汽車電氣系統(tǒng)中總線技術(shù)的運(yùn)用范文

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摘要：總線技術(shù)應(yīng)用于汽車電氣系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了車載電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化，所以總線技術(shù)在車載電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注。本文首先簡要分析了汽車電氣系統(tǒng)中總線技術(shù)的形成和發(fā)展，然后對CAN、LIN、MOST以及FlexRay四種總線技術(shù)進(jìn)行了深入分析，并且細(xì)致討論了其優(yōu)缺點(diǎn)和未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：汽車；電氣系統(tǒng)；總線技術(shù)

1汽車電氣系統(tǒng)中總線技術(shù)的形成和發(fā)展

汽車電氣系統(tǒng)中的總線是信號線的集合，即汽車內(nèi)的電腦系統(tǒng)傳輸車內(nèi)子系統(tǒng)信號。它的作用是描述電子信號，從而讓不同的子信號之間能夠進(jìn)行傳輸，最終實(shí)現(xiàn)通訊功能。總線技術(shù)有助于提高通訊質(zhì)量，然而大眾對總線技術(shù)的期望卻越來越高。汽車總線技術(shù)最開始應(yīng)用于高端汽車，但是如今已經(jīng)普及到大眾汽車當(dāng)中。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，汽車電氣系統(tǒng)中的總線技術(shù)還有很大的提升空間。當(dāng)下常見的總線技術(shù)主要有CAN、LIN、MOST和FlexRay，雖然，汽車總線技術(shù)種類很多，每種總線技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)，但是具有多種優(yōu)點(diǎn)的綜合性總線技術(shù)還沒有形成。汽車電氣系統(tǒng)總線技術(shù)未來發(fā)展方向是高速度、高精確度、低成本以及多功能。汽車電氣系統(tǒng)總線技術(shù)雖然不是汽車配置的重要部分，但是隨著大眾對互聯(lián)網(wǎng)的依賴和高品質(zhì)精神生活的需求以及對自動(dòng)化設(shè)備的需要，總線技術(shù)依然有很廣闊的市場。

2汽車電氣系統(tǒng)中總線技術(shù)的應(yīng)用

2.1CAN總線技術(shù)CAN是控制器局域網(wǎng)技術(shù)的英文縮寫，其是汽車電氣系統(tǒng)中總線技術(shù)中的一種。該技術(shù)起源于德國，其優(yōu)點(diǎn)是高速完成各個(gè)電子系統(tǒng)控制模塊之間的數(shù)據(jù)通訊，并且穩(wěn)定性極高。CAN總線由四個(gè)部分構(gòu)成，分別是導(dǎo)線、控制器、收發(fā)器以及終端電阻（兩個(gè)終端電阻），每個(gè)部分都有自己的功能和作用。導(dǎo)線主要用于電信號的傳輸，控制其用于翻譯發(fā)送和接收到的信號，收發(fā)器用于網(wǎng)絡(luò)信息的接受和發(fā)送，終端電阻與信號生效息息相關(guān)。如果電阻障礙，則總線信號無法生存。通常情況下，兩個(gè)電阻分別放在終端的控制單元中，為了避免電阻出現(xiàn)故障，要巧妙設(shè)計(jì)汽車內(nèi)的電氣結(jié)構(gòu)以保護(hù)電阻正常工作。CAN總線技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)。第一，傳統(tǒng)的汽車總線技術(shù)一般都是點(diǎn)對點(diǎn)信息傳輸，所以車內(nèi)的傳輸線路比較多，相對來說汽車內(nèi)部的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。較之傳統(tǒng)的總線技術(shù)而言，CAN總線技術(shù)既能夠完成數(shù)據(jù)傳輸，又能夠持續(xù)優(yōu)化總線系統(tǒng)。所以，CAN總線技術(shù)應(yīng)用于汽車電氣系統(tǒng)之后，縮短了連接線長度，減少了插件的數(shù)量，從而降低了汽車成本。車載電氣系統(tǒng)中電路簡單則整潔性和安全性都會(huì)大幅度提升。第二，CAN總線達(dá)到了國際標(biāo)準(zhǔn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多主方式的工作模式。CAN總線系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)通訊過程中采用二進(jìn)制數(shù)字信息，每條信息都由開始域、狀態(tài)域、空位、檢查域、數(shù)據(jù)域、安全域、確認(rèn)域和結(jié)束域八個(gè)部分組成。其自主性表現(xiàn)為不限制站點(diǎn)地址，并且向節(jié)點(diǎn)發(fā)送或者接收信息時(shí)間具有任意性，即隨時(shí)隨地可以向著目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳輸。第三，CAN總線技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行了優(yōu)化分級，可以根據(jù)車主的需要來選擇傳輸信息內(nèi)容。這種總線技術(shù)就增加了人機(jī)交互需求，可以根據(jù)車主的需要來進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。第四，CAN總線技術(shù)傳播速度非常快。傳輸速度高達(dá)1M/秒，并且傳播信息結(jié)構(gòu)為短幀結(jié)構(gòu)，可以提高精確度，降低數(shù)據(jù)出錯(cuò)概率。總之，CAN總線技術(shù)已經(jīng)步入了國際化標(biāo)準(zhǔn)行列，所以其將稱為各類總線技術(shù)的參考標(biāo)準(zhǔn)。因此，CAN總線技術(shù)的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)總線中各個(gè)組成部分的標(biāo)準(zhǔn)化，并且實(shí)現(xiàn)控制單元各個(gè)部分的優(yōu)化和提升。與此同時(shí)，CAN總線技術(shù)還要提高自己的包容性，要接納和吸收其他總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，盡可能早日實(shí)現(xiàn)CAN總線技術(shù)和其他總線技術(shù)的兼容。

