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汽車總線系統

目錄

​​1、A類總線标準​​

​​2、B類總線标準​​

​​3、C類總線标準​​

​​4、診斷系統總線标準​​

​​5、多媒體系統總線标準​​

​​6、安全總線和标準​​

​​7、X-by-Wire總線标準​​

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)商仍采用多種協定(LIN、CAN和 MOST等),實作未來汽車上的連網。

美國汽車工程師協會(SAE)車輛網絡委員會根據标準SAE J2057将汽車資料傳輸網劃分為A、B、C三類。

本篇博文将對A、B、C三類總線标準以及診斷系統、多媒體系統等總線标準進行對比和介紹。

1、A類總線标準

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

下表對一些主要A類标準和協定及其特性進行了比較。

汽車總線系統

A類目前首選的标準是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的資料格式、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标準,是以LIN正試圖發展成為低成本的串行通信的行業标準。

LIN采用低成本的單線連接配接,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。它的媒體通路采用單主/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,這極大地減少了硬體平台的成本。

2、B類總線标準

B類标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的标準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,所使用的傳輸速率範圍為47.6~500Kb/s。

下表對目前一些主要B類标準和協定及其特性進行了比較。

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B類中的國際标準是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衆多的控制與測試儀器之間的資料交換而開發的一種串行資料通信協定,它是一種多主總線,通信媒體可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維,通信速率可達1Mb/s。

CAN總線通信接口中內建了CAN協定的實體層和資料鍊路層功能,可完成對通信資料的成幀處理,包括位填充、資料塊編碼、循環備援檢驗、優先級判别等項工作。CAN協定的一個最大特點是廢除了傳統的站位址編碼,而代之以對通信資料塊進行編碼,最多可辨別2048 (2.0A)個或5億(2.0B)多個資料塊。采用這種方法的優點可使網絡内的節點個數在理論上不受限制。資料段長度最多為8位元組,不會占用總線時間過長,進而保證了通信的實時性。CAN協定采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能,保證了資料通信的可靠性。

​​詳解CAN總線:什麼是CAN總線?​​

​​詳解CAN總線:高速CAN總線和低速CAN總線的特性​​

3、C類總線标準

由于C類标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,是以其傳輸速率比較高,通常在125Kb/s~1 Mb/s之間,必須支援實時的、周期性的參數傳輸。

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

下表對目前一些主要C類标準和協定及其特性進行了比較。

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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)對使用控制器區域網路絡建構數字資訊交換的相關特性進行了詳細的規定。

4、診斷系統總線标準

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)标準。

許多汽車生産廠商都采用ISO 9141和ISO 14230 (Keyword Protocol 2000)作為診斷系統的通信标準,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 診斷系統的通信标準,但歐洲汽車廠商拒絕采用這種标準。到2004年,美國三大汽車公司對乘用車采用基于CAN的J2480診斷系統通信标準,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的通信标準,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标準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标準和協定及其特性進行了比較。

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ISO 15765适用于将車用診斷系統在CAN總線上加以實作的場合。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中有關診斷服務的内容來制定的,是以ISO 15765對于ISO 14230應用層的服務和參數完全相容,但并不限于隻用在這些國際标準所規定的場合。

5、多媒體系統總線标準

汽車多媒體網絡和協定分為三種類型,分别是低速、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。

低速用于遠端通信、診斷及通用資訊傳送,IDB-C按CAN總線的格式以250Kb/s的位速率進行資訊傳送。由于其低成本的特性,IDB-C有望成為汽車類産品的标準之一。

高速主要用于實時的音頻和視訊通信,如 MP3、DVD和CD等的播放,所使用的傳輸媒體是光纖,這一類裡主要有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标準和協定及其特性進行了比較。

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6、安全總線和标準

安全總線主要是用于安全氣囊系統,以連接配接加速度計、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定,包括Delphi公司的SafetyBus 和 BMW公司的 Byteflight。

下表對汽車安全系統總線标準和協定及其特性進行了比較。

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Byteflight主要以BMW公司為中心制定。資料傳輸速度為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來連接配接和收集前座保護氣囊、後座保護氣囊等安全裝置的信号。在緊急情況下,中央計算機能夠更快更準确地确定不同位置的安全氣囊的施放範圍與時機,發揮最佳的保護效果。

7、X-by-Wire總線标準