汽車總線技術(shù)是什么意思

中國(guó)汽車技術(shù)研究中心杜啟峰龔進(jìn)峰
　　從發(fā)動(dòng)機(jī)電噴到自動(dòng)變速器，從ABS到制動(dòng)力分配,從GPS到自動(dòng)導(dǎo)航,從電源管理到線傳操縱以及為提高舒適性而做的各種改進(jìn),使汽車電氣形成一個(gè)日益龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)。另外，隨著近年來(lái)ITS的發(fā)展，以3G(GPS、GIS和GSM)為代表的新型電子通訊產(chǎn)品的出現(xiàn)，它對(duì)汽車的綜合布線和信息的共享交互提出了更高的要求,汽車總線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)便越來(lái)越突出。

　　1.汽車總線技術(shù)的介紹
　　1)概念
　　汽車總線系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是通過(guò)某種通訊協(xié)議(如CAN)，將汽車內(nèi)部的各個(gè)ECU節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來(lái)，從而形成一個(gè)汽車內(nèi)部的局域網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身的傳感器信息以及總線上的信息,完成預(yù)定的控制功能和動(dòng)作，如燈光的開(kāi)閉、電機(jī)啟停等,節(jié)點(diǎn)之間的通訊通過(guò)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)一般由MCU(或DSP等)、接口電路、總路線控制器、總線驅(qū)動(dòng)器等構(gòu)成。
　　2)現(xiàn)狀
　　迄今為止，在汽車上已經(jīng)出現(xiàn)了多種總線標(biāo)準(zhǔn)，從總線所實(shí)現(xiàn)的功能角度分，可分為兩類，一類是控制策略驅(qū)動(dòng)的總線，如SAE的J1850、德國(guó)大眾的ABUS、博世的CAN、ISO11898和ISO11519、美國(guó)商用機(jī)器的AutoCAN、ISO的VAN、馬自達(dá)的PALMNET、以及用于低速場(chǎng)合的LIN等。另一類是以大量數(shù)據(jù)傳輸為目的的多媒體總線，如，IDB-C、IDB-1394、MOST、AMIC-C等。
　　下表匯總了汽車上的幾個(gè)主要網(wǎng)絡(luò)和總線的應(yīng)用范圍及特點(diǎn)。
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍通訊速率主要總線類型
動(dòng)力總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS、自動(dòng)變速箱等500kbps高速CAN
車身總線網(wǎng)絡(luò)電動(dòng)車窗、中控鎖、座椅、空調(diào)等<125kbps低速CAN(歐)J1850(美)
多媒體總線網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航、視頻等5～100MbpsMOSTIDB-1394
　　由于歐美汽車有各自的總線標(biāo)準(zhǔn)，選用哪種總線成了總線開(kāi)發(fā)時(shí)的第一個(gè)問(wèn)題。亞洲汽車界尚在CAN和J1850之間猶豫，但傾向于CAN的趨勢(shì)已經(jīng)越來(lái)越明顯。我國(guó)的汽車以歐洲車型為主，因此CAN總線和LIN總線應(yīng)該是我國(guó)汽車總線發(fā)展的趨熱。
　　CAN總線是德國(guó)BOSCH公司在20世紀(jì)80年代初開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。它的短幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、非破壞性總線仲裁技術(shù)以及靈活的通訊方式使CAN總線具有很高的可靠性和抗干擾性，滿足了汽車對(duì)總線的實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。
　　CAN遵循ISO/OSI的標(biāo)準(zhǔn)模型，但只規(guī)定了7層協(xié)議中的數(shù)據(jù)鏈路層，而應(yīng)用層則留給用戶自己定義。到目前為止，在CAN的基礎(chǔ)上定義的高層協(xié)議有很多，其中影響較大的有：CANKingdom/J1939/OSEK/DeviceNet(AB)/SDS(Honeywell)/CAL/CANOpen(CiA)。
　　CAN總線的特點(diǎn)：
　　a)如果數(shù)據(jù)擴(kuò)展以增加新的信息，只需升級(jí)軟件即可。
　　b)控制單元對(duì)所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)到故障后存儲(chǔ)故障碼。
　　c)使用小型控制單元及小型控制單元插孔可節(jié)省空間。
　　d)使傳感器信號(hào)線減至最少，控制單元可做到高速數(shù)據(jù)傳輸。
　　e)CAN總線符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因此可應(yīng)用不同型號(hào)控制單元間的數(shù)據(jù)傳輸。
　　3)CAN在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用情況
　　目前，國(guó)外的汽車總線技術(shù)已經(jīng)成熟，且已在汽車上推廣。國(guó)內(nèi)完全引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的奧迪A6車型已于2000年起采用總線替代原有線束，帕薩特B5、BORA、POLO、FIAT的Palio、Siena、哈飛賽馬等車型都不同程度地使用了CAN總線技術(shù)。此外，部分高檔客車、工程機(jī)械也都開(kāi)始應(yīng)用總線技術(shù)。
　　在客車行業(yè)，不少企業(yè)對(duì)總線技術(shù)非常感興趣，有些企業(yè)正在與高校或科研院所聯(lián)合開(kāi)發(fā)，有些企業(yè)甚至已經(jīng)搞出樣車，可以說(shuō)，總線技術(shù)在客車上的應(yīng)用會(huì)在近幾年內(nèi)迅速展開(kāi)。
　　4)國(guó)內(nèi)研發(fā)情況
　　國(guó)內(nèi)在汽車總線技術(shù)上的研發(fā)剛剛起步，而且大都集中在高校和科研單位，尚沒(méi)有形成專業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)公司，整體實(shí)力有待加強(qiáng)。汽車企業(yè)與相關(guān)研究單位聯(lián)合開(kāi)展具有針對(duì)性的總線開(kāi)發(fā)，以滿足國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)總線技術(shù)的需求，同時(shí)培養(yǎng)自己的總線研發(fā)人才，是一種促進(jìn)總線技術(shù)廣泛應(yīng)用的雙贏策略。
　　2.客車對(duì)總線技術(shù)的要求(含技術(shù)優(yōu)勢(shì)、成本分析等)
　　轎車對(duì)總線技術(shù)的應(yīng)用已較為普遍，使用總線技術(shù)的轎車是一般有2～4條總線系統(tǒng)，其是動(dòng)力總線(發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速箱、ABS)和舒適總線(中央控制器、四個(gè)門(mén)模塊)最為普遍，以下簡(jiǎn)要介紹客車總線技術(shù)。
　　1)客車總線系統(tǒng)要解決的問(wèn)題
　　a)由于客車車身長(zhǎng)的特點(diǎn)，前后燈光線束問(wèn)題是CAN總線系統(tǒng)首先要解決的問(wèn)題；
　　b)大型客車中發(fā)動(dòng)機(jī)后置情況較多，發(fā)動(dòng)機(jī)與儀表板之間的信息傳遞造成了線束的大幅增加，因此實(shí)現(xiàn)儀表板節(jié)點(diǎn)與發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)點(diǎn)之間的CAN通訊非常必要；
　　c)客車作為載客工具，智能化的空調(diào)管理功能非常重要；
　　d)電源管理和故障診斷也是客車CAN研究的重要內(nèi)容。
　　2)根據(jù)客車車身特點(diǎn)和急需解決的問(wèn)題，將客車CAN系統(tǒng)分成以下幾個(gè)節(jié)點(diǎn)：
　　前燈光節(jié)點(diǎn)、后燈光節(jié)點(diǎn)、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)點(diǎn)、空調(diào)管理節(jié)點(diǎn)、儀表板節(jié)點(diǎn)。
　　結(jié)束語(yǔ)
　　汽車總線技術(shù)的推廣與應(yīng)用，記錄儀標(biāo)準(zhǔn)的頒布與實(shí)施，必將促進(jìn)我國(guó)汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)抓住這次機(jī)會(huì)，通過(guò)自主研發(fā)或與科研單位合作等方式，盡快掌握這兩項(xiàng)技術(shù)，提升產(chǎn)品的技術(shù)含量。隨著技術(shù)不斷成熟和成本不斷降低，它們的應(yīng)用范圍將會(huì)越來(lái)越廣