2.2LIN總線技術(shù)LIN是局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的因?yàn)榭s寫，也是較為常見的汽車電氣系統(tǒng)總線技術(shù)。局域網(wǎng)總線技術(shù)最初是摩托羅拉和大眾以及寶馬等公司協(xié)商創(chuàng)造出的通訊協(xié)議。該協(xié)議的宗旨是減少車載網(wǎng)絡(luò)材料和車載通訊設(shè)備的成本，后來則廣泛應(yīng)用于各個(gè)品牌的汽車當(dāng)中。局域網(wǎng)總線技術(shù)對應(yīng)用對象有一定要求，其只能夠應(yīng)用在功能相對簡單的局域網(wǎng)系統(tǒng)中。因?yàn)楹唵蔚木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對精確度要求不高，所以相應(yīng)總線技術(shù)的成本也不會(huì)太高。例如，轉(zhuǎn)向定時(shí)速度控制、電動(dòng)車窗控制、電動(dòng)座椅調(diào)節(jié)、雨刮器控制、后視鏡、車燈控制等都應(yīng)用了局域網(wǎng)總線技術(shù)。LIN局域網(wǎng)總線技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有一些缺點(diǎn)。第一，LIN局域網(wǎng)總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能力非常強(qiáng)，可以有效對抗干擾信號，正確傳輸和處理信息。第二，摩托羅拉等公司也創(chuàng)造了其他可以與CAN總線技術(shù)連接的技術(shù)，由于LIN技術(shù)可以降低導(dǎo)線成本，也顯著降低了汽車成本。鑒于局域網(wǎng)總線技術(shù)的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，其具有良好的發(fā)展前景。第三，LIN總線技術(shù)的主要缺點(diǎn)是速度過慢，現(xiàn)在均速為20KB/秒。這是由于其連接線只有一根的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定的。總之，LIN總線技術(shù)要進(jìn)一步完善和優(yōu)化，揚(yáng)長避短，將自己的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到機(jī)制，同時(shí)也通過設(shè)計(jì)方案和設(shè)備材質(zhì)更換等方式來弱化技術(shù)缺陷。因此，LIN總線技術(shù)的發(fā)展方向是在降低成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)傳輸速度的提升，爭取占領(lǐng)大眾汽車總線技術(shù)市場。與此同時(shí)，LIN總線技術(shù)要向著國際標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。CAN已經(jīng)成為了總線技術(shù)中的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，LIN要盡可能向著標(biāo)準(zhǔn)化靠攏，為日后實(shí)現(xiàn)技術(shù)聯(lián)合和對接奠定基礎(chǔ)。

