浅析总线技术在汽车电气系统中的应用分析

付强（沈阳华晨专用车有限公司,沈阳110044）

浅析总线技术在汽车电气系统中的应用分析

付强
（沈阳华晨专用车有限公司,沈阳110044）

摘要：随着科技的飞速发展，汽车装备日趋完善，汽车的电子化、网络化是现代汽车发展的重要标志，它不仅是融性能、时尚和舒适于一体的机械杰作，同时也是电气控制系统的精品。在汽车发展领域，传统的接线技术的基础上逐渐延伸出了CAN总线、LIN总线、MOST总线和FlexRay总线等技术，在汽车电器中实现了充分的应用，本文将简要介绍这些总线技术并重点介绍CAN总线的特点。

关键词：总线;电气系统;汽车̓̓

伴随着汽车装备日益电子化，车身需要承载越来越多的电子部件、电气控制设备、传感器及各类执行装置的安放，比一般的机械要多出额外的通讯和计算能力功能，也对车内的电气布线提出了更严峻的考验。如何才能在合理布置的前提下尽量减少布线的数量，同时又能满足车载电气的流畅运行，既是对成本的衡量，也是提升汽车制造水平的重要标志。传统的布线技术采用的是点对点的单一通讯方式，已经不再适合当前汽车电子化的发展趋势，各类总线技术于是应运而生。

1CAN总线技术

传统的布线技术会导致庞大的布线系统，点对点的联系方式使得传统汽车的导线长度可以达到两千米左右，涉及的电气节点高达一千五，如果沿用传统的布线技术这种导线长度还将以每十年翻一倍的速度增长，多而粗大的导线进一步缩减了汽车的可用空间，降低系统的可靠性和维修效率。随着人们对汽车信号实时交互的需求加强，提升信号效率、扩充子系统兼容性成为最大的问题。

CAN总线技 术即控制器局域网络技术（ControllerAreaNetwork），最初是由德国的BOSCH公司开发的一种串行通信协议，目的是将汽车电控模块（ECU）间的数据交换变得更为合理和流畅。CAN总线包括导线、控制器、收发器和两个终端电阻，共四个部分，收发器可以接收和发送网络上共享的信息，控制器负责对收到和发送出去的的信号进行翻译，两个终端电阻分别装在两个控制单元内,当终端电阻出现故障时,可以通过产生变化电压的反射，阻止CAN总线信号生效。

CAN总线是目前唯一拥有国际标准的现场总线，作为一种具有革命性意义的开发技术，最大的应用优点是实现了多主方式的工作模式，CAN总线系统在网络通讯过程中采用二进制数字信息,每条信息都由开始域、状态域、空位、检查域、数据域、安全域、确认域和结束域八个部分组成。CAN总线上的任意一节点都可以在不需要站点地址的情况下，随时向同一网络上的其他节点发送和接受信息，通信方式十分自由自主。同时CAN网络上的信息可以划分优先等级，满足车主的人性化交互需求，对于车辆的舒适性来说十分重要。

CAN总线技术相对于传统布线技术来说，不仅在成本上缩减了汽车信号线束的长度和插件的数量，而且在用户体验上满足了通信距离和通讯时间的需求。如果汽车改用CAN技术，平均能减少300只插件和一米长的线束，且扩大了材质的选择范围，双绞线、同轴电缆或光纤均可以成为CAN总线的传输材质。CAN总线的直接通讯距离可达一万米，速率可达1M每秒，将车载电气的信息传输时间大大缩短，且传输信息采用了短帧结构，每帧都包含CRC校验或者其他检错措施,大大降低了车辆在电气运行中受干扰率和数据出错的概率。

目前，汽车使用CAN总线构建车内网络的重点在于，需要针对具体的车型开发ECU的硬件和应用层的软件。

2LIN总线技术

LIN总线技术即局部互联网络技术（LocalInterconnectNetwork），最初是由大众、宝马、沃尔沃等欧洲汽车制造商，及摩托罗拉等电子零件供应商共同开发的一款串行通讯协议，目的是降低车载网络的材料及装配成本。LIN总线的采用对象主要是功能较为单一的局部网络系统，例如：转向定时速度控制、电动车窗控制、电动座椅调节、雨刮器控制、后视镜、车灯控制等。这些部位控制相对精度较低，误差苛求相对宽松，可以在此环节尽量节省成本。

LIN这一局部网络系统可以通过网关与CAN网络互通。相比于其他总线技术，其采用的连线只有1根，信息传输速度相对较低，平均速度仅为20KB每秒，但是相应的抗干扰性较强。

3MOST总线技术

MOST总线技术即面向媒体的系统传输技术（Media-orientedsystemstransport），顾名思义就是适应汽车多媒体系统需要的总线技术。最初是由宝马公司、戴姆勒克莱斯勒（DaimlerChrysler）公司、Harman/Becker公司（音响系统制造商）和OasisSiliconSystems公司联合开发的一款通讯协议技术。

MOST总线技术主要负责将车载DVD、汽车音响、车载导航仪等电气集成在一起传输移动图像，其传输信息为以帧为分割的数据包，每帧信息包括控制数据、分组数据和流数据三种数据信息。

4FlexRay总线技术

FlexRay总线技术最初由戴姆勒克莱斯勒公司推出，已经成为同类产品的基准，属于目前领先的汽车设计领域未来的发展和研究技术之一。FlexRay总线技术具有灵活性、高速、通信时间确定和双通道冗余等优秀特点。

CAN总线已经在车载网络中得到了广泛的应用,而FlexRay总线由于其独特的优化特性,吸引了汽车设计及行内研究人员的普遍关注,已经成为下一代车载系统的优先推广技术，将在未来很多年内，引导整个汽车电子产品控制结构的发展方向。

FlexRay总线技术设计来源于更高端的汽车使用需求，如数据传输更快、数据通信更灵活、容错运算更科学、拓扑选择更全面等。相比较于CAN总线技术，FlexRay数据速率最大可达到10M，总数据速率可达到20M每秒，是CAN的20倍。除此之外，FlexRay可通过硬件实现完全复制网络配置，并进行进度监测，支持总线、星型和混合拓扑等多种灵活方式。

目前市面上运用的FlexRay总线技术应用的例子包括：线控操作转向－典型的是使用电子控制单元；(ABS)-包括车辆稳定控制(VSC)和车辆稳定助手（VSA）。

参考文献：

[1]陈扬，刘曙，龙志强．基于CAN总线的数据通讯系统研究［J］．测控技术，2000.