汽車總線技術(shù)發(fā)展之路

隨著集成電路和單片機(jī)在汽車上的廣泛應(yīng)用，汽車上的電子控制單元越來(lái)越多，例如電子燃油噴射裝置、防抱死制動(dòng)裝置（ABS）、安全氣囊裝置、電控門(mén)窗裝置和主動(dòng)懸架等。如果仍采用常規(guī)布線方式，即電線一端與開(kāi)關(guān)相接，另一端與用電設(shè)備相通，將導(dǎo)致車上電線數(shù)目的急劇增加，同時(shí)復(fù)雜電路也降低了汽車可靠性，增加了維修難度。于是，CAN總線應(yīng)運(yùn)而生。

??? LIN則是CAN在低端應(yīng)用的延伸，是價(jià)格相對(duì)便宜且速度較慢的子網(wǎng)。通常狀況下，電子控制裝置通過(guò)CAN總線提供穩(wěn)定、可靠的低成本網(wǎng)絡(luò)連接，電機(jī)、開(kāi)關(guān)、傳感器和車燈等則通過(guò)LIN進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。

??? 事實(shí)上，在現(xiàn)代汽車中，采用總線的意義已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出節(jié)省電線的范圍，它已成為車內(nèi)各零部件實(shí)施信息交互的標(biāo)準(zhǔn)接口。整車的總線網(wǎng)絡(luò)成為整車的電器平臺(tái)，也就是說(shuō)只要有總線存在，就可以在這個(gè)總線平臺(tái)上不斷增加汽車的智能化零部件。總線技術(shù)促進(jìn)了汽車智能化的發(fā)展。

