汽車(chē)總線(xiàn)系統

至今沒(méi)有一種通信網(wǎng)絡(luò )可以完全滿(mǎn)足未來(lái)汽車(chē)的所有成本和性能要求，為此，汽車(chē)制造商和OEM（Original Equipment Manufacture）商仍采用多種協(xié)議（LIN、CAN和 MOST等），實(shí)現未來(lái)汽車(chē)上的連網(wǎng)。

美國汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )（SAE）車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )委員會(huì )根據標準SAE J2057將汽車(chē)數據傳輸網(wǎng)劃分為A、B、C三類(lèi)。

本篇博文將對A、B、C三類(lèi)總線(xiàn)標準以及診斷系統、多媒體系統等總線(xiàn)標準進(jìn)行對比和介紹。

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A類(lèi)總線(xiàn)標準

A類(lèi)的網(wǎng)絡(luò )通信大部分采用UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）標準，UART使用起來(lái)既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟，但隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，在2005年以后已經(jīng)從汽車(chē)通信系統中被淘汰。

下表對一些主要A類(lèi)標準和協(xié)議及其特性進(jìn)行了比較。

A類(lèi)目前首選的標準是LIN (Local Interconnect Network），LIN是用于汽車(chē)分布式電控系統的一種新型低成本串行通信系統，它是一種基于UART的數據格式、主從結構的單線(xiàn)12V的總線(xiàn)通信系統，主要用于智能傳感器（Smart Sensors）和執行器的串行通信，而這正是CAN總線(xiàn)的帶寬和功能所不要求的部分。由于目前尚未建立低端多路通信的汽車(chē)標準，因此LIN正試圖發(fā)展成為低成本的串行通信的行業(yè)標準。

LIN采用低成本的單線(xiàn)連接，傳輸速度最高可達20Kb/s，對于低端的大多數應用對象來(lái)說(shuō)，這個(gè)速度是可以接受的。它的媒體訪(fǎng)問(wèn)采用單主/多從的機制，不需要進(jìn)行仲裁。在從節點(diǎn)中不需要晶體振蕩器而能進(jìn)行自同步，這極大地減少了硬件平臺的成本。

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B類(lèi)總線(xiàn)標準

B類(lèi)標準在轎車(chē)上應用的是ISO11898（ISO11898-3），傳輸速率在100Kb/s左右，在卡車(chē)和大客車(chē)上應用的是SAE的標準J1939，傳輸速率是250Kb/s。從1992年起，歐洲各大汽車(chē)公司一直都采用的是ISO 11898，所使用的傳輸速率范圍為47.6~500Kb/s。

下表對目前一些主要B類(lèi)標準和協(xié)議及其特性進(jìn)行了比較。

B類(lèi)中的國際標準是CAN總線(xiàn)。CAN總線(xiàn)是德國B(niǎo)OSCH公司從20世紀80年代初為解決現代汽車(chē)中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議，它是一種多主總線(xiàn)，通信介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光導纖維，通信速率可達1Mb/s。

CAN總線(xiàn)通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統的站地址編碼，而代之以對通信數據塊進(jìn)行編碼，最多可標識2048 (2.0A）個(gè)或5億（2.0B）多個(gè)數據塊。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)可使網(wǎng)絡(luò )內的節點(diǎn)個(gè)數在理論上不受限制。數據段長(cháng)度最多為8字節，不會(huì )占用總線(xiàn)時(shí)間過(guò)長(cháng)，從而保證了通信的實(shí)時(shí)性。CAN協(xié)議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能，保證了數據通信的可靠性。

拓展學(xué)習：

詳解CAN總線(xiàn)：什么是CAN總線(xiàn)？

詳解CAN總線(xiàn)：高速CAN總線(xiàn)和低速CAN總線(xiàn)的特性

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C類(lèi)總線(xiàn)標準

由于C類(lèi)標準主要用于與汽車(chē)安全相關(guān)，以及實(shí)時(shí)性要求比較高的地方，如動(dòng)力系統，所以其傳輸速率比較高，通常在125Kb/s～1 Mb/s之間，必須支持實(shí)時(shí)的、周期性的參數傳輸。

在C類(lèi)標準中，歐洲的汽車(chē)制造商基本上采用的都是高速通信的CAN總線(xiàn)標準ISO 11898（ISO 11898-2）。

下表對目前一些主要C類(lèi)標準和協(xié)議及其特性進(jìn)行了比較。

當汽車(chē)（轎車(chē)）電子控制單元（Electronic Control Units，ECU）之間通信傳輸速率大于125 Kb/s、最高1Mb/s時(shí)，ISO 11898（11898-2）對使用控制器局域網(wǎng)絡(luò )構建數字信息交換的相關(guān)特性進(jìn)行了詳細的規定。

