汽車總線系統

至今沒有一種通信網絡可以完全滿足未來汽車的所有成本和性能要求，為此，汽車制造商和OEM（Original Equipment Manufacture）商仍采用多種協議（LIN、CAN和 MOST等），實現未來汽車上的連網。

美國汽車工程師協會（SAE）車輛網絡委員會根據標準SAE J2057將汽車數據傳輸網劃分為A、B、C三類。

本篇博文將對A、B、C三類總線標準以及診斷系統、多媒體系統等總線標準進行對比和介紹。

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A類總線標準

A類的網絡通信大部分采用UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）標準，UART使用起來既簡單又經濟，但隨著技術的發展，在2005年以后已經從汽車通信系統中被淘汰。

下表對一些主要A類標準和協議及其特性進行了比較。

A類目前首選的標準是LIN (Local Interconnect Network），LIN是用于汽車分布式電控系統的一種新型低成本串行通信系統，它是一種基于UART的數據格式、主從結構的單線12V的總線通信系統，主要用于智能傳感器（Smart Sensors）和執行器的串行通信，而這正是CAN總線的帶寬和功能所不要求的部分。由于目前尚未建立低端多路通信的汽車標準，因此LIN正試圖發展成為低成本的串行通信的行業標準。

LIN采用低成本的單線連接，傳輸速度最高可達20Kb/s，對于低端的大多數應用對象來說，這個速度是可以接受的。它的媒體訪問采用單主/多從的機制，不需要進行仲裁。在從節點中不需要晶體振蕩器而能進行自同步，這極大地減少了硬件平臺的成本。

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B類總線標準

B類標準在轎車上應用的是ISO11898（ISO11898-3），傳輸速率在100Kb/s左右，在卡車和大客車上應用的是SAE的標準J1939，傳輸速率是250Kb/s。從1992年起，歐洲各大汽車公司一直都采用的是ISO 11898，所使用的傳輸速率范圍為47.6~500Kb/s。

下表對目前一些主要B類標準和協議及其特性進行了比較。

B類中的國際標準是CAN總線。CAN總線是德國BOSCH公司從20世紀80年代初為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發的一種串行數據通信協議，它是一種多主總線，通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，通信速率可達1Mb/s。

CAN總線通信接口中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環冗余檢驗、優先級判別等項工作。CAN協議的一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼，而代之以對通信數據塊進行編碼，最多可標識2048 (2.0A）個或5億（2.0B）多個數據塊。采用這種方法的優點可使網絡內的節點個數在理論上不受限制。數據段長度最多為8字節，不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。CAN協議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能，保證了數據通信的可靠性。

拓展學習：

詳解CAN總線：什么是CAN總線？

詳解CAN總線：高速CAN總線和低速CAN總線的特性

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C類總線標準

由于C類標準主要用于與汽車安全相關，以及實時性要求比較高的地方，如動力系統，所以其傳輸速率比較高，通常在125Kb/s～1 Mb/s之間，必須支持實時的、周期性的參數傳輸。

在C類標準中，歐洲的汽車制造商基本上采用的都是高速通信的CAN總線標準ISO 11898（ISO 11898-2）。

下表對目前一些主要C類標準和協議及其特性進行了比較。

當汽車（轎車）電子控制單元（Electronic Control Units，ECU）之間通信傳輸速率大于125 Kb/s、最高1Mb/s時，ISO 11898（11898-2）對使用控制器局域網絡構建數字信息交換的相關特性進行了詳細的規定。

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診斷系統總線標準

使用排放診斷的目的主要是為了滿足OBD-II（On Board Diagnose）、OBD-III或E-OBD （European-On Board Diagnose）標準。

許多汽車生產廠商都采用ISO 9141和ISO 14230 （Keyword Protocol 2000）作為診斷系統的通信標準，它們滿足OBD-II。美國的GM、Ford、DC 公司廣泛使用J1850作為滿足OBD-II 診斷系統的通信標準，但歐洲汽車廠商拒絕采用這種標準。到2004年，美國三大汽車公司對乘用車采用基于CAN的J2480診斷系統通信標準，它滿足OBD-III 的通信要求。在歐洲，以往診斷系統中使用的是ISO 9141，它是一種基于UART的通信標準，滿足OBD-II的要求。從2000年開始，歐洲汽車廠商已經開始使用一種基于CAN總線的診斷系統通信標準ISO 15765，它滿足E-OBD的系統要求。

下表對目前一些主要診斷系統總線標準和協議及其特性進行了比較。

ISO 15765適用于將車用診斷系統在CAN總線上加以實現的場合。ISO 15765的網絡服務符合基于CAN的車載網絡系統的要求，是遵照ISO 14230-3及ISO 15031-5中有關診斷服務的內容來制定的,因此ISO 15765對于ISO 14230應用層的服務和參數完全兼容，但并不限于只用在這些國際標準所規定的場合。

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多媒體系統總線標準

汽車多媒體網絡和協議分為三種類型，分別是低速、高速和無線，對應SAE的分類相應為：IDB-C （Intelligent Data Bus-CAN）、IDB-M（Multimedia）和IDB-Wireless，其傳輸速率在250Kb/s～100 Mb/s之間。

低速用于遠程通信、診斷及通用信息傳送，IDB-C按CAN總線的格式以250Kb/s的位速率進行信息傳送。由于其低成本的特性，IDB-C有望成為汽車類產品的標準之一。

高速主要用于實時的音頻和視頻通信，如 MP3、DVD和CD等的播放，所使用的傳輸介質是光纖，這一類里主要有IDB-M、D2B、MOST和IEEE 1394。

下表對目前一些主要的汽車多媒體系統總線標準和協議及其特性進行了比較。

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安全總線和標準

安全總線主要是用于安全氣囊系統，以連接加速度計、安全傳感器等裝置，為被動安全提供保障。目前已有一些公司研制出了相關的總線和協議，包括Delphi公司的SafetyBus 和 BMW公司的 Byteflight。

下表對汽車安全系統總線標準和協議及其特性進行了比較。

Byteflight主要以BMW公司為中心制定。數據傳輸速度為10 Mb/s，光纖可長達43 m。Byteflight 不僅可用于安全氣囊系統的網絡通信，還可用于X-by-Wire系統的通信和控制。

BMW公司在其2001年推出的BMW7系列車型中,采用了一套名為ISIS（Intelligent SafetyIntegrated System）的安全氣囊控制系統，它是由14個傳感器構成的網絡，利用Byteflight來連接和收集前座保護氣囊、后座保護氣囊等安全裝置的信號。在緊急情況下，中央計算機能夠更快更準確地確定不同位置的安全氣囊的施放范圍與時機，發揮最佳的保護效果。

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X-by-Wire總線標準

X-by-Wire最初是用在飛機控制系統中，稱為電傳控制，現在已經在飛機控制中得到廣泛應用。由于目前對汽車容錯能力和通信系統的高可靠性的需求日益增長，X-by-Wire開始應用于汽車電子控制領域。

下表對X-by-Wire系統總線標準和協議及其特性進行比較。