??? 上世紀(jì)90年代初，總線技術(shù)開(kāi)始在汽車中應(yīng)用。如今該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，幾乎所有的車都開(kāi)始采用CAN/LIN總線。總線零部件也成為發(fā)展的主流。

??? 對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，由于國(guó)內(nèi)汽車制造和零部件的發(fā)展水平不平衡。雖然合資品牌和自主品牌的量產(chǎn)車大都采用了CAN/LIN，但由于國(guó)內(nèi)零部件配套體系在電器零部件，特別是在智能零部件上的弱勢(shì)，國(guó)內(nèi)真正自主研發(fā)的具有總線接口的零部件在量產(chǎn)車中（年產(chǎn)量超過(guò)1萬(wàn)輛以上的）幾乎沒(méi)有。

??? 目前在大批量生產(chǎn)汽車中，具有CAN/LIN總線的零部件幾乎都是國(guó)外研發(fā)的，它們中一部分是國(guó)外生產(chǎn)的，一部分是由國(guó)內(nèi)合資或外資企業(yè)生產(chǎn)。但部分小批量生產(chǎn)汽車，如北京市場(chǎng)上達(dá)到國(guó)III標(biāo)準(zhǔn)的掃雪車、公共汽車等，它們帶有CAN/LIN功能的儀表、車燈控制、車門(mén)控制等技術(shù)，這些都是國(guó)內(nèi)自主研發(fā)和生產(chǎn)的。

??? 總線不是一項(xiàng)獨(dú)立的技術(shù)，它是一種電器之間進(jìn)行信息交互的接口，它的基礎(chǔ)是零部件的智能化。從單一技術(shù)來(lái)說(shuō)，通過(guò)幾年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)與國(guó)際先進(jìn)水平差距正在縮小。但從量產(chǎn)角度來(lái)說(shuō)，由于國(guó)內(nèi)在汽車電器、特別是在智能化零部件領(lǐng)域離國(guó)際先進(jìn)水平相差太大，因此總線發(fā)展必然受其影響，總線應(yīng)用概念、產(chǎn)品定義、研發(fā)、測(cè)試、認(rèn)證、生產(chǎn)和維護(hù)方面都還處于起步階段。具體來(lái)說(shuō)，在總線的概念認(rèn)識(shí)方面，很多企業(yè)還沒(méi)有上升到平臺(tái)和電氣標(biāo)準(zhǔn)的層次，仍停留在節(jié)約電線和增加功能上。

??? 在產(chǎn)品定義方面，總線必須與零部件融為一體，與傳統(tǒng)零部件協(xié)同作戰(zhàn)。但國(guó)內(nèi)由于電氣零部件、智能零部件的研發(fā)水平與國(guó)際先進(jìn)國(guó)家相差太遠(yuǎn)，總線在國(guó)內(nèi)發(fā)展缺乏智能零部件的基礎(chǔ)，迫使總線與零部件研發(fā)相分離。即使總線產(chǎn)品研發(fā)出來(lái)，但優(yōu)勢(shì)不明顯，主機(jī)廠不接受，就談不上產(chǎn)業(yè)化。產(chǎn)業(yè)化不能實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品定義、研發(fā)、測(cè)試、認(rèn)證、生產(chǎn)和維護(hù)方面自然處于起步階段。

??? 對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，在CAN/LIN總線技術(shù)的研發(fā)道路上還需克服哪些瓶頸？一是人才方面。車用總線技術(shù)涉及到機(jī)械制造領(lǐng)域和電子信息領(lǐng)域的融合。但我國(guó)的實(shí)際情況是，這兩個(gè)領(lǐng)域的協(xié)同存在一些問(wèn)題。從電子信息行業(yè)進(jìn)入車用總線領(lǐng)域的，缺乏對(duì)汽車行業(yè)的理解，其研發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品很難滿足汽車的要求，即使?jié)M足汽車的要求，但不清楚汽車研發(fā)、生產(chǎn)和服務(wù)流程，也很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。另外，總線研發(fā)人員必須具有深厚的電子信息基礎(chǔ)，因此從汽車行業(yè)進(jìn)入總線研發(fā)領(lǐng)域的，由于基礎(chǔ)的限制，很難研發(fā)出高性價(jià)比的產(chǎn)品。

??? 二是要突破國(guó)外對(duì)我國(guó)的技術(shù)封鎖。目前我們的研發(fā)工作還處在向國(guó)外學(xué)習(xí)的階段，但很多與總線技術(shù)相關(guān)的國(guó)外文獻(xiàn)都是講其優(yōu)勢(shì)，不講其缺陷。結(jié)果我國(guó)許多從事總線的研發(fā)人員在研發(fā)過(guò)中，由于不能對(duì)總線進(jìn)行取長(zhǎng)補(bǔ)短，使研發(fā)陷入困境。突破技術(shù)封鎖也是我們面臨的巨大挑戰(zhàn)。

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