《汽車總線技術(shù)介紹.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車總線技術(shù)介紹.ppt（50頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,,,隨著21世紀(jì)汽車電子技術(shù)的發(fā)展，車用電子設(shè)備的不斷增加對(duì)汽車的綜合布線和信息的交互共享提出了更高的要求。由于汽車內(nèi)部電子控制單元大量引入，為了提高信號(hào)的利用率，要求大批的數(shù)據(jù)信息可以在不同的電子單元中共享，汽車綜合控制系統(tǒng)中大量的控制信號(hào)需要實(shí)時(shí)交換。傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，因此必須采用先進(jìn)的總線技術(shù),何為總線,所謂總線（Bus）,一般指通過(guò)分時(shí)復(fù)用的方式，將信息以一個(gè)或者多個(gè)源部件傳送到一個(gè)或多個(gè)目的部件的一組傳輸線。 現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）是用于過(guò)程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成。 車用總線是指

2、用于車載網(wǎng)絡(luò)中底層的車用設(shè)備或車用儀表互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)，目前汽車應(yīng)用的通信網(wǎng)絡(luò)包括CAN總線、MOST總線、LIN總線和FlexRay總線等,,,,上圖為汽車節(jié)點(diǎn)的傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式拓?fù)鋱D,常規(guī)布線方法的缺點(diǎn),增加汽車布線中所用銅線，從而增加成本以及汽車重量。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)布線方法使得故障的查找相當(dāng)?shù)穆闊?，不便于維修。 若想在車上增加一兩種新的功能，或者將某個(gè)落后的電器配件更新，將會(huì)使本來(lái)很亂的布線更加復(fù)雜。,LIN 總線,LIN(Local Interconnect Network)是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制，LIN 的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)(例如 CAN 總線

3、)提供輔助功能。因此，LIN總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)，在不需要 CAN 總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合，比如智能傳感器和制動(dòng)裝置之間的通訊。,LIN主要用作CAN等高速總線的輔助網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)絡(luò)，能為不需要用到CAN的裝置提供較為完善的網(wǎng)絡(luò)功能，包括空調(diào)控制（Climate Control）、后視鏡（Mirrors）、車門模塊（Door Modules）、座椅控制（Seats）、智能性交換器（Smart Switches）、低成本傳感器（Low-cost Sensors）等。在帶寬要求不高、功能簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性要求低的場(chǎng)合，如車身電器的控制等方面，使用LIN總線可有效的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)線束、降低成本、提高網(wǎng)絡(luò)通訊效

4、率和可靠性。,通訊概念,LIN包含一個(gè)宿主節(jié)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)從屬節(jié)點(diǎn)。所有節(jié)點(diǎn)都包含一個(gè)被分解為發(fā)送和接收任務(wù)的從屬通訊任務(wù)，而宿主節(jié)點(diǎn)還包含一個(gè)附加的宿主發(fā)送任務(wù)。在實(shí)時(shí)LIN中，通訊總是由宿主任務(wù)發(fā)起的。 宿主節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)包含同步中斷、同步字節(jié)和消息識(shí)別碼的消息報(bào)頭。從屬任務(wù)在收到和過(guò)濾識(shí)別碼后被激活并開(kāi)始消息響應(yīng)的傳輸。響應(yīng)包含兩個(gè)、四個(gè)或八個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和一個(gè)檢查。報(bào)頭和響應(yīng)部分組成一個(gè)消息幀。,LIN總線上的所有通訊都由主機(jī)節(jié)點(diǎn)中的主機(jī)任務(wù)發(fā)起，主機(jī)任務(wù)根據(jù)進(jìn)度表來(lái)確定當(dāng)前的通訊內(nèi)容，發(fā)送相應(yīng)的幀頭，并為報(bào)文幀分配幀通道?？偩€上的從機(jī)節(jié)點(diǎn)接收幀頭之后，通過(guò)解讀標(biāo)識(shí)符來(lái)確定自己是否應(yīng)該對(duì)

