汽車電氣系統中總線技術的應用分析

楊文

【摘 要】在汽車的電氣系統當中，總線技術有效的應用實現了車載電氣系統自動化功能。因此，總線技術越來越被人們得到關注。因此，本文首先對汽車電氣系統內的總線技術形成以及發展進行了分析，接著對CAN、LIN、MOST以及FlexRay四類總線技術深入進行了研究，并且對總線技術未來發展方向進行了闡述。

【關鍵詞】總線技術；汽車電氣系統；應用

一、汽車電氣系統中總線技術形成以及發展分析

在汽車電氣系統內，總線為信號線集合，也就是汽車當中電腦系統傳輸車當中子系統的信號[1]。它主要作用是對電子信號進行描述，進而讓不一樣子信號間可以更好的傳輸，最后能夠存在通訊的功能?？偩€技術有利于提升通訊的質量，但是，人們在總線技術方面往往存在比較高的期望值。汽車總線技術開始應用到了高端汽車當中，然而，已經在大眾汽車當中進行了廣泛普及。隨著信息技術以及網絡技術的不斷發展，在汽車電氣系統內總線技術還存在比較多的提升空間。

目前，常常應用的總線技術含有CAN、LIN、MOST和FlexRay。盡管汽車總線技術存在比較多的種類，各個總線技術都存在自身的優點，但是，全能性的總線技術還未曾形成。汽車的電氣系統總線技術未來發展的方向為高精確度、高速度以及低成本。汽車電氣系統的總線技術盡管不為汽車配置重要的組成部分。但是，隨著人們對互聯網越來越依靠，總線技術有著比較大的發展市場[2]。

二、汽車電氣系統中總線技術的應用

（一）CAN總線技術

CAN是控制器局域網技術的英文縮寫，其是汽車電氣系統中總線技術中的一種。該技術起源于德國，其優點是高速完成各個電子系統控制模塊之間的數據通訊，并且穩定性極高。CAN總線由四個部分構成，分別是導線、控制器、收發器以及終端電阻（兩個終端電阻），每個部分都有自己的功能和作用。導線主要用于電信號的傳輸，控制其用于翻譯發送和接收到的信號，收發器用于網絡信息的接受和發送，終端電阻與信號生效息息相關。如果電阻障礙，則總線信號無法生存。通常情況下，兩個電阻分別放在終端的控制單元中，為了避免電阻出現故障，要巧妙設計汽車內的電氣結構以保護電阻正常工作[3]。

CAN總線技術具有很多優點。第一，傳統的汽車總線技術一般都是點對點信息傳輸，所以車內的傳輸線路比較多，相對來說汽車內部的結構比較復雜。較之傳統的總線技術而言，CAN總線技術既能夠完成數據傳輸，又能夠持續優化總線系統。所以，CAN總線技術應用于汽車電氣系統之后，縮短了連接線長度，減少了插件的數量，從而降低了汽車成本。車載電氣系統中電路簡單則整潔性和安全性都會大幅度提升。第二，CAN總線達到了國際標準，并且能夠實現多主方式的工作模式。CAN總線系統在網絡通訊過程中采用二進制數字信息，每條信息都由開始域、狀態域、空位、檢查域、數據域、安全域、確認域和結束域八個部分組成。其自主性表現為不限制站點地址，并且向節點發送或者接收信息時間具有任意性，即隨時隨地可以向著目標節點進行信息傳輸。第三，CAN總線技術對網絡信息進行了優化分級，可以根據車主的需要來選擇傳輸信息內容。這種總線技術就增加了人機交互需求，可以根據車主的需要來進行個性化設計。第四，CAN總線技術傳播速度非?？臁鬏斔俣雀哌_1M/秒，并且傳播信息結構為短幀結構，可以提高精確度，降低數據出錯概率。

（二）LIN總線技術

LIN是局部互聯網絡技術的因為縮寫，也是較為常見的汽車電氣系統總線技術。局域網總線技術最初是摩托羅拉和大眾以及寶馬等公司協商創造出的通訊協議。該協議的宗旨是減少車載網絡材料和車載通訊設備的成本，后來則廣泛應用于各個品牌的汽車當中。局域網總線技術對應用對象有一定要求，其只能夠應用在功能相對簡單的局域網系統中。因為簡單的網絡系統對精確度要求不高，所以相應總線技術的成本也不會太高。例如，轉向定時速度控制、電動車窗控制、電動座椅調節、雨刮器控制、后視鏡、車燈控制等都應用了局域網總線技術。

