一通信方式，相互之間少有聯系，這樣必然會形成龐大的布線系統。據統計，一輛采用傳統布線方法的高檔汽車中，其導線長度可達2000米，電氣節點可達1500個，而且該數字大約每10年就將增加1倍。

這進一步加劇了粗大的線束與汽車上有限的可用空間之間的矛盾。無論從材料成本還是工作效率看，傳統布線方法都不能適應現代汽車的發展。另外，為了滿足各電子系統的實時性要求，須對汽車公共數據(如發動機轉速、車輪轉速、節氣門踏板位置等信息)實行共享，而每個控制單元對實時性的要求又各不相同。因此，傳統的電氣網絡已無法適應現代汽車電子系統的發展，于是新型汽車總線技術便應運而生。

CAN總線

CAN總線又稱作汽車總線，全稱為“控制器局域網(Controller Area Network)”，是一種能有效支持分布式控制和實時控制的串行通訊網絡。它將各個單一的控制單元以某種形式(多為星形)連接起來，形成一個完整的系統。

CAN總線最早是德國Bosch公司為解決現代汽車中眾多的電控模塊(ECU)之間的數據交換而開發的一種串行通訊協議。現今在汽車電子系統中已得到廣泛應用，成為歐洲汽車制造業的主體行業標準，代表著汽車電子控制網絡的主流發展趨勢。

世界上很多著名的汽車制造廠商，如Volkswagen(大眾)、Benz(奔馳)、BMW(寶馬)、Porsche(保時捷)、Rolls.Royce(勞斯萊斯)等公司都已經采用CAN總線來實現汽車內部控制系統的數據通信。

LIN總線

LIN是由摩托羅拉(Motorola)與奧迪(Audi)等知名企業聯手推出的一種新型低成本的開放式串行通訊協議，主要用于車內分布式電控系統，尤其是面向智能傳感器或執行器的數字化通訊場合。主要應用于電動門窗、座椅調節、燈光照明等控制。

典型的LIN網絡的節點數可以達到12個。以門窗控制為例，在車門上有門鎖、車窗玻璃開關、車窗升降電機、操作按鈕等，只需要1個LIN網絡就可以把它們連為一體。而通過CAN網關，LIN網絡還可以和汽車其他系統進行信息交換，實現更豐富的功能。目前LIN已經成為國際標準，被大多數汽車制造商和零部件生產商所接受。

LIN相對于CAN的成本節省主要是由于采用單線傳輸、硅片中硬件或軟件的低實現成本和無需在從屬節點中使用石英或陶瓷諧振器。這些優點是以較低的帶寬和受局限的單宿主總線訪問方法為代價的。

LIN包含一個宿主節點和一個或多個從屬節點。所有節點都包含一個被分解為發送和接收任務的從屬通訊任務，而宿主節點還包含一個附加的宿主發送任務。在實時LIN中，通訊總是由宿主任務發起的。

Flexray總線

FlexRay總線是由寶馬、飛利浦、飛思卡爾和博世等公司共同制定的一種新型通信標準，專為車內聯網而設計，采用基于時間觸發機制，具有高帶寬、容錯性能好等特點，在實時性、可靠性和靈活性方面具有一定的優勢。

Flexray是一種用于汽車的高速的、可確定性的，具備故障容錯能力的總線技術，它將事件觸發和時間觸發兩種方式相結合，具有高效的網絡利用率和系統靈活性特點，可以作為新一代汽車內部網絡的主干網絡。

Flexray可以應用在無源總線和星形網絡拓撲結構中，也可以應用在兩者的組合拓撲結構中。這兩種拓撲均支持雙通道ECU，這種ECU集成多個系統級功能，以節約生產成本并降低復雜性。雙通道架構提供冗余功能，并使可用帶寬翻了一番。每個通道的最大數據傳輸率達到10Mbps。目前Flexray主要應用于事關安全的線控系統和動力系統，在寶馬的高端車上有應用。