5、當(dāng)前通訊做出響應(yīng)、做出何種響應(yīng)。基于這種報(bào)文濾波方式，LIN可實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)傳輸模式，且一個(gè)報(bào)文幀可以同時(shí)被多個(gè)節(jié)點(diǎn)接收利用,,,,這樣的通訊機(jī)制帶來(lái)了非常理想的效果： 系統(tǒng)靈活性：在LIN網(wǎng)絡(luò)中可以直接增加節(jié)點(diǎn)而不需要對(duì)其它從機(jī)節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件進(jìn)行修改； 報(bào)文路由： 報(bào)文的內(nèi)容由標(biāo)識(shí)符定義； 廣播： 多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)接收一個(gè)單獨(dú)的報(bào)文幀，并對(duì)報(bào)文作出反應(yīng)。,LIN在汽車中的應(yīng)用,車門控制LIN網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及其在車門上的布置如右圖所示，該網(wǎng)絡(luò)由主機(jī)節(jié)點(diǎn)、后視鏡從機(jī)節(jié)點(diǎn)、搖窗機(jī)從機(jī)節(jié)點(diǎn)、門鎖從機(jī)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。,LIN網(wǎng)絡(luò)在車鏡控制上的應(yīng)用,,,隨著汽車技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，汽車信息通信的網(wǎng)絡(luò)化是必然

6、趨勢(shì)。汽車信息通信的多樣化促進(jìn)了汽車分級(jí)制網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展。LIN作為一種性能優(yōu)異、價(jià)格低廉的新型A類總線，必將進(jìn)一步促進(jìn)汽車分級(jí)制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的實(shí)施和完善，推動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，LIN作為一個(gè)開(kāi)放的協(xié)議，在工業(yè)及家電領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景。,MOST(MediaOrientedSystemsTransport)面向媒體傳輸總線 雖然目前已有許多種車用電子總線，但這些傳控接口的傳輸速率表現(xiàn)，都無(wú)法足滿車用多媒體信息的運(yùn)載傳輸之需，其中LINBus只有20kbps，CANBus只有1Mbps，F(xiàn)lexRay一般而言也只有10Mbps，雙線并用才能達(dá)20Mbps，這些都不足以用來(lái)傳遞實(shí)時(shí)性的多

7、媒體信息。,MOST 總線,,然而，隨著車內(nèi)娛樂(lè)系統(tǒng)的發(fā)展、傳控技術(shù)的精進(jìn)（如：倒車影像），車用電子愈來(lái)愈需要使用多媒體式傳輸，最適合此方面的傳輸接口就屬M(fèi)OST，其次才是今日盛行的藍(lán)牙（Bluetooth）。不過(guò)，Bluetooth絕對(duì)無(wú)法全然取代MOST在車用多媒體傳輸?shù)牡匚弧?,,,2001年MOST技術(shù)首次量產(chǎn)實(shí)車 用在德國(guó)寶馬BMW的7系列車種上。,MOST優(yōu)點(diǎn),首先，MOST是實(shí)線傳輸，而且是光纖線路傳輸，而且可以是塑料光纖（比較省成本），使用光纖可以讓信息傳量加大，未來(lái)的傳輸提升潛力也較高，同時(shí)也較能堅(jiān)穩(wěn)傳輸（因?yàn)闆](méi)有接地回路，也不受電磁干擾），這些是Bluetooth的無(wú)線傳輸

8、所不及的。 其次，Bluetooth的傳輸效能也不足，即便是強(qiáng)化傳輸率（EnhancedDataRate；EDR）3倍的Bluetooth2.0也都只有3Mbps，比CANBus還低，節(jié)點(diǎn)裝置數(shù)也明顯不足。,,所以，MOST依舊會(huì)是車用電子中的最佳多媒體傳控網(wǎng)絡(luò)，Bluetooth可以作為備用輔助，可以用來(lái)傳遞簡(jiǎn)單的音訊（如：車載免提、語(yǔ)音播報(bào)、娛樂(lè)音效）或GPS導(dǎo)航信息等，至于更實(shí)時(shí)性要求、更嚴(yán)苛性要求的音視訊傳輸還是需要使用MOST傳控網(wǎng)絡(luò)。,MOST發(fā)展概述,MOST傳控網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可追溯到1997年，MOST的技術(shù)概念來(lái)自當(dāng)時(shí)MOSTCooperation公司所發(fā)起的一項(xiàng)非正式合作，到了

