轿车作为一种交通工具,现在承当起了越来越多的功用。现代科技现已将网际网络、无线衔接、个人通讯电子设备、文娱设备等整合到轿车内部,与动力体系相结合,为乘客供给了史无前例的便当。而这一切都有赖于轿车网络技能,它是轿车电子开展的重要方向之一。
曩昔,轿车一般选用点对点的通讯办法,将电子操控单元及负载设备衔接起来。跟着电子设备的不断添加,必然形成导线数量的不断增多,然后使得在有限的轿车空间内布线越来越困难,约束了功用的扩展。一起导线质量每添加50 kg,油耗会添加0.2 L/100 km。此外,电控单元并不是只是与负载设备简略地衔接,更多的是与外围设备及其他电控单元进行信息沟通,并经过杂乱的操控运算,宣布操控指令,这些是不能经过简略地衔接所能完结的。而单从线束自身来说,它也是轿车电子体系中本钱较高,衔接杂乱的部件。
跟着轿车电子操控单元以及轿车电子设备的不断增多,选用串行总线完成多路传输,组成轿车电子网络,是一种既牢靠又经济的做法。一起现代轿车依据安全性和牢靠性的要求,正越来越多地考虑运用电控体系替代原有的机械和液压体系。
1.轿车电子网络结构
在轿车内部选用依据总线的网络结构,能够到达信息同享、削减布线、下降本钱以及进步整体牢靠性的意图。一般的轿车网络结构选用多条不同速率的总线别离衔接不同类型的节点,并运用网关服务器来完成整车的信息同享和网络办理,车身体系的操控单元多为低速马达和开关量器材,对实时性要求低而数量很多。运用低速的总线衔接这些电控单元。将这部分电控单元与轿车的驱动体系分隔,有利于确保驱动体系通讯的实时性。此外,选用低速总线还可添加传输间隔、进步抗干扰才能以及下降硬件本钱。
动力与传动体系的受控目标直接关系轿车的行进状况,对通讯实时性有较高的要求。因而运用高速的总线衔接动力与传动体系。传感器组的各种状况信息能够播送的办法在高速总线上发布,各节点能够在同一时刻依据自己的需求获取信息。这种办法最大极限地进步了通讯的实时性。
毛病确诊体系是将车用确诊体系在通讯网络上加以完成。
信息与车载媒体体系关于通讯速率的要求更高,一般在2 Mb/s以上。选用新式的多媒体总线衔接车载媒体。这些新式的多媒体总线往往是依据光纤通讯的,然后能够足够确保带宽。
网关是电动轿车内部通讯的中心,经过它能够完成各条总线上信息的同享以及完成轿车内部的网络办理和毛病确诊功用。
跟着新技能的不断开展,在未来的轿车网络中,还将会有专门用于气囊的安全总线体系,以及X-by-Wire体系。
2.轿车总线规范、协议织梦好,好织梦
国际上很多闻名轿车公司早在20世纪80年代就活跃致力于轿车网络技能的研讨及运用,迄今为止,已有多种网络规范。现在存在的多种轿车网络规范,其偏重的功用有所不同。为便利研讨和规划运用,SAE车辆网络委员会将轿车数据传输网划分为A、B、C三类。
A类是面向传感器/执行器操控的低速网络,数据传输位速率一般小于1O kb/s,首要用于后视镜调整,电动窗、灯火照明等操控;B类是面向独立模块间数据同享的中速网络,位速率在10-125 kb/s,首要运用于车身电子舒适性模块、外表显现等体系;C类是面向高速、实时闭环操控的多路传输网,位速率在125 kb/s-1 Mb/s之间,首要用于牵引操控、先进发动机操控、ABS等体系。
在今日的轿车中,作为一种典型运用,车体和舒适性操控模块都衔接到CAN总线上,并借助于LIN总线进行外围设备操控。而轿车高速操控体系,一般会运用高速CAN总线衔接在一起。长途信息处理和多媒体衔接需求高速互连,视频传输又需求同步数据流格局,这些都可由D2B(Domestic Digital Bus)或MOST(Media Oriented Systems Transport) 协议来完成。无线通讯则经过Blue tooth技能加以完成。而在未来的5-10年里,TTP(Time Trigger Protocol)和Flex Ray将使轿车开展成百分之百的电控体系,彻底不需求后备机械体系的支撑。
可是,至今仍没有一个通讯网络能够彻底满意未来轿车的一切本钱和功用要求。因而,轿车制造商和OEM(Original Equipment Manufacture)商仍将持续选用多种协议(包含LIN、CAN和MOST等),以完成未来轿车上的联网。
(1)A类总线规范、协议
