汽车车载网络技术简介
成都盘沣科技有限公司   2012-08-26 23:04:05 作者:PFCEO 来源: 文字大小:[][][]

为了在提高性能与控制线束数量之间寻求一种有效的解决途径,20世纪80年代初,出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式——车载网络

车载网络采取基于串行数据总线体系的结构,最早的车载网络是在UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)的基础上建立,如通用汽车的E&C、克莱斯勒的CCD等车载网络都是UART在汽车上的应用实例。由于汽车具有强大的产业背景,随后车载网络由借助通用微处理器/微控制器集成的通用串行数据总线,逐渐过渡到根据汽车具体情况,在微处理器/微控制器中定制专用串行数据总线。

20世纪90年代中期,为了规范车载网络的研究设计与生产应用,美国汽车工程师协会(SAE)下属的汽车网络委员会按照数据传输速率划分把车载网络分为Class AClass BClass C三个级别:Class A的数据速率通常低于20Kbps,如LIN,主要用于车门控制、空调、仪表板;Class B的数据速率为10Kbps125Kbps,如低速CAN(ISO 11898),主要是事件驱动和周期性的传输;Class C的数据速率为125Kbps1Mbps,如高速CAN(ISO898),主要用于引擎定时、燃料输送、ABS等需要实时传输的周期性参数。拥有更高传输速率的MOSTFlexRay主要适用于音视频数据流的传输。

目前与汽车动力、底盘和车身密切相关的车载网络主要有CANLINFlexRay。从全球车载网络的应用现状来看,通过20多年的发展,CAN已成为目前全球产业化汽车应用车载网络的主流。

CAN,全称为“Controller Area Network”,即控制器局域网,CAN数据总线又称为CAN—BUS总线,20世纪80年代初由德国Bosch公司开发,作为一种由ISO定义的串行通讯总线,其通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。同年,Bosch公司正式颁布了CAN技术规范,版本2.0。该技术规范包括AB两部分。CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通信,采用单片机作为直接控制单元,用于对传感器和执行部件的直接控制,在车载各电子控制装置ECU之间交换信息,形成汽车电子控制网络,通信速率可达1Mbps

CAN-BUS系统主要包括以下部件:CAN控制器——用来接收微处理器传来的信息,对这些信息进行处理并传给CAN收发器,同时CAN控制器也接收来自CAN收发器传来的数据,对这些数据进行处理,并传给控制单元的微处理器;CAN收发器——接收CAN控制器送来的数据,并将其发送到CAN数据传输总线上,同时CAN收发器也接收CAN数据总线上的数据,并将其传给CAN控制器CAN-BUS数据传输线——两条双向数据线,分为高位CAN-H和低位CAN-L数据线,为了防止外界电磁波干扰和向外辐射,两条数据线缠绕在一起,要求至少每2.5cm就要扭绞一次,两条线上的电位是相反的,电压的和总等于常值CAN-BUS终端电阻——防止数据在到达线路终端后象回声一样返回,并因此而干扰原始数据,从而保证了数据的正确传送,终端电阻装在控制单元内。

CAN总线的应用简化了布线、减少了传感器数量、提高系统可靠性和可维护性。随着汽车技术的发展,具有高度灵活性、简单的扩展性、优良的抗干扰性和纠错能力的CAN总线通信协议必将在汽车电控系统中得到更广泛的应用。

 LIN(Local Interconnect Network)是一种应用于汽车中的分布式新型低成本串行通信总线,作为CAN总线的辅助网络或子网络,专门应用于低端系统。

FlexRay总线是一种高速网络,由FlexRay联盟为高速通信所制订,最初是作为电动控制(X-by-Wire)应用的通信协议被提出的。从技术上讲FlexRay作为下一代汽车网络协议,提供了充足的带宽、可靠性和实时响应能力,以实现线控应用,但高成本因素决定其在一定的时间内只能定位于高端汽车的应用。
  通常车内还有诸如媒体播放器、导航系统以及其他多种信息娱乐设备,这些设备之间的互连需要更高速的通信协议。媒体导向系统传输协议MOSTMedia Oriented System Transport)是目前车载信息娱乐系统普遍接受的高速通信协议。MOST数据可分为同步传输数据和异步传输数据,具有很大的灵活性——同步数据可直接用于音视频设备,异步数据可用于传输其它数据包,如导航地图数据等。

现代车载网络已成为各汽车电器/汽车电子之间的信息纽带,增强了汽车的性能,减少了线束的用量,还降低了整车de 成本。随着下一代汽车中引进X-by-Wire系统,TTP/CFlexRay将显示出优势。在未来的线控系统中,到底哪一种标准更具有生命力尚难定论。长远来看,车载网络还远没有达到成熟阶段。信息与电子技术发展很快,车辆上的应用又有比较大的滞后,所以车上信息与电子技术的应用还有很大的发展空间,它们将对车上通信与控制网络提出一些新的需求,同时为新的车上网络技术提供技术支持

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