各類汽車總線的特點比

1、各類汽車總線的特點比較作者：謝文盛源自：電子工程專輯訪問：1753日期：2008-7-6【字號：大中小】隨著汽車功能的不斷增加、可靠性要求的不斷提高以及價格的不斷下降，越來越多的電子控制單元（ECU）將被引入到汽車中。目前，在高端汽車中一般會有50個以上的ECU。為了使這些ECU能夠在一個共同的環(huán)境下協(xié)調工作，也為了進一步降低成本，人們設計了針對汽車通信網絡的總線協(xié)議。一般來說，汽車通信網絡可以劃分為四個不同的領域，每個領域都有其獨特的要求。現(xiàn)有的主流汽車總線協(xié)議都無法適應所有的要求：信息娛樂系統(tǒng)：此領域的通信要求高速率和高帶寬，有時會是無線傳輸，目前主流應用協(xié)議有MOST，正在推出的還有ID

2、B-1394等；高安全的線控系統(tǒng)（X-By-Wire）:由于此領域涉及安全性很高的剎車和導向系統(tǒng)，所以它的通信要求高容錯性、高可靠性和高實時性?？梢钥紤]的協(xié)議有TTCAN、FlexRay、TTP等；車身控制系統(tǒng)：在這個領域CAN協(xié)議已經有了二十多年的應用積累，其中包括傳統(tǒng)的車身控制和傳動裝置控制；低端控制系統(tǒng)：此系統(tǒng)包括那些僅需要簡單串行通信的ECU，比如控制后視鏡和車門的智能傳感器以及激勵器等，這應該是LIN總線最適合的應用領域。其中，控制器局域網（CAN）是最有名的、也是最早成為國際標準的汽車總線協(xié)議。CAN協(xié)議是串行協(xié)議，能夠有效地支持具有高安全等級的分布實時系統(tǒng)。CAN是一個多主機系統(tǒng)

3、，所以它設計了高效率的仲裁機制來解決傳輸沖突問題，具有高優(yōu)先級的系統(tǒng)總能優(yōu)先得到總線的使用權。CAN還同時使用了其它一些防錯手段，能夠判斷出錯的節(jié)點并及時關閉之，這樣就在很大程度上保證了總線的可靠性。CAN的傳輸速率和總線長度相關，最高可以到1Mbps,般車內使用的速率是500Kbps到200Kbps。CAN多年來作為車身控制的主干網已經形成了從IC設計到軟件開發(fā)和測試驗證的完整產業(yè)鏈，而且它還將在新的汽車主干網行業(yè)標準確立之前一直充當這一角色。在車內，還有許多ECU的控制并不需要CAN這樣高速率和高安全的通信，本地互聯(lián)網絡（LIN）就是為適應這類應用而設計的低成本解決方案。LIN是一個公開的

4、協(xié)議，它基于SCI（UART）串行通信的格式，結合了汽車應用的特點LIN是單一主機系統(tǒng)，不但降低了硬件成本，而且在軟件和系統(tǒng)設計上也能更容易地兼容其它網絡協(xié)議，比如CAN。LIN的傳輸速率最高可到20Kbps，主要是受到EMI和時鐘同步的限制。由于LIN器件易得幾乎所有的IC都帶有SCI（UART）接口，LIN很快就在車內低端控制器領域取得領先地位。典型的LIN應用有車門、后視鏡、導向輪、馬達、照明以及其它智能傳感器。LIN不但定義了物理層和數(shù)據(jù)層，還定義了相關的應用軟件層。這些都為LIN方案提供商解決了設備兼容的問題，很有利于汽車工業(yè)的規(guī)模生產。相信LIN協(xié)議會是汽車低端控制網絡的未來標準。

5、車內除了嵌入式控制系統(tǒng)以外，還有諸如媒體播放器、導航系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)以及其他多種信息娛樂設備，這些設備之間的互連需要更高速的通信協(xié)議。媒體導向系統(tǒng)傳輸協(xié)議（MOST）是目前車載信息娛樂系統(tǒng)普遍接受的高速通信協(xié)議。MOST基于ISO/OSI七層網絡模型設計，物理層由光纖通信組件構成，具有很好的抗干擾性，設計傳輸速率可達150Mbps（目前產品可達25Mbps）。除了控制數(shù)據(jù)外，MOST數(shù)據(jù)可分為同步傳輸數(shù)據(jù)和異步傳輸數(shù)據(jù)，具有很大的靈活性同步數(shù)據(jù)可直接用于音視頻設備，異步數(shù)據(jù)可用于傳輸其它數(shù)據(jù)塊，如導航地圖數(shù)據(jù)等，甚至也可用于支持TCP/IP數(shù)據(jù)包的傳輸。MOST還定義了應用層，包括MOST設

