汽車總線系統初探

孫樂春

（長春汽車工業高等專科學校汽車運用學院，長春 130013）

汽車總線系統初探

孫樂春

（長春汽車工業高等專科學校汽車運用學院，長春 130013）

本文闡述總線系統的發展背景及優點、總線系統發展歷史、常見類型、拓撲結構等內容，為深入了解總線系統奠定了基礎。

總線系統；總線系統類型；拓撲結構

1 汽車總線系統發展背景

隨著電子技術的發展，現代社會對汽車的要求不斷提高，這些要求包括車輛的駕駛性能、舒適性、主動安全與被動安全性能、便捷性能、個性化等方面。微控制器技術在車輛上的應用極好地滿足了現代社會的需求，并且微控制器技術在車輛上得到了廣泛的應用，例如發動機管理系統、ABS系統、自動空調系統、導航系統、防盜系統等。如果仍按照傳統的點對點的布線方式連接各微控制器，則會導致以下后果：線束會越來越長，越來越粗；汽車成本越來越高；故障概率越來越高；故障檢修難度越來越大。所以傳統的布線方法已不能夠滿足汽車電子技術的發展。汽車總線技術就是在這樣的背景下發展起來的。

2 汽車總線系統優點

采用總線技術后，車輛上的電子設備與裝置相互連接形成一個網絡，稱為車載網絡，實現了信息的共享。這樣既減少了線束，又可以更好地控制和協調汽車的各個系統，使車輛性能達到最佳。總結起來，總線系統具有以下優點：（1）減少線束，部分線束變細，節省車內空間，并節約了制造成本；（2）車輛傳感器共享，可以實現控制器和執行器的就近原則，減少線束長度，單個線束所承載的功能增加；（3）減少了車輛的裝配時間；（4）車輛功能增加或減少，可以通過軟件來改變，增加了車輛的開發余地；（5）提高了車輛的可靠性。

車門控制很好地體現了總線系統的優點，如圖1所示：

圖1a 車門控制：45根線 9個插頭

圖1b 車門控制：17根線 9個插頭

3 汽車總線系統發展歷史

1983年，豐田汽車公司首先在汽車上應用了光纜車門控制系統，實現了多個節點的信息通信。

1983年，德國博世公司開始開了汽車總線系統，后來這種總線系統被命名為CAN總線系統，這也是目前應為較為廣泛的汽車總線系統。

1992年，奔馳公司率先將CAN總線技術應用在汽車上。

由于總線系統解決了車輛上眾多電子設備之間的信號傳輸問題，總線系統得到迅速發展，應用也越來也廣泛。下面簡要介紹總線系統在大眾汽車上發展情況。

1997年，大眾公司首次在PASSAT的舒適系統上采用了傳送速率為62.5Kbit/s的CAN總線技術。

1998年，PASSAT和GOLF的驅動系統上增加了CAN總線，傳送速率為500Kbit/s。

2000年，大眾公司在PASSAT和GOLF采用了帶有網關的第二代CAN總線。

2001年，大眾公司提高了總線系統的設計標準，將舒適系統CAN宗新提高到100Kbit/s。

2002年，大眾公司在新PQ24平臺上使用帶有車載網絡控制單元的第三代CAN總線。

2003年，大眾公司在新PQ35平臺上使用五重結構的CAN總線系統，并且出現了單線的LIN-BUS。

4 汽車總線系統類型

為了為方便研究和設計應用，美國汽車工程師學會SAE車輛網絡委員會按系統的復雜程度、信息量、必要的動作響應速度、可靠性要求等，將汽車車載網絡劃分為A，B，C，D，E五類。各類網絡所采用總線是有所不同的，主要的總線類型有LIN總線、CAN總線、MOST總線等。

4.1 LIN總線

LIN總線主要用在A類網絡中，用于智能傳感器與執行器的控制，比如雨刮電機檔位控制，空調鼓風機轉速控制，制冷劑溫度與壓力傳感器信息的檢測等。LIN總線主要有以下特點：（1）傳輸速度較低，最高傳輸速度不超過20Kbit/s；（2）單線傳遞。信息傳輸采用一根傳輸線；（3）主從控制。LIN總線中控制單元有主控制單元與從控制單元之分；（4）成本較低。

4.2 CAN總線

CAN總線主要用在B類、C類、E類網絡中，用于車輛舒適系統控制、動力系統控制、安全系統等系統。比如說中控門鎖系統、發動機電控系統、安全氣囊系統等。CAN總線主要有以下特點：（1）傳輸速度較高。舒適系統中信息傳遞速度可以達到100Kbit/s，動力系統中信息傳輸速度可以達到500Kbit/s；（2）雙絞線傳遞。由于車輛上電子設備較多，電磁干擾較強，CAN總線采用雙絞線傳遞信息，可以有效地降低信息傳輸中的干擾；3）廣播原理。CAN總線系統中，控制單元無主從之分，一個控制單元發出信息其余控制單元均可接受該信息。

4.3 MOST總線系統

MOST總線主要用在D類網絡中，用于多媒體信息系統。比如收音機、導航、車載電視等電子設備的信息傳遞。MOST總線主要以下特點：（1）傳輸速度較快。傳輸的信息一般為音頻信息，文本信息，視頻信息等；（2）光纜傳輸。傳輸信號的形式為光波，受電磁干擾影響小，信號抗干擾的能力較強；（3）環形結構。控制單元首尾相連，環狀結構連接，結構簡單，信息傳輸時效性好。

5 汽車總線系統拓撲結構

總線系統中微控制器之間相互連接的方式，稱為拓撲結構。常見的拓撲結構如圖2所示。

圖2a 總線型

圖2b 星型

圖2c 環形

總線結構適合短距離的傳輸，應用較為廣泛，例如速騰轎車；星型結構較為簡單，一般用局部系統中，例如寶馬安全系統；環形結構采用了光纖傳遞，典型代表為奧迪信息娛樂系統。

6 結語

隨著電子技術發展，總線系統在車輛的應用會越來越廣泛，掌握總線系統的知識是很有必要的。本文概述了總線系統的發展背景、優點、發展歷史、類型、拓撲結構等內容，為以后深入了解總線系統奠定了基礎。

[1]張軍，董長興.《汽車總線系統檢修》[K].2010.

[2]魯植雄.《汽車CAN總線故障診斷圖解》[K].2008.