A类的网络通讯大部分选用UART(Universal Asynchronous Reveiver/Transmitter)规范。UART运用起来既简略又经济,但跟着技能的开展,估计在往后几年中将会逐渐在轿车通讯体系中被停止运用。而GM公司所运用的E&C(Entertainment and Comfor)、Chrysler公司所运用CCD(Chrysler Collision Detection)和Ford公司运用的ACP(Audio Control Protocol),现在已逐渐停止运用。Toyota公司拟定的一种通讯协议BEAN(Body Electronics Area Network)现在仍在其多种车型(Clesior、Aristo、Prius和Celica)中加以运用。
A类现在首选的规范是LIN。LIN是用于轿车分布式电控体系的一种新式低本钱串行通讯体系,它是一种依据UART的数据格局、主从结构的单线12V的总线通讯体系,首要用于智能传感器和执行器的串行通讯,而这正是CAN总线的带宽和功用所不要求的部分。因为现在没有树立低端多路通讯的轿车规范,因而LIN正试图开展成为低本钱的串行通讯的行业规范。copyright dedecms
LIN的规范简化了现有的依据多路处理方案的低端SCI,一起将下降轿车电子设备的开发、出产和服务费用。LIN选用低本钱的单线衔接,传输速度最高可达20kb/s,关于低端的大多数运用目标来说,这个速度是能够承受的。它的媒体拜访选用单主/多从的机制,不需求进行裁定,在从节点中不需求晶体振荡器而能进行自同步,这极大地削减了硬件渠道的本钱。
在表1中,给出了LIN总线以及下列其他各类典型轿车总线规范、协议特性和参数。
类别:A类B类C类确诊 多媒体 X-by-Wire 安全
称号:LIN ISO11519-2 ISO11898(SAE J1939)ISO15765 D2B(MOST)Flexray Safety bus
所属组织:Motorola ISO/SAE ISO/TMC-ATA ISO PHILIPS BMW&DC Delphi
用处:智能传感器 操控、确诊 操控、确诊 确诊 数据流操控 电传操控 气囊
介质:单根线 双绞线 双绞线 双绞线 光纤 双线 双线
位编码:NRZ NRZ-5 NRZ-5 NRZ Biphase NRZ RTZ织梦好,好织梦
媒体拜访:主/从 竞赛 竞赛 TESTER/SLAVE TOKEN RING FTDMA 主/从
过错检:8位CS CRC CRC CRC CRC CRC CRC
数据长度:8字节 0~8字节 8字节 0~8字节 12字节 24~39字节
位速率20kb/s 10~1250kb/s 1Mb/s(250kb/s)250kb/s 12Mb/s(25Mb/s)5Mb/s 500kb/s
总线最大长度40m 40m(典型) 40m 40m 无约束 无约束 不决
最大节点数:16 32 30(STP)10(UTP)32 24 64 64
本钱:低 中 中 中 高 中 中
(2)B类总线规范、协议
B类中的国际规范是CAN总线。CAN总线是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为处理现代轿车中很多的操控与测验仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯协议,它是一种多主总线,通讯介质能够是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通讯速率可达1Mb/s。CAN总线通讯接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功用,可完结对通讯数据的成帧处理,包含位填充、数据块编码、循环冗余查验、优先级判别等项作业。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通讯数据块进行编码,最多可标识2048(2.OA)个或5亿(2.OB)多个数据块。选用这种办法的长处可使网络内的节点个数在理论上受约束。数据段长度最多为8个字节,不会占用总线时刻过长,然后确保了通讯的实时性。CAN协议选用CRC查验并可供给相应的过错处理功用,确保了数据通讯的牢靠性。
B类规范选用的是ISO11898,传输速率在lOOkb/s左右。关于欧洲的各大轿车公司从1992年起,一向选用ISO11898,所运用的传输速率规模从47.6-500kb/s不等。近年来,依据ISO11519的容错CAN总线规范在欧洲的各种车型中也开端得到广泛的运用,ISO11519-2的容错低速2线CAN总线接口规范在轿车中正在得到遍及的运用,它的物理层比ISO11898要慢一些,一起本钱也高一些,可是它的毛病检测才能却十分杰出。与此一起,以往广泛适用于美国车型的J1850正逐渐被依据CAN总线的规范和协议所替代。