9、1998年該公司以之前的合作為基礎(chǔ)，結(jié)合17家國(guó)際級(jí)的汽車制造商（Carmaker）與超過(guò)50家的關(guān)鍵汽車組件供應(yīng)商（KeyComponentSupplier）， 以共同研發(fā)MOST傳控技術(shù)。,MOST五大特性,MOST在制訂上完全合乎ISO/OSI的7層數(shù)據(jù)通訊協(xié)議參考模型，而在網(wǎng)線連接上MOST采用環(huán)狀拓樸，不過(guò)在更具嚴(yán)苛要求的傳控應(yīng)用上，MOST也允許改采星狀（亦稱放射狀）或雙環(huán)狀的連接組態(tài)，此外每套MOST傳控網(wǎng)絡(luò)允許最多達(dá)64個(gè)的裝置（節(jié)點(diǎn)）連接。 MOST也支持隨插即用（PlugandPlay；PnP）機(jī)制，如此就可在MOST傳控網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作時(shí)直接加插裝置或移除裝置，增加擴(kuò)充、維修及

10、使用等各方面的便利性。,MOST五大特性,MOST總線基于環(huán)形拓?fù)?，從而允許共享多個(gè)發(fā)送和接收器的數(shù)據(jù)。MOST總線主控器(通常位于汽車音響主機(jī)處)有助于數(shù)據(jù)采集，所以該網(wǎng)絡(luò)可支持多個(gè)主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上最多高達(dá)64個(gè)主設(shè)備。 MOST的總數(shù)據(jù)傳輸率為24.8Mbps，這已是將音視訊的串流資料與封包傳控資料一并列計(jì)，在24.8Mbps的頻寬中還可區(qū)隔成60個(gè)傳輸信道、15個(gè)MPEG-1的視訊編碼信道，這些可由傳控設(shè)計(jì)者再行組態(tài)、規(guī)劃與調(diào)配。,MOST五大特性,值得一提的是，MOST在精省成本的努力不僅是在線路材質(zhì)上，使用塑料光纖的精省法只是其一，傳輸方面也因?yàn)椴捎猛椒绞蕉恍枰O(shè)置“收

11、發(fā)緩沖”及進(jìn)行“取樣率轉(zhuǎn)換”，如此也一樣有助于成本節(jié)省。,MOST機(jī)制概述,MOST的傳控細(xì)節(jié),MOST的傳輸技術(shù)近似于公眾交換式電話網(wǎng)絡(luò)（PublicSwitchedTelephoneNetwork；PSTN），有著數(shù)據(jù)信道（DataChannel）與控制信道（ControlChannel）的設(shè)計(jì)定義，控制信道即用來(lái)設(shè)定如何使用與收發(fā)數(shù)據(jù)信道。 一旦設(shè)定完成，資料就會(huì)持續(xù)地從發(fā)送處流向接收處，過(guò)程中不用再有進(jìn)一步的封包處理程序，將運(yùn)作機(jī)制如此設(shè)計(jì)，最適合用于實(shí)時(shí)性音訊、視訊串流傳輸。,,當(dāng)然，不是所有的信息傳遞都要實(shí)時(shí)同步，例如Internet上網(wǎng)瀏覽、GPS導(dǎo)航信息等，這些資料的傳遞

12、特性是不定時(shí)的短期突增，這類型的傳輸就不需要用上前述的同步機(jī)制，而可以使用較不講究時(shí)效性的異步收發(fā)，事實(shí)上MOST傳控網(wǎng)也支持這種傳遞方式，更簡(jiǎn)單地說(shuō)，MOST同時(shí)支持與提供時(shí)效性、同步的串流傳輸與非時(shí)效性、異步的數(shù)據(jù)傳輸。,,在MOST傳控中其實(shí)存在著三種型態(tài)的傳輸：1.Control控制信息的傳輸；2.Packet非時(shí)效性的封包數(shù)據(jù)傳輸；3.Real-TimeInformation實(shí)時(shí)性的串流數(shù)據(jù)傳輸（即是指：音訊、視訊）。 若再具體說(shuō)明些，其實(shí)同步性的影音傳遞最高允許達(dá)24Mbps的傳輸率，而控制傳遞與封包數(shù)據(jù)傳遞其實(shí)都被認(rèn)定為異步傳遞，異步的傳遞最高可至14.4Mbps頻寬。,,既