LIN局域網總線技術具有很多優點，同時也有一些缺點。第一，LIN局域網總線技術的優點是抗干擾性能力非常強，可以有效對抗干擾信號，正確傳輸和處理信息。第二，摩托羅拉等公司也創造了其他可以與CAN總線技術連接的技術，由于LIN技術可以降低導線成本，也顯著降低了汽車成本。鑒于局域網總線技術的這個優點，其具有良好的發展前景。第三，LIN總線技術的主要缺點是速度過慢，現在均速為20KB/秒。這是由于其連接線只有一根的系統結構決定的?？傊琇IN總線技術要進一步完善和優化，揚長避短，將自己的優點發揮到機制，同時也通過設計方案和設備材質更換等方式來弱化技術缺陷。因此，LIN總線技術的發展方向是在降低成本的基礎上實現傳輸速度的提升，爭取占領大眾汽車總線技術市場。與此同時，LIN總線技術要向著國際標準化方向發展。CAN已經成為了總線技術中的行業標準，LIN要盡可能向著標準化靠攏，為日后實現技術聯合和對接奠定基礎。

（三）MOST總線技術

MOST是面向媒體的系統傳輸的英文縮寫，該傳輸協議基于光導纖維，其作用是控制汽車內電腦中的多媒體軟件。另外，MOST總線技術也可以對車內的多媒體硬件結構進行一定程度的控制。通常情況下，車載多媒體軟件是靠互聯網流量支持的，總線技術的穩定性對傳輸速度和質量有重要影響。現階段，車載多媒體在20MB/秒的速度下可以正常使用，MOST總線技術基本可以滿足這一需要。隨著大眾對生活品質要求的提升和互聯網技術的成熟，MOST總線技術的優良性能備受青睞，在豪車中的應用日漸廣泛。

MOST總線技術的顯著優點是可以豐富車載多媒體系統，提高車內娛樂設備水平，充分利用互聯網資源，最大限度地實現了汽車電氣系統的現代化和個性化。MOST總線技術當下對于高檔品牌汽車和房車非常重要，也是日后大眾汽車總線技術的發展方向。總之，MOST總線技術提高汽車內文化娛樂活動水平，這對于緩解疲勞駕駛和提高房車旅行質量有重要意義。

（四）FlexRay總線技術

FlexRay總線技術最初由戴姆勒克萊斯勒公司推出，已經成為同類產品的基準，屬于目前領先的汽車設計領域未來的發展和研究技術之一。FlexRay總線技術具有靈活性、高速、通信時間確定和雙通道冗余等優秀特點。CAN總線已經在車載網絡中得到了廣泛的應用，而FlexRay總線由于其獨特的優化特性，吸引了汽車設計及行內研究人員的普遍關注，已經成為下一代車載系統的優先推廣技術，將在未來很多年內，引導整個汽車電子產品控制結構的發展方向。FlexRay總線技術設計來源于更高端的汽車使用需求，如數據傳輸更快、數據通信更靈活、容錯運算更科學、拓撲選擇更全面等。相比較于CAN總線技術，FlexRay數據速率最大可達到10M，總數據速率可達到20M每秒，是CAN的20倍。除此之外，FlexRay可通過硬件實現完全復制網絡配置，并進行進度監測，支持總線、星型和混合拓撲等多種靈活方式。

三、結語

綜上所述，當下常見的汽車電氣系統總線技術有CAN總線技術、LIN總線技術、MOST總線技術以及FlexRay總線技術。這些總線技術都具有各自優勢和不足，在長期的優化和完善過程中各項技術都在趨于完善。隨著大眾對汽車品質和生活舒適度要求的升高，總線技術還將會有更大的突破和進展。因此，相關總線技術的研究人員要持續關注車載電氣系統結構設計、材料發展和互聯網技術，汽車生產商之間也要強強聯合以促進總線技術的發展和創新。

【參考文獻】

[1]錢慧君.總線技術在汽車電氣系統中的應用研究[J].電子制作，2015（07）.

[2]付強.淺析總線技術在汽車電氣系統中的應用分析[J].山東工業技術，2015（09）.

[3]孟憲超.現場總線技術在汽車檢測線上的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2017（02）.