(1)汽车总线技术: 很早以前的汽车,控制器大多采用点对点的单一通信方式,随着控制器越来越多,必然会形成一个庞大的布线网络。据不完全统计,一辆汽车如果采用点对点传统布线,导线长度可达2000m,节点多达1500个,这种方式明显不能适应汽车电子系统的快速发展另外,为了满足实时性要求,需要对一些重要的数据(如电动机转速、车轮转速、踏板位置等信息)进行实时共享,而每个控制器对实时性的要求又各不相同。 基于以上两个需求,再考虑到材料成本、工作效率以及汽车空间的布置汽车总线技术便应运而生。 无论有多少控制器,每一个控制器只需引出两条线共同接在两个节点上这两条线被称为数据总线,也叫作BUS线,它的工作原理与公交车的运行类如图所示。
每一个公交站台相当于一个控制器,公交上的乘客相当于需要传递的数据,公交行驶的公交路线上,数据总是在BUS线上进行传递每一个与总线连接的控制器(站台)都会收到总线上的信息,如果信息有用,则会接收和储存下来;如果无用,便会忽略。同样,如果某个控制器A需要发送数据给另一个控制器B,首先该数据会在总线BUS上传递,连接在总线上的控制器B就会接收这个信息。需要指出的是,除了控制器A和B,连接在总线上所有的控制器都能读取到这个信息,这样,控制器便能够进行信息交互,从而实现多个控制单元的信息共享,这就是总线技术的基本原理。
(2)四大总线技术介绍:
目前按照通信速度,可以把总线分为以下四个大类。
CAN总线,也称为控制器局域网,英文全称为 Controller Area Network是目前在汽车上应用范围最为广泛的总线技术。
般作为CAN总线LIN总线,英文全称为 Local Interconnect Network的补充,是一种较低成本、较低速度、实时性要求低的通信方式,主要应用于电动门窗、座椅调节、灯光照明等控制。
FlexRay总线,是一种相比CAN总线在实时性、可靠性和灵活性等方面更高的通信方式,目前主要应用于与安全有关的系统控制。
MOST总线,也称为多媒体传输系统,英文全称为 Media Oriented SystenTransport,是一种专门针对车内使用的、服务于多媒体应用的通信方式,在保证低成本的情况下,能达到较高的传输速率。
(3)以太网:
随着车联网和自动驾驶的蓬勃发展,越来越多的控制器和传感器增加到了汽车中,汽车的网络化要求越来越高。而传统以CAN总线为主导的通信方式愈发捉襟见肘,带宽不足问题逐渐凸显,且难以与外部设备和网络服务进行连接。因此,传输速率更高、距离更长、更成熟和更加开放的以太网络( Ethernet)越来越受到大家的关注。
这里介绍一下以太网和CAN总线的主要区别,主要在于网络拓扑结构的不同。
在CAN总线上,一条总线上会连接多个控制器(节点),如图2.41(a)所示;而以太网会有一个交换机( Switch)节点,主要用于转发信息,而其余控制器(节点)都需要通过交换机才能连接到一起,如图2.41(b)所示。
在CAN总线上,如果一个控制器(节点)发送信息,会同时占据整个总线的带宽,而总线上所有的控制器(节点)都会收到信息,它们会根据自身的情况来决定是否接收;而对于以太网,则是点对点通信,带宽不会受到其他节点通信影响,因此传输速率会大幅提升。
