汽车网络知识普及

修理工

随着电子技术的迅速发展和在汽车<a></a>车<a></a>上的广泛应用，汽车电子化程度越来越高，汽车上的电控装置也越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ABS）、驱动防滑系统（ASR）、电控自动变速器、安全气囊、主动悬架、电动门窗等。集成电路和单片机在汽车上的广泛使用，大大增加了汽车上的电子控制器的数量，使得线路越来越复杂。<br /><br /> 在追求汽车使用性和小型化的今天，粗大的线束不但占用了汽车上宝贵的空间资源，而且越来越难被安装在隐蔽位置。这样将会导致电控单元的端子数增加、线路日趋复杂、故障率增多、汽车工作的可靠性下降、维修困难等后果。<br /><br /> 为了提高信号的利用率，要求大批的数据信息能在不同的电子单元中共享，汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要实时交换。传统的电器系统大多采用的点对点的单一通信方式，已远不能满足这种需求。针对上述问题，在借鉴计算机网络和现场控制技术的基础上，汽车网络技术应运而生。<br /><br /> 从1980年起，汽车内开始装用网络。1983年，<a href="http://www.che168.com/che168/cardb/brand/brand_63.html" target="_blank"></a>丰田<a></a>丰田公司在世纪牌汽车上最早采用了应用电缆的车门控制系统，实现了多个节点的连接通信。此系统采用了集中控制方法，车身ECU对各个车门的门锁、电动玻璃窗进行控制，这就是早期在汽车上所采用的光缆系统。<br /><br /> 1986-1989年间，在车身系统上装有了利用铜线的网络。1987年，作为集中型控制系统，日产公司的车门相关系统，GM公司的车灯控制系统已处于批量生产的阶段。在这段时期内，德国的Bosch公司提出了汽车车载局域网（LAN）的基本协议，该协议即为控制器局域网（Controller Area Network)，简称为CAN。目前控制系统局域网中应用最广的标准就是CAN。接着，美国汽车工程师学会提出了J1850。<br /><br /> 日本也提出各种各样的网络方案，丰田、日产、<u>三菱</u>、<a href="http://www.che168.com/che168/cardb/brand/brand_75.html" target="_blank"></a>本田<a></a>本田以及<a href="http://www.che168.com/che168/cardb/brand/brand_119.html" target="_blank"></a>马自达<a></a>马自达<a></a>公司都已处于批量生产的阶段，但没有统一为车身系统为主的控制方式。在美国，通过采用SAEJ1850（由美国汽车而在其他国家，特别是欧洲的厂家则采用CAN，同时发表文章介绍大型CAN网络的车型。由于他们在控制系统上都采用CAN，从而充分证明CAN在汽车网络应用中的优越性。 <br /><br /> 现在欧洲又以与CAN协议不同的思路提出了控制系统的新协议TTP(Time Triggered Protocol),并在X-by-wire系统即线控操作中开始应用。为实现音响系统的数字化，建立起将音频数据和信号系统综合在一起的AV网络。由于这种网络须将大容量的数据连续输出，故这种网络上将采用光缆。<br /><br /> 今后，当对汽车引入智能交通系统（ITS）时，由于要与车外交换数据，所以在信息系统中将采用更大容量的网络，例如DDB/Optical(Domestic Digital Bus/Optical),MOST(Media Oriented System Transport),IEEE1394等。<br /><br /> 汽车网络技术从二十世纪八十年代提出以来，迄今为止，已形成了多种网络标准。目前存在的多种汽车网络标准，其侧重的功能有所不同。二十世纪九十年代中期，美国汽车工程师协会（SAE）按照汽车上网络系统的性能由低到高将其划分为A级、B级、C级网络，D级以上没有定义，详见表1。<br /><br />表1 SAE汽车网络级别<br /><br /> 特性 A级网络 B级网络 C级网络 <br /><br /><br /><br />传输速度/(kbit/s) 小于1 10～125 125～1000<br /><br /> 信息传输延时/ms 小于50 小于20 小于5<br /><br /> 时钟离散度要求/% 20 2 0.01<br /><br /> 传输媒体/总线 单线 单线 双绞线<br /><br /> 信息优先权 有 有 有<br /><br /> 容错能力 无 无 有 <br /><br />A级网络主要应用于要求价格低，数据传输速度、实时性、可靠性要求较低的情况，如车身系统的车门窗和后备箱等系统；也作为一些传感器级和执行器级的底层局部连接网络。根据这些网络协议目前发展和使用的状况，A类网络主要协议是TTP／A(Time Triggered Protocol／C1ass A和LIN(local interconnect network)。 B级网络用于对数据传输速度要求较高的系统，包括一些车身控制系统、仪表盘和一些低档的实时控制系统以及故障诊断系统(ODB)等。目前看来，B类网络的主流协议为CAN(ISO11898-3)、SAEJ1850，VAN(vehicle area network)。 <br /><br /> C级网络主要用于可靠性和实时性要求较高的系统，如高档的发动机和动力传动系统的实时控制系统、一些线控系统等。目前，C类网络中的主流协议包括高速CAN(ISO11898-2)、正在发展中的TTP／C、F1exRay等协议。<br /><br /> 最近几年，随着汽车电子技术的高速发展，世界各大汽车公司、电子元器件及各科研机构根据电子技术和汽车应用的发展推出了许多新的车用通信协议，到目前为止大约有40多种，现在已经难以将基于这些新协议的网络都归类到SAE定义的3类网络中去、综合考虑功能和位传输速率等因素，现有的汽车通信网络大致可划分为5类，沿袭SAE分类，又新划分D、E级网络。<br /><br /> D类网络主要面向多媒体、导航系统等，网络协议的位传输速率在250kbit/s～400 kbit/s之间。目前，该网络的主流协议为DDB(Domestic Digital Bus)或MOST(Media Oriented Systems Transport)。 <br /><br /> E类网络主要是面向乘员的安全系统，主要应用于车辆被动安全领域。在E类网络的应用场合中可能存在2条或多条总线。，该网络的主要协议为Byteflight。 <br /><br /> 在今天的汽车上，作为一种典型应用，车体和舒适性模块都连接到CAN总线上，并借助于LIN总线进行外围设备控制。而汽车高速控制系统，通常会使用高速CAN总线连接在一起。远程信息处理和多媒体连接需要高速互连，视频传输又需要同步数据流格式，这些都可由DDB(Domestic Digital Bus)或 MOST(Media Oriented Systems Transport)协议来实现。无线通信则采用蓝牙技术(B1uetooth)技术加以实现。

海冉丽