分析國內外汽車網絡通訊技術的現狀以及發展措施

田莉

摘要：隨著人們對汽車性能的要求逐漸增多，在汽車上出現的電子控制系統也在不斷增加，雖然這一系列技術的提高，帶來了很多的便利，但是也給汽車的生產帶來了很多的問題。比如：電路更加復雜、可靠性逐漸降低、生產成本逐漸增加等。為了可以解決這一系列的問題，逐漸對汽車網絡通訊技術進行了改進，目前對于這類型的技術主要是基于CAN總線和LIN總線技術。對于這類技術國內外都有一定的技術進展。本文主要是研究國內外汽車網絡通訊技術的現狀，找出其中存在的問題，提出相應的解決措施。

關鍵詞：汽車網絡通訊技術;現狀;發展措施

0 ?引言

隨著電子技術的不斷發展，在汽車上逐漸有了比較廣泛的應用，越來越多的電子電器設備出現在汽車上，便逐漸形成了一種獨有的系統，但是由于該系統中存在的電子電器設備比較復雜，所以導致汽車合身的布線就變得十分復雜。但是由于汽車的空間有限，所以在使用的時候會存在一定的問題，并且由于在安裝的時候存在難度，所以在使用的時候可靠性也會降低，所以當在使用的過程中遇到問題的時候，想要進行維修都是比較困難的一件事情。所以為了改變這樣的現狀，逐漸出現了很多的技術，可以提高可靠性，并且可以降低生產成本，該技術就是CAN技術[1]。本文主要是對國內外的通訊技術的現狀進行研究，并且總結出之后的發展趨勢。

1 ?汽車網絡通訊技術的概述

根據有關數據統計，在一輛汽車中，使用傳統的車身布線的方式，可以發現其電線長度可達2km，電氣節點多達1500個。在這樣的情況下引入大量的電子控制單元。會讓整個設備信號更有保證，而且使用的數據化信息會比較多，這個時候就可以在不同的條件下進行分享，傳統的方式并不能滿足。所以為了改善這樣的情況，汽車網絡技術逐漸產生，這個也成為了之后汽車發展的一個方向。在進行網絡發展的時候，需要對其進行分類，在分類時候主要是根據傳輸速率，分為四個部分，汽車動力傳動和安全與底盤控制系統、車身電子控制系統、車載多媒體系統和故障診斷系統[2]。

1.1 汽車網絡通訊技術的發展

對于汽車網絡通訊技術來說，是需要一定發展過程的，并不能說是直接出現很大的發展和進步。由于其中涉及中的單元比較多一些，所以在進行發展的時候需要一定的過程。而且該技術主要是起源于國外，發展比較好的也是在國外。

在1983年的時候，Bosch首先開始研究這樣的技術，在經過研究之后，出現了串行總線系統;雖然已經有了一定的成功，但是這個并不是最后的結果，在1986年的時候，他在SAE大會上首次公布CAN協議。之后Intel推出了第一片CAN控制器芯片，經過幾年的發展，Bosch頒布CAN 2.0技術規范。雖然這個系統已經產生，但是并沒有使用在汽車上，最早使用在汽車上在1991年，出現在Benz S系列轎車上實現。當該技術實現之后，為了可以讓這個技術使用更加規范，在這個時候CiA組織成立了，并且制定了第一個CAN應用層協議CAL。

關于該技術在各個領域的應用，是從1993年開始，為了可以將各個領域的標準控制在一定的范圍之內，這個時候都是根據國際標準ISO-11898CAN進行的。使用了一年之后，在1994年的時候，SAE頒布了J1939標準，主要是用于卡車和巴士，這個更加具有針對性。之后在1999年，已經有近6千萬個CAN控制器芯片可以在生產中被使用。由于掌握了技術，在2000年的時候，芯片的銷售額直接增長為1億多。目前在歐洲，幾乎每一個汽車生產公司都會使用這樣的技術，雖然這個技術將來也會被取代，但是還是會持續使用很多年[3]。

1.2 應用現狀

目前，對于數據的傳輸速率和特定研究已經有了一定的成果，對于這方面的技術目前主要使用的是美國汽車工程師協會SAE 車輛網絡委員會進行的分類，主要是將其分為四類，分別如下：

第一類主要是使用低速網絡，這類型的主要是針對傳感器或執行器，通常一般在使用的時候，數據傳輸位速率通常小于10kb/s，產生的這些在汽車運行的時候主要用于后視鏡調整、燈光照明等控制。

第二類是中速網絡，對于這類型的網絡主要是針對獨立模塊間數據共享，這個時候產生的數據傳輸一般是在10～125kb/s之間，產生的這些在汽車行駛的時候主要用于車身電子舒適性模塊、儀表顯示、故障診斷等系統。

第三類主要是多路傳輸網絡，這個主要是由高速實時閉環控制，這個時候產生的數據傳輸一般是控制在125 kb/s～1Mb/s之間，一般使用這個數據系統都會有比較高的要求，所以在使用的時候主要針對的是動力傳動系統和底盤控制。

