CAN总线技术在智能汽车系统中的应用
蔡小弋
[摘 要]随着经济的不断发展，汽车行业也在不断进步着。在当今时代，汽车的电子化与网络化已然成为汽车发展的重要标志。在其成为主要标志的同时，汽车电气系统的复杂程度也逐渐加大，因此，总线技术在汽车电气系统中的应用具有着重要的意义。本文在此对总线技术在汽车电气系统中的应用作出简要分析。
[关键词]总线技术；汽车；电气系统
中图分类号：TE358 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0057-01
前言：现阶段，因为汽车的电路越来越复杂，所以对汽车中电路控制的要求也随之增高。总线技术在汽车电气系统中的应用可以有效提高汽车电气系统整体的稳定性以及可靠性，进而满足汽车电气系统的流畅运行。它的大规模应用还能对汽车制造质量有所提升，对制造成本有所降低。
一、总线技术概述
传统的电气系统多采用点对点的单一通信方式，相互之间联系较少，因为导线长度和电气节点数量的原因会对汽车内部可用空间有所影响，而总线技术能够将各个部件通过总线相连，通过一根数据传输线可以处理多个系统所需信号传输，对于优化线路、節约汽车内部空间以及汽车未来的智能化与自动化都有着一定的作用。目前，在汽车电气系统中应用的总线技术可以分为四种，即CAN总线技术、LIN总线技术、MOST总线技术与FlexRay总线技术[1]。
二、总线技术在汽车电气系统中的应用
（一）CAN总线技术
CAN（Controller Area Network）总线技术，又称为CAN-bus，为控制器局域网总线技术[2]。它是一种现场总线，为德国Bosch公司处理现代汽车中众多电控模块（ECU）之间数据交换开发的一种串行通信协议。与传统的通信系统电路技术进行对比，可以发现CAN总线技术的最为突出的特点就是对汽车信号的接线方式进行了简化，减少了导线的长度和汽车插件的数量，CAN总线技术通信为完全数字化，可以让网络互联网的控制更为灵活方便。而CAN总线可以分为高速与低速两种，高速的CAN总线长度在200kb/s到1Mb/s之间，主要应用在变速箱、发动机和防抱死制动系统等实时性要求较高的控制模块，而低速的CAN总线主要应用在车身控制模块。
CAN总线主要是由一个控制器，一个收发器与两个数据传输中断以及两条数据传输线组成，它在每条数据的传递过程包括五个步骤，即提供数据、发送数据、接收数据、检查数据与接受数据[3]。具体过程为控制单元向CAN控制器提供需要发送的数据，然后收发器接受并且将数据转化为电信号发送出去，之后由控制单元转为接收器，对数据进行检查，选择性接收。而对于普通汽车而言，它内部的控制单元主要为电控燃油喷射系统，防抱死制动系统（ABS），电控传动系统，防滑控制系统（ASR）和废气再循环系统，空调系统与巡航系统等。它的CAN总线网络系统架构图为图1。
根据图1，可以看出在各个系统中CAN总线技术对普通汽车内部功能的控制，而对于燃料电池混合动力汽车，CAN总线技术在其电气系统中的应用可以很好地解决驱动系统复杂，控制量较多的情况，现阶段，这种CAN总线技术在汽车电气系统中的运用已经相对成熟。在CAN总线技术的应用上，常见的故障部位有CAN-L或者是CAN-H通信短路，端子损坏或者是脏污导致连接器接触不良，车内电源系统引发的故障，以及控制单元内部部件故障和控制单元供电故障。在其发生故障时，需要我们重点对这些方面进行排查，通过测量电阻、电压和波形的方法找出故障原因并予以解决。
（二）LIN总线技术
LIN（Local Interconnect Network）总线技术，为局域互联网络协议总线技术，为宝马、沃尔沃等欧洲的汽车制造商及电子零件供应商以降低车载网络成本为目的提倡的一种串行通讯协议，它通过网关和CAN网络实现通信连接，然后可以通过车载电脑系统对汽车中某一部分进行有效地控制[4]。它的出现是因为CAN总线在汽车节点数增加的情况下，最低成本的具有一定的要求，这种LIN总线技术为低成本的单选串行通讯网络，基本功能属于辅助功能。其波特率最小不低于1kbit/s，最大不能高于20kbit/s，这种局域互联网络协议总线技术能够有效地降低导线材料的使用，进而降低导线装备的成本，但因为其传输效率并不高，所以有一定的局限性，而它不需要仲裁机制，从节点也不需要晶振或者是陶瓷振荡器就能实现自同步，通常情况下，一个LIN网络上的节点数目在12个以内，总共有着64个标注符。在汽车电气系统当中，它主要应用为内部精度容差率相对较大的结构功能，如对于车灯的控制、后视镜的控制、车窗的控制以及雨刮器的控制等。
（三）MOST总线技术
MOST（Media-oriented systems transport）总线技术，即面对媒体的系统传输技术。它是由戴姆勒克莱斯勒公司、宝马公司等联合开发的一款通讯协议技术，针对它的网络技术规范，目前已经存在三代，即MOST25、MOST50和MOST150，它的网络系统开发多采用星型拓扑结构或者是环形结构，在此总线技术的节点硬件结构上多采用光学物理层与电气物理层的支持，且具有相对较好的兼容性核查程序[5]。它主要是为了现代汽车正在逐步发展的娱乐功能以及其他多媒体功能。如对于汽车上的音响、导航仪以及DVD等，就可以采用这种MOST总线技术，它基于光纤通信协议，传输速率能够达到20Mb/s，能够让这些功能得以更好的实现。它的主要特点为这种技术可以为实现同步传输多媒体数据提供一定的保障，并且连接方式较为简单，基本可以理解为即插即用的模式，没有过多繁琐的操作及步骤，且MOST总线技术能够对传输性能得以改善。
（四）FlexRay总线技术
FlexRay总线技术的最大特点就是灵活，它是由戴姆克莱斯勒公司推出的，它是汽车设计领域在未来的发展与研究技术，它支持分布式的控制系统，可以对CAN总线技术、LIN总线技术以及MOST总线技术进行适当的补充[6]。针对FlexRay总线技术性能，我们可以对比CAN总线技术进行比较。FlexRay的总数据传输速率可以达到每秒20M，这是CAN总线技术的二十倍，如飞思卡尔开发出的嵌入式MFR4200-FlexRay控制器设备，其吞吐量为CAN总线技术应用时的十倍，而且，它还能够对线控技术所需要的确定的时间性能和容差性能进行提供，因此具有较强的数据传输性能。因为这些特点，它在一定程度上可以代替CAN总线技术，适用于汽车的电气系统之中。它主要应用在对高通信宽带要求高的底盘控制或者是动力总成等部分。
结论
综上所述，通过对CAN总线技术、LIN总线技术、MOST总线技术以及FlexRay总线技术的分析，我们初步了解了总线技术在汽车电气系统中的应用。因为这种应用所具有的现实意义，和它能起到的作用，所以需要研发人员对此进行更深入地研发，结合先进的科学技术，将之投入实际当中，以再次提高总线技术在汽车电气系统中的应用质量。
参考文献
[1] 刘永涛，王海龙.汽车电气系统中总线运用的运用分析[J].企业导报，2015，06：33+26.
[2] 钱慧君.总线技术在汽车电气系统中的应用研究[J/OL].电子制作，2015（07）.