13、然異步數(shù)據(jù)傳遞與控制傳遞共擠“異步頻寬”，那么哪一天封包數(shù)據(jù)傳量暴增時(shí)，不就會(huì)影響到控制信息的傳量、傳速？關(guān)于此其實(shí)不用擔(dān)心，MOST傳控設(shè)計(jì)上已經(jīng)考慮到此點(diǎn)，無(wú)論如何都會(huì)保留700kbps以上的頻寬給控制用傳遞，有余裕的頻寬才會(huì)配撥給資料數(shù)據(jù)傳遞，而控制性傳輸?shù)牟糠忠脖环Q為副信道（Sub-Channel）。,,CAN 總 線,CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)，可以歸屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，通常稱為CAN bus，即CAN總線，是目前國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 CAN 最初出現(xiàn)在汽車工業(yè)中，80年代由德國(guó)Bosch公司最先提出。最初動(dòng)機(jī)是為

14、了解決現(xiàn)代汽車中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷增加的信號(hào)線。 與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用最為廣泛，世界上一些著名的汽車制造廠商，都采用了CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。,汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),,CAN的工作原理,CAN總線標(biāo)準(zhǔn)包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層，其中鏈路層定義了不同的信息類型、總線訪問(wèn)的仲裁規(guī)則及故障檢測(cè)與故障處理的方式。 當(dāng)CAN 總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)(站)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它以報(bào)文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。 當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的CPU 將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自

15、己的標(biāo)識(shí)符傳送給本節(jié)點(diǎn)的CAN芯片，并處于準(zhǔn)備狀態(tài)；當(dāng)它收到總線分配時(shí)，轉(zhuǎn)為發(fā)送報(bào)文狀態(tài)。,,,,CAN 芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報(bào)文格式發(fā)出，這時(shí)，網(wǎng)上的其它節(jié)點(diǎn)處于接收狀態(tài)。 每個(gè)處于接收狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的報(bào)文進(jìn)行檢測(cè)，判斷這些報(bào)文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。 由于CAN總線是一種面向內(nèi)容的編址方案，因此很容易建立高水準(zhǔn)的控制系統(tǒng)并靈活地進(jìn)行配置?？梢院苋菀椎卦贑AN 總線中加進(jìn)一些新節(jié)點(diǎn)而無(wú)需在硬件或軟件上進(jìn)行修改。,,CAN的工作原理,CAN總線特點(diǎn),,CAN總線特點(diǎn)如下： （1）多主機(jī)方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息

16、，而不分主從，通信方式靈活。 （2）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（信息）可分成不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足不同的實(shí)時(shí)要求。 （3）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。,（4）可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。 （5）直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)6km（速率10Kbps以下）。 （6）通信速率最高可達(dá)1MB/s（此時(shí)距離最長(zhǎng)30m）。 （7）節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。 （8）采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)。 （9）每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。 （10）通信介質(zhì)可采

17、用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價(jià)的雙絞線即可，無(wú)特殊要求。 （11）節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。,CAN的報(bào)文及結(jié)構(gòu) 幀類型: 數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀和過(guò)載幀 數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器?？偩€上傳輸?shù)拇蠖嗍沁@個(gè)幀。 遠(yuǎn)程幀：由總線單元發(fā)出，請(qǐng)求發(fā)送具有同一識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）通過(guò)幀間空間與其他各幀分開(kāi)。 錯(cuò)誤幀：任何單元一但檢測(cè)到總線錯(cuò)誤就發(fā)出錯(cuò)誤幀。 過(guò)載幀：過(guò)載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）之間提供一附加的延時(shí)。,,數(shù)據(jù)幀的標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式,37,CAN總線 位仲