2.3MOST總線技術(shù)MOST是面向媒體的系統(tǒng)傳輸?shù)挠⑽目s寫，該傳輸協(xié)議基于光導(dǎo)纖維，其作用是控制汽車內(nèi)電腦中的多媒體軟件。另外，MOST總線技術(shù)也可以對車內(nèi)的多媒體硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定程度的控制。通常情況下，車載多媒體軟件是靠互聯(lián)網(wǎng)流量支持的，總線技術(shù)的穩(wěn)定性對傳輸速度和質(zhì)量有重要影響。現(xiàn)階段，車載多媒體在20MB/秒的速度下可以正常使用，MOST總線技術(shù)基本可以滿足這一需要。隨著大眾對生活品質(zhì)要求的提升和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，MOST總線技術(shù)的優(yōu)良性能備受青睞，在豪車中的應(yīng)用日漸廣泛。MOST總線技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)是可以豐富車載多媒體系統(tǒng)，提高車內(nèi)娛樂設(shè)備水平，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，最大限度地實(shí)現(xiàn)了汽車電氣系統(tǒng)的現(xiàn)代化和個(gè)性化。MOST總線技術(shù)當(dāng)下對于高檔品牌汽車和房車非常重要，也是日后大眾汽車總線技術(shù)的發(fā)展方向。總之，MOST總線技術(shù)提高汽車內(nèi)文化娛樂活動(dòng)水平，這對于緩解疲勞駕駛和提高房車旅行質(zhì)量有重要意義。

2.4FlexRay總線技術(shù)FlexRay總線技術(shù)最初由戴姆勒克萊斯勒公司推出，已經(jīng)成為同類產(chǎn)品的基準(zhǔn)，屬于目前領(lǐng)先的汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域未來的發(fā)展和研究技術(shù)之一。FlexRay總線技術(shù)具有靈活性、高速、通信時(shí)間確定和雙通道冗余等優(yōu)秀特點(diǎn)。CAN總線已經(jīng)在車載網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用，而FlexRay總線由于其獨(dú)特的優(yōu)化特性，吸引了汽車設(shè)計(jì)及行內(nèi)研究人員的普遍關(guān)注，已經(jīng)成為下一代車載系統(tǒng)的優(yōu)先推廣技術(shù)，將在未來很多年內(nèi)，引導(dǎo)整個(gè)汽車電子產(chǎn)品控制結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。FlexRay總線技術(shù)設(shè)計(jì)來源于更高端的汽車使用需求，如數(shù)據(jù)傳輸更快、數(shù)據(jù)通信更靈活、容錯(cuò)運(yùn)算更科學(xué)、拓?fù)溥x擇更全面等。相比較于CAN總線技術(shù)，F(xiàn)lexRay數(shù)據(jù)速率最大可達(dá)到10M，總數(shù)據(jù)速率可達(dá)到20M每秒，是CAN的20倍。除此之外，F(xiàn)lexRay可通過硬件實(shí)現(xiàn)完全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置，并進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)測，支持總線、星型和混合拓?fù)涞榷喾N靈活方式。目前市面上運(yùn)用的FlexRay總線技術(shù)應(yīng)用的例子包括：線控操作轉(zhuǎn)向－典型的是使用電子控制單元；（ABS）-包括車輛穩(wěn)定控制（VSC）和車輛穩(wěn)定助手（VSA）。FlexRay總線技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是其成本較高，涉及到的技術(shù)難度也比較大。所以，在短期內(nèi)，該技術(shù)主要應(yīng)用于高端汽車產(chǎn)品。FlexRay總線技術(shù)精確度高且傳輸速度快，其對控制單元的部件和互聯(lián)網(wǎng)傳輸速度也有很高要求。然而，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和電子材料革新還在持續(xù)進(jìn)行，所以FlexRay總線技術(shù)的飛躍式發(fā)展還需要一定的時(shí)間。

3結(jié)語

綜上所述，當(dāng)下常見的汽車電氣系統(tǒng)總線技術(shù)有CAN總線技術(shù)、LIN總線技術(shù)、MOST總線技術(shù)以及FlexRay總線技術(shù)。這些總線技術(shù)都具有各自優(yōu)勢和不足，在長期的優(yōu)化和完善過程中各項(xiàng)技術(shù)都在趨于完善。隨著大眾對汽車品質(zhì)和生活舒適度要求的升高，總線技術(shù)還將會(huì)有更大的突破和進(jìn)展。因此，相關(guān)總線技術(shù)的研究人員要持續(xù)關(guān)注車載電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，汽車生產(chǎn)商之間也要強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合以促進(jìn)總線技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新。

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作者;林寧1；程豪1；胡霞2 單位：1.江西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2.克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院