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診斷系統總線(xiàn)標準

使用排放診斷的目的主要是為了滿(mǎn)足OBD-II（On Board Diagnose）、OBD-III或E-OBD （European-On Board Diagnose）標準。

許多汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)商都采用ISO 9141和ISO 14230 （Keyword Protocol 2000）作為診斷系統的通信標準，它們滿(mǎn)足OBD-II。美國的GM、Ford、DC 公司廣泛使用J1850作為滿(mǎn)足OBD-II 診斷系統的通信標準，但歐洲汽車(chē)廠(chǎng)商拒絕采用這種標準。到2004年，美國三大汽車(chē)公司對乘用車(chē)采用基于CAN的J2480診斷系統通信標準，它滿(mǎn)足OBD-III 的通信要求。在歐洲，以往診斷系統中使用的是ISO 9141，它是一種基于UART的通信標準，滿(mǎn)足OBD-II的要求。從2000年開(kāi)始，歐洲汽車(chē)廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)始使用一種基于CAN總線(xiàn)的診斷系統通信標準ISO 15765，它滿(mǎn)足E-OBD的系統要求。

下表對目前一些主要診斷系統總線(xiàn)標準和協(xié)議及其特性進(jìn)行了比較。

ISO 15765適用于將車(chē)用診斷系統在CAN總線(xiàn)上加以實(shí)現的場(chǎng)合。ISO 15765的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)符合基于CAN的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )系統的要求，是遵照ISO 14230-3及ISO 15031-5中有關(guān)診斷服務(wù)的內容來(lái)制定的,因此ISO 15765對于ISO 14230應用層的服務(wù)和參數完全兼容，但并不限于只用在這些國際標準所規定的場(chǎng)合。

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多媒體系統總線(xiàn)標準

汽車(chē)多媒體網(wǎng)絡(luò )和協(xié)議分為三種類(lèi)型，分別是低速、高速和無(wú)線(xiàn)，對應SAE的分類(lèi)相應為：IDB-C （Intelligent Data Bus-CAN）、IDB-M（Multimedia）和IDB-Wireless，其傳輸速率在250Kb/s～100 Mb/s之間。

低速用于遠程通信、診斷及通用信息傳送，IDB-C按CAN總線(xiàn)的格式以250Kb/s的位速率進(jìn)行信息傳送。由于其低成本的特性，IDB-C有望成為汽車(chē)類(lèi)產(chǎn)品的標準之一。

高速主要用于實(shí)時(shí)的音頻和視頻通信，如 MP3、DVD和CD等的播放，所使用的傳輸介質(zhì)是光纖，這一類(lèi)里主要有IDB-M、D2B、MOST和IEEE 1394。

下表對目前一些主要的汽車(chē)多媒體系統總線(xiàn)標準和協(xié)議及其特性進(jìn)行了比較。

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安全總線(xiàn)和標準

安全總線(xiàn)主要是用于安全氣囊系統，以連接加速度計、安全傳感器等裝置，為被動(dòng)安全提供保障。目前已有一些公司研制出了相關(guān)的總線(xiàn)和協(xié)議，包括Delphi公司的SafetyBus 和 BMW公司的 Byteflight。

下表對汽車(chē)安全系統總線(xiàn)標準和協(xié)議及其特性進(jìn)行了比較。

Byteflight主要以BMW公司為中心制定。數據傳輸速度為10 Mb/s，光纖可長(cháng)達43 m。Byteflight 不僅可用于安全氣囊系統的網(wǎng)絡(luò )通信，還可用于X-by-Wire系統的通信和控制。

BMW公司在其2001年推出的BMW7系列車(chē)型中,采用了一套名為ISIS（Intelligent SafetyIntegrated System）的安全氣囊控制系統，它是由14個(gè)傳感器構成的網(wǎng)絡(luò )，利用Byteflight來(lái)連接和收集前座保護氣囊、后座保護氣囊等安全裝置的信號。在緊急情況下，中央計算機能夠更快更準確地確定不同位置的安全氣囊的施放范圍與時(shí)機，發(fā)揮最佳的保護效果。

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X-by-Wire總線(xiàn)標準

X-by-Wire最初是用在飛機控制系統中，稱(chēng)為電傳控制，現在已經(jīng)在飛機控制中得到廣泛應用。由于目前對汽車(chē)容錯能力和通信系統的高可靠性的需求日益增長(cháng)，X-by-Wire開(kāi)始應用于汽車(chē)電子控制領(lǐng)域。

下表對X-by-Wire系統總線(xiàn)標準和協(xié)議及其特性進(jìn)行比較。