18、裁技術(shù),只要總線空閑，任何單元都可以開(kāi)始發(fā)送報(bào)文。 要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，就必須將數(shù)據(jù)快速傳送，這就要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個(gè)站同時(shí)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，要求快速地進(jìn)行總線分配。 如果2 個(gè)或2 個(gè)以上的單元同時(shí)開(kāi)始傳送報(bào)文，那么就會(huì)有總線訪問(wèn)沖突。通過(guò)使用識(shí)別符的位形式仲裁可以解決這個(gè)沖突。 CAN總線以報(bào)文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，報(bào)文的優(yōu)先級(jí)結(jié)合在11位標(biāo)識(shí)符中，具有最低二進(jìn)制數(shù)的標(biāo)識(shí)符有最高的優(yōu)先級(jí)。這種優(yōu)先級(jí)一旦在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)被確立后就不能再被更改?？偩€讀取中的沖突可通過(guò)位仲裁解決。,優(yōu)點(diǎn) 在網(wǎng)絡(luò)最終確定哪一個(gè)站的報(bào)文被傳送以前，報(bào)文的起始部分已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上傳送了。 所有未獲得總線讀

19、取權(quán)的站都成為具有最高優(yōu)先權(quán)報(bào)文的接收站，并且不會(huì)在總線再次空閑前發(fā)送報(bào)文。 CAN具有較高的效率是因?yàn)榭偩€僅僅被那些請(qǐng)求總線懸而未決的站利用，這些請(qǐng)求是根據(jù)報(bào)文在整個(gè)系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。,缺點(diǎn) 由于CAN總線采用的是固定優(yōu)先級(jí)，當(dāng)所有的節(jié)點(diǎn)都隨機(jī)的向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，具有低優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)是比具有高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)具有較大的發(fā)送失敗幾率。 每次具有較低優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)都會(huì)在總線競(jìng)爭(zhēng)中失敗，從而導(dǎo)致它一個(gè)數(shù)據(jù)都發(fā)不出去，或者發(fā)送的數(shù)據(jù)有較大的延時(shí)。,,40,CAN 控制器,完成CAN規(guī)范所規(guī)定的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層大部分功能。 有微處理器接口，易于連接單片機(jī)。 結(jié)構(gòu)分兩種類型，獨(dú)立CAN控制器或集成C

20、AN控制器的單片機(jī)： 獨(dú)立CAN控制器：Philips的SJA1000、82C200、8XC592、8XCE598；Intel的82526、82527等。 集成CAN控制器的單片機(jī)：Philips的80C591/592/598、XAC37；Motorola的Pow2、PC555；Intel的196CA/CB；Silicon Lab的C8051F040047等,CAN控制器的作用,FlexRay,汽車電子化程度與日俱增，應(yīng)用在車上的ECU模塊數(shù)量也隨之增加，從而使線束也增加。汽車電子系統(tǒng)的成本已經(jīng)超過(guò)總成本的20%，并且還將繼續(xù)增加。由于汽車生產(chǎn)商對(duì)制造成本的嚴(yán)格控制，加上對(duì)車身質(zhì)量的控制，減少

21、線束已經(jīng)成為一個(gè)必須要解決的問(wèn)題。另一方面，以網(wǎng)絡(luò)通訊為基礎(chǔ)的線控技術(shù)（X-by-wire）將在汽車上普遍應(yīng)用。,線控系統(tǒng),線控系統(tǒng)指的是“去除了機(jī)械和液力后備系統(tǒng)，并與安全相關(guān)的、具有容錯(cuò)功能的系統(tǒng)”，將被應(yīng)用于汽車上一些與安全相關(guān)的操作中，如對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)裝置、離合器、油門、換檔等控制中，主要由執(zhí)行系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。例如線控制動(dòng)系統(tǒng),用數(shù)字通信取代部分或全部制動(dòng)管路，可省去很多繁瑣復(fù)雜的導(dǎo)線及閥類元件。同時(shí)在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，取消了機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向柱之間沒(méi)有機(jī)械連接。這就要求用于線控系統(tǒng)的通信系統(tǒng)必須嚴(yán)格的滿足容錯(cuò)和確定性的操作，高的帶寬功能可以快速傳輸大量