寶馬公司在07款X5系列車型的電子控制減震器系統中首次應用了FlexRay技術。此款車采用基于飛思卡爾的微控制器和恩智浦的收發器，可以監視有關車輛速度、縱向和橫向加速度、方向盤角度、車身和輪胎加速度及行駛高度的數據，實現了更好的乘坐舒適性以及駕駛時的安全性和高速響應性，此外還將施加給輪胎的負荷變動以及底盤的振動均減至最小。

MOST總線

MOST 是一種專門針對車內使用而開發的、服務于多媒體應用的數據總線技術。MOST 表示“多媒體傳輸系統”。

自從寶馬7系列汽車首次采用MOST(面向媒體的系統傳輸總線)技術以來，近幾年該技術的普及速度突飛猛進，實現實時傳輸聲音、視頻，以滿足高端汽車娛樂裝置的需求；可以用在車載攝像頭等行車系統。

MOST總線特點：

（1）保證低成本的條件下，可以達到24. 8 Mbit/s的數據傳輸速度。

（2）無論是否有主控計算機都可以工作。

（3）支持聲音和壓縮圖像的實時處理。

（4）支持數據的同步和異步傳輸。

（5）發送/接收器嵌有虛擬網絡管理系統。

（6）支持多種網絡連接方式，提供MOST設備標準，方便、簡潔地應用系統界面。

（7）通過采用MOST，不僅可以減輕連接各部件的線束的質量、降低噪聲，而且可以減輕系統開發技術人員的負擔，最終在用戶處實現各種設備的集中控制。

（8）光纖網絡不會受到電磁輻射干擾與搭鐵環的影響。

MOST總線網絡應于多媒體

各控制單元之間通過一個環形數據總線連接，該總線只向一個方向傳輸數據，這意味著一個控制單元總是擁有2根光纖，一根用于發射機，另一根用于接收機。

MOST總線采用環形網絡結構

光導纖維插頭：光纖使用專門的光學插頭與控制單元連接。插頭上的一個信號方向箭頭表明(至接收機的)輸入端，插頭外殼形成與控制單元的連接。光信號通過由光導纖維導線和光導插頭進入控制單元或傳往下一個總線用戶。

MOST總線控制單元結構示意圖

控制單元電源模塊：由電氣插頭送入的電再由內部供電裝置分送到各個部件，這樣就可單獨關閉控制單元內某一部件，從而降低了靜態電流。

收發單元一光導發射器(FOT)：該裝置由一個光電二極管和一個發光二極管構成，到達的光信號由光電二極管轉換成電壓信號后傳至MOST收發機。

MOST收發器：MOST收發器由發射機和接收機兩個部件組成。

控制單元(ECU)：控制單元(ECU)的內部有一個微處理器，用于操縱控制單元的所有基本功能。專用部件：這些部件用于控制某些專用功能，如CD播放機和收音機調諧器。

MOST總線光纖拉線圖

MOST 總線利用光脈沖傳輸數據。MOST 總線采用環形結構。在環形總線內只能朝著一個方向傳輸數據。

MOST的傳輸技術近似于公眾交換式電話網絡（Public Switched Telephone Network；PSTN），有著數據信道（Data Channel）與控制信道（Control Channel）的設計定義，控制信道即用來設定如何使用與收發數據信道。一旦設定完成，資料就會持續地從發送處流向接收處，過程中不用再有進一步的封包處理程序，將運作機制如此設計，最適合用于實時性音訊、視訊串流傳輸。

MOST在制訂上完全合乎ISO/OSI的7層數據通訊協議參考模型，而在網線連接上MOST采用環狀拓樸，不過在更具嚴苛要求的傳控應用上，MOST也允許改采星狀（亦稱放射狀）或雙環狀的連接組態，此外每套MOST傳控網絡允許最多達64個的裝置（節點）連接。

來源:智能汽車電子與軟件

?線下交流?

?專業社群?