第四類主要是高性能網絡，這個主要是由多媒體設備、高速數據流傳輸，對于這類型控制的傳輸速率主要是在1 Mb/s以上，一般使用該傳輸速率的都是汽車導航等系統[4]。

1.3 汽車網絡技術的特點

汽車在行駛的時候，經常會遇到一些環境比較惡劣的情況，在這樣的條件下，想要接收比較好的信號的時候，就需要使用一定的手段，所以這個時候一定要確保網絡技術有一定的保障。首先需要確保傳輸信息的安全性，這個時候的信號邏輯一定要更好，并且可以利用異步總線隨機地傳送數據。在進行數據傳輸的時候，需要事先確定順序，這個時候才能保證在接收信號和傳出信號的時候不會出現紊亂的情況，而且可以根據所接收的信號對其進行判斷，并且可以根據得到的信息進行判斷，這個時候可以提高整個技術的競爭力;并且對于總線來說，需要將信息進行散布，所以這個時候需要具有一定的尋址能力。

2 ?CAN技術

2.1 CAN技術的特點

對于汽車的網絡通訊技術而言，在使用的時候會有多種方式。對現在的技術發展來說，現在使用最多，并且技術最成熟的一種方式就是CAN技術，作為一種總線對技術進行控制。主要是可以支持實時分布控制，在進行使用的時候主要是通過雙絞線、同軸電纜或光導纖維等介質對其信號進行傳輸。

在進行使用的時候，對于汽車不用的系統盡管是相同的技術也會出現細微的差別。一般在使用的時候主要是應用在汽車的發動機控制部件、傳感器當中，這個時候可以使用總線的位速率最大可達lMb/s CAN總線。對于這類型總線的設計和一般的通訊總線之間會存在很大的差距，這個時候該技術主要是彌補之前數據的不足，使用這樣的數據會更加可靠、實用并且更加靈活。因此，在用的時候主要特點如下：

①對于該技術而言，主要是使用多主方式工作，所以對于任意一個節點都需要時刻可以進行變換網絡，并且可以進行信息的發送甚至是轉化，這樣就可以使用整個通信方式會更加靈活，并且在使用的時候會非常方便。

②在進行設計的時候，需要對信息可以隨時直接進行傳遞，但是也需要具有一定的順序，不然就會變得十分混亂，這個時候需要對其進行優先級的劃分。并且可以實現隨時隨地的傳輸信息，而且傳遞信息的速度會變得非常快。

③在進行設計的時候，采用了非破壞性總線仲裁技術，在信息同時發送的時候，在接收信息的時候也會出現一些順序的變化，這樣在處理數據的時候會更加的方便，并且可以節省很多的時間。在網絡負荷比較重的時候，也可以適當的減輕任務，不會出現很嚴重的卡頓現象。

④在進行信息傳輸的時候，之前可能需要通過很多的方式，但是現在只需要使用幀濾波就可以實現信息的傳輸，并且可以實現很多種信息的傳輸。

⑤在進行設計的時候會使用NRZ編碼，這個時候可以保證即使距離比較遠，但是也可以實現比較高的傳輸率。

⑥在進行節點數布置的時候，可以根據實際情況進行設計，目前使用的最多的時候110個。但是不管節點有多少個，這個時候都會采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯效果。

⑦對于該技術來說，使用的通信介質是比較靈活的，很多介質都可以使用，比如雙鉸線、同軸電纜或光纖三者都可以。

⑧在進行運行的時候，難免就會出現錯誤，這個時候一旦發現出現的錯誤比較嚴重，這個時候就會自動關閉，但是其他的操作不會受到任何影響。

2.2 CAN技術的應用

對于該技術的使用，目前在汽車上主要是采用2條CAN，分別控制汽車上不同的地方，這樣對汽車來說，行駛會更加的方便，而且在維修和安裝的時候也會更加簡單。一個是控制驅動系統，對于這條CAN一定要選擇高速，一般速率為500kb/s;另外一條選擇低速，一般速率是在100kb/s。具體的連接部位如圖1所示。

對于一些比較好的轎車來說，除了這兩條之外還有第三條技術，主要負責的是衛星導航及智能通訊系統。為了可以讓該技術更加的先進，技術已經可以讓兩條技術之間不存在任何的聯系，其中一個出現問題不會影響到另一個。現在，使用這種技術并且支持CAN協議的有公司很多，很多都是比較大的公司，比如：英特爾、摩托羅拉、惠普、西門子等。將該技術運用在汽車領域中的第一制造商是戴姆勒-奔馳，有了這樣的先例，之后很多比較先進的汽車公司，也將這樣的技術逐漸在發動機管理系統中使用。

3 ?結語

通過上述所說，可以看出使用這樣的技術具有很多優點，使整個汽車的制造更加方便，而且功能越多。之前使用傳統的技術，所使用的成本比較高一些，但是使用該技術之后就會減少整個生產成本，并且也會減輕重量。經過長時間的發展，已經取得了一定的成就，但是技術還不是很完善，但是隨著技術的逐漸進步，會得到更好的使用。

參考文獻：

[1]梁應杰.淺談汽車CAN網絡通訊技術[J].日用電器，2016（11）：52-54.

[2]王浩然.LIN通訊技術在汽車智能電子控制系統中的應用研究[J].信息系統工程，2018（01）：91.

[3]馮軍強.CAN網絡通訊技術介紹及在混合動力汽車中的應用[C].重慶汽車工程學會.新型汽車工程塑料——正確的設計和制造工藝高研班論文集.重慶汽車工程學會：重慶汽車工程學會，2015：16-22.

[4]相鐵武.基于CAN/LIN總線的汽車通信網絡設計[J].內燃機與配件，2020（06）：213-214.