22、極為詳盡的信息，從而使系統(tǒng)反應(yīng)變得非常迅速、準(zhǔn)確，這樣不但增加了反應(yīng)靈敏度，同時(shí)可以增加系統(tǒng)的安全性能。,FlexRay總線的提出及特性,如果要實(shí)現(xiàn)一個(gè)完全的線控汽車，沒(méi)有傳統(tǒng)的機(jī)械或液壓系統(tǒng)，不僅要用ECU替代傳統(tǒng)的機(jī)械和液壓?jiǎn)卧覀鹘y(tǒng)的CAN總線系統(tǒng)也不能滿足要求。CAN總線是一種事件驅(qū)動(dòng)的協(xié)議，在高安全性的系統(tǒng)中，CAN缺乏必要的同步性，決定性和容錯(cuò)性。 FlexRay總線是由寶馬、飛利浦、飛思卡爾和博世等公司共同制定的一種新型通信標(biāo)準(zhǔn)，專為車內(nèi)聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計(jì)，采用基于時(shí)間觸發(fā)機(jī)制，具有高帶寬、容錯(cuò)性能好等特點(diǎn)，在實(shí)時(shí)性、可靠性和靈活性方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。 2000年9月成立的FlexR

23、ay聯(lián)盟在全球范圍推廣FlexRay通信系統(tǒng)，使其成為高級(jí)動(dòng)力總成、底盤、線控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，目前FlexRay協(xié)議已經(jīng)得到業(yè)界各大汽車生產(chǎn)廠家以及汽車半導(dǎo)體公司的支持。,FlexRay總線的特點(diǎn),(1)高達(dá)10Mbit/s的帶寬，是CAN總線最大理論帶寬的10倍； (2)采用基于時(shí)間觸發(fā)的媒質(zhì)訪問(wèn)機(jī)制，確定的消息傳輸延遲可以滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用的需求； (3)提供了兩個(gè)消息傳輸通道，可用于傳輸冗余的消息，結(jié)合總線監(jiān)護(hù)器的應(yīng)用可以大大提高通信的可靠性 (4)FlexRay協(xié)議具有較強(qiáng)的靈活性，支持多種方式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，消息長(zhǎng)度可配置，雙通道拓?fù)淇捎脕?lái)增加帶寬或者傳輸冗余消息，周期內(nèi)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)消息傳輸

24、部分的時(shí)間都可隨具體應(yīng)用而改變。,,FlexRay總線數(shù)據(jù)收發(fā)采取時(shí)間觸發(fā)和事件觸發(fā)的方式，利用時(shí)間觸發(fā)通信時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)都預(yù)先知道彼此將要進(jìn)行通信的時(shí)間，接收器提前知道報(bào)文到達(dá)的時(shí)間，報(bào)文在總線上的時(shí)間可以預(yù)測(cè)出來(lái)。即便行車環(huán)境惡劣多變，干擾了系統(tǒng)傳輸，F(xiàn)lexRay協(xié)議也可以確保將信息延遲和抖動(dòng)降至最低，盡可能保持傳輸?shù)耐脚c可預(yù)測(cè)。這對(duì)需要持續(xù)及高速性能的應(yīng)用(如線控剎車、線控轉(zhuǎn)向等)來(lái)說(shuō)，是非常重要的。,FlexRay應(yīng)用現(xiàn)狀,基于FlexRay標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)車,該車通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的電動(dòng)車進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了線控控制，被認(rèn)為是業(yè)界首次試制和展示可使用FlexRay實(shí)際行駛的車輛，車輛使用2條