6、備、功能塊、功能函數(shù)以及參數(shù)格式等等，這些協(xié)議可以確保各個廠家生產的設備具有MOST互聯(lián)性，也有利于車內信息娛樂設備的及時更新?lián)Q代。IDB-1394是從IEEE1394標準演化而來的另一種支持車內信息娛樂系統(tǒng)的高速通信協(xié)議。IDB-1394可以達到400Mbps或更高的傳輸速率，而且IEEE1394也是一種很成熟的通信協(xié)議，已經有很多設備支持。這些都是IDB-1394的優(yōu)勢，然而由于MOST受到更多廠商的支持，包括一些軟件開發(fā)商的支持，可以預計MOST將會在汽車工業(yè)中進一步擴張勢力。汽車線控系統(tǒng)，按照汽車工程師社團（SAE）的定義，需要一個安全等級為C的通信網絡架構。如果要實現(xiàn)一個完全的線控汽

7、車，沒有傳統(tǒng)的機械或液壓系統(tǒng)作備份，不但要對傳統(tǒng)的機械和液壓單元作創(chuàng)新性的ECU替代，而且傳統(tǒng)的CAN總線系統(tǒng)也不再適用。CAN的本質是一種事件驅動的協(xié)議，在高安全性的系統(tǒng)中，CAN缺乏必要的決定性、同步性和容錯性。因此人們開始為線控汽車設計滿足安全性要求的新一代汽車主干通信網絡。TTCAN、FlexRay和TTP就是其中的主要代表，它們無一例外地都采用了時間驅動的機制。在時間驅動的系統(tǒng)里，信息的發(fā)送由預先設立好的時間表確定，所有的節(jié)點都知道什莫時間該發(fā)送，什莫時間該收??；信息收發(fā)的不確定性僅僅是時間同步的誤差，而這個誤差通?？梢钥刂圃诜浅Ｐ〉姆秶鷥取＿@一特點使時間驅動的通信網絡成為線控汽車通

8、信網絡的必然選擇。TTCAN由CAN發(fā)展而來，數(shù)據(jù)格式和CAN兼容。它定義了一個時間周期，在此周期內又有多個時間間隔，有些時間間隔專用于特定的網絡節(jié)點（無需仲裁），其余間隔類似普通的CAN協(xié)議。其特點是保留了和傳統(tǒng)CAN網絡的兼容，同時又具有時間驅動的優(yōu)點。然而，TTCAN不能提供比CAN更高的傳輸速率，在容錯性方面也沒有明確的設計說明。FlexRay協(xié)議將其時間周期分為靜態(tài)段和動態(tài)段兩個部分。靜態(tài)段采用TDMA方式傳輸時間驅動類型的數(shù)據(jù)，動態(tài)段采用Mini-Slot方式傳輸事件驅動類型的數(shù)據(jù)。在安全性方面，F(xiàn)lexRay采用冗余通道的方式確保數(shù)據(jù)正確傳輸，而其它的容錯機制并沒有直接在協(xié)議中明

9、確說明，而交由應用提供者自己設計。這種方法有很大的設計靈活性，然而會由此產生安全隱患以及兼容性問題。TTP協(xié)議對所有的節(jié)點采用TDMA的網絡通道分配方式，即所有節(jié)點在一個周期內都會傳輸數(shù)據(jù)至少一次。整個系統(tǒng)采用統(tǒng)一的時間標準，所有的節(jié)點都存有預先定義的時間表，一旦傳輸數(shù)據(jù)和時間表發(fā)生沖突則認為節(jié)點錯誤。只要一個節(jié)點有一次錯誤，那末該節(jié)點將退出通信網絡，確保網絡不受錯誤節(jié)點的干擾。TTP將網絡成員檢查服務也定義在協(xié)議中，確保網絡中沒有可疑的節(jié)點。這些雖然限制了該協(xié)議的靈活性，但確保了它的高安全性。FlesKayTIP恃輔速率(Kbps)110b平塢母包數(shù)垢8by-tcs)口SbyttE冗余麺菇平

10、均野包數(shù)曙(254tiyte3)首Bbytes冗金魏據(jù)皿均爭包數(shù)轄(；524Dby-tcs)侶冗余魏攜l.SbitsCRC十ACK24bitsCRC十lGbitsheaderCEC可檢測的24hitCKC+ACK/NACE主機時間同步分布時閘同步，朋娛監(jiān)視分布時間同歩，節(jié)點總虎監(jiān)楓器，網堵成崗魅亜，釵蛭冗余,典型痔用打幵血個ECU的究時控制槪念上盍持垛控系統(tǒng)問未見實際應用)TTCAN、FlexRay和TTP三種協(xié)議在其它方面的比較可以看到TTCAN由于受到帶寬等的限制，將不會在下一代線控汽車主干網中占有主導地位。FlexRay和TTP都可以使用虛擬CAN通道技術來兼容現(xiàn)有的CAN網絡和器件，而兩者在