25、絞線連接了傳感器ECU、轉(zhuǎn)向ECU和加速與剎車ECU3個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中傳感器ECU用來(lái)處理來(lái)自于方向盤、油門踏板和剎車踏板上的傳感器信息，這些信息，分別是用來(lái)顯示加速與剎車踩進(jìn)量的儀表和包括FlexRay信號(hào)分析儀在內(nèi)的2臺(tái)分析裝置，從整個(gè)車輛來(lái)看，總計(jì)有6個(gè)節(jié)點(diǎn)與FlexRay相連。,,BMW X5汽車首次應(yīng)用FlexRay技術(shù),德國(guó)寶馬公司在07款X5系列車型的電子控制減震器系統(tǒng)中首次應(yīng)用了FlexRay技術(shù)。此款車采用基于飛思卡爾的微控制器和恩智浦的收發(fā)器，可以監(jiān)視有關(guān)車輛速度、縱向和橫向加速度、方向盤角度、車身和輪胎加速度及行駛高度的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了更好的乘坐舒適性以及駕駛時(shí)的安全性和高速響應(yīng)

26、性，此外還將施加給輪胎的負(fù)荷變動(dòng)以及底盤的振動(dòng)均減至最小。,之后，寶馬X6系列車型在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上繼續(xù)使用FlexRay連接備車輪懸掛的減震器電子控制單元，根據(jù)行駛狀態(tài)來(lái)控制減震器衰減力，更好地保持車輛穩(wěn)定。,,繼寶馬公司成功將FlexRay應(yīng)用于量產(chǎn)汽車后，德國(guó)奧迪也在2010年開(kāi)始量產(chǎn)的新款A(yù)8的駕駛輔助系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)入FlexRay通信網(wǎng)絡(luò)。新款?yuàn)W迪A8轎車采用恩智浦的FlexRay、CAN、LIN和SBC收發(fā)器打造車載網(wǎng)絡(luò)（IVN）技術(shù)，為轎車增加了高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制和主動(dòng)底盤穩(wěn)定系統(tǒng)等一系列最新應(yīng)用。恩智浦的IVN技術(shù)通過(guò)集線器連接眾多電子器件，集線器由幾根輕質(zhì)銅線構(gòu)成，不僅

27、減輕了車身重量，更節(jié)約了油耗。新款?yuàn)W迪A8選用的恩智浦技術(shù)包括：1)車載網(wǎng)絡(luò)：FlexRay，CANLIN收發(fā)器，系統(tǒng)基本芯片(SBC)收發(fā)器；2)汽車娛樂(lè) 3)汽車門禁與防盜：AES加密算法和LIN接口汽車防盜系統(tǒng)，帶應(yīng)答器和擴(kuò)展內(nèi)存的無(wú)鑰搖控系統(tǒng)。,FlexRay總線研究意義與應(yīng)用前景,新型轎車的電子設(shè)備不斷增加，幾乎使CAN和LIN總線在內(nèi)的通信總線不堪重負(fù)，且線控操作等控制技術(shù)對(duì)汽車總線提出了更高的性能要求，F(xiàn)lexRay這一新的通信標(biāo)準(zhǔn)能很好的解決這一系列問(wèn)題。FlexRay是由汽車制造商和芯片制造商組成的汽車工業(yè)協(xié)會(huì)制定的一項(xiàng)總線通信標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足不斷增加的電子系統(tǒng)相適應(yīng)的、性能更高的汽車總線的需求。它的創(chuàng)新功能和安全特點(diǎn)能夠使汽車系統(tǒng)安全達(dá)到一個(gè)很高的水平。,,FlexRay作為一種靈活的通訊系統(tǒng)，能夠簡(jiǎn)化汽車電子和通信系統(tǒng)架構(gòu)，同時(shí)還可幫助汽車電子單元變得更加穩(wěn)定和可靠，從而滿足未來(lái)先進(jìn)汽車高速控制應(yīng)用的需要。同時(shí)FlexRay支持分布式控制系統(tǒng)，并且其物理層技術(shù)特點(diǎn)可以根據(jù)特定的應(yīng)用優(yōu)化其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錂C(jī)構(gòu)，這能保證汽車環(huán)境下通信系統(tǒng)的可用性和可靠性，對(duì)于汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全具有重要的影響。因此，對(duì)FlexRay協(xié)議進(jìn)行功能和特性的分析，從而為總線技術(shù)的后續(xù)發(fā)展進(jìn)行充分的技術(shù)儲(chǔ)備。,