文章目錄

• 前言
• 【關(guān)于這些總線的詳細(xì)介紹可分別參考如下】：
• 一、為什么要這些總線
• 二、車載總線的種類
• • 1.CAN
  • • 1.1 CAN協(xié)議簡(jiǎn)介
    • 1.2 CAN協(xié)議特點(diǎn)
  • 2.CAN FD
  • • 2.1 CAN FD協(xié)議簡(jiǎn)介
    • 2.2 CAN FD協(xié)議特點(diǎn)
  • 3.LIN
  • • 3.1 LIN總線簡(jiǎn)介
    • 3.2 LIN總線特點(diǎn)
  • 4. FlexRay
  • • 4.1 FlexRay簡(jiǎn)介
    • 4.2 FlexRay特點(diǎn)
  • 5. MOST
  • 6.Ethernet
• 三、總結(jié)
• 參考資料

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前言

摘要：相信做汽車電子行業(yè)的小伙伴，對(duì)CAN等常用車載總線并不陌生，當(dāng)然了，可能不做汽車電子的也知道CAN，因?yàn)镃AN的使用范圍不再局限于汽車行業(yè)了。航空航天、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械等都會(huì)使用到。總線那么多，你是否也和我一樣，懵懵懂懂，搞不清楚他們之間的區(qū)別呢？下面簡(jiǎn)單介紹一下，有個(gè)初步的了解，希望能幫助你區(qū)分它們

【關(guān)于這些總線的詳細(xì)介紹可分別參考如下】：

CAN總線詳細(xì)介紹：CAN總線詳細(xì)介紹
CAN FD總線詳細(xì)介紹：CAN FD總線詳細(xì)介紹
LIN總線詳細(xì)介紹：LIN總線詳細(xì)介紹
FlexRay總線詳細(xì)介紹：FlexRay總線詳細(xì)介紹

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一、為什么要這些總線

簡(jiǎn)單來(lái)講，就是以前的汽車功能單一，都是采用傳統(tǒng)的布線方式，各個(gè)模塊之間都是采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，各個(gè)模塊之間縱橫交錯(cuò)，導(dǎo)致系統(tǒng)很龐大。隨著汽車朝著自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的布線方式無(wú)法滿足現(xiàn)在的需求，就有了這些總線

傳統(tǒng)的布線方式圖

二、車載總線的種類

車載總線種類繁多，就我目前了解到，有如下：CAN、CAN FD、LIN、MOST、FlexRay 和 Ethernet等。

應(yīng)用示例

1.CAN

1.1 CAN協(xié)議簡(jiǎn)介

CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
最初，CAN 被設(shè)計(jì)作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置 ECU 之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。比如：發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中，均嵌入 CAN 控制裝置。
CAN 最初出現(xiàn)在 80 年代末的汽車工業(yè)中，由德國(guó) Bosch 公司最先提出。當(dāng)時(shí)，由于消費(fèi)者對(duì)于汽車功能的要求越來(lái)越多， 而這些功能的實(shí)現(xiàn)大多是基于電子操作的， 這就使得電子裝置之間的通訊越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)意味著需要更多的連接信號(hào)線。提出 CAN 總線的最初動(dòng)機(jī)就是為了解決現(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。于是，他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò)總線， 所有的外圍器件可以被掛接在該總線上。1993 年，CAN 已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO11898(高速應(yīng)用)和 ISO11519（低速應(yīng)用）。

1.2 CAN協(xié)議特點(diǎn)

可以多主方式工作，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，而不分主從，通信方式靈活。

采用非破壞性位仲裁總線機(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)。

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)。

直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率5Kbps以下）。

通信速率最高可達(dá)1MB/s（此時(shí)距離最長(zhǎng)40m）。

節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。

采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8byte。

每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。

通信介質(zhì)可采用雙絞線，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。

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。

2.CAN FD

2.1 CAN FD協(xié)議簡(jiǎn)介

隨著汽車功能越來(lái)越多，數(shù)據(jù)傳輸對(duì)帶寬的要求也越來(lái)越高，CAN總線由于帶寬的限制，已經(jīng)無(wú)法滿足要求了，就推出了CAN FD，全稱為CAN with Flexible Data rate。繼承了CAN的主要特性，彌補(bǔ)了CAN的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和帶寬的限制。可簡(jiǎn)單認(rèn)為就是CAN的升級(jí)版

2011年，開始CAN FD協(xié)議的開發(fā)，2015年ISO11898-1進(jìn)行了修訂，將CAN FD加入其中。

2.2 CAN FD協(xié)議特點(diǎn)

傳輸速率不同。CAN FD的速率可變，從控制場(chǎng)中的BRS位到ACK場(chǎng)之前（含CRC分界符）為可變速率，最高速率可達(dá)到8Mbps。其他部分與CAN相同。

數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不同。CAN FD支持的最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為64byte。

幀格式不同。CanFD新增了FDF、BRS、ESI位

3.LIN

3.1 LIN總線簡(jiǎn)介

LIN總線的全稱為L(zhǎng)ocal Interconnect Network，是專門為汽車開發(fā)的一種低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò)，主要是為CAN總線網(wǎng)絡(luò)提供輔助功能，應(yīng)用場(chǎng)合有車門、方向盤、座椅、空調(diào)、照明、濕度傳感器和交流發(fā)電機(jī)等。
LIN的一大優(yōu)點(diǎn)是成本低，但其最大傳輸速率為20Kbps。
建議的通信速率如下，低速2400bps，中速9600bps，高速19200bps。

3.2 LIN總線特點(diǎn)

單主控器/多從設(shè)備模式，無(wú)需仲裁機(jī)制

基于通用UART接口幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件

從機(jī)節(jié)點(diǎn)不需要石英或陶瓷振蕩器就能實(shí)現(xiàn)自同步，節(jié)省了從設(shè)備的硬件成本

信號(hào)傳播時(shí)間可預(yù)先計(jì)算出來(lái)的確定性信號(hào)傳播

低成本單線實(shí)現(xiàn)方式

傳輸速率最高可達(dá)20kb/s

不需要改變LIN從節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件就可以在網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點(diǎn)

通常一個(gè)LIN上節(jié)點(diǎn)數(shù)目小于12個(gè)，共有64個(gè)標(biāo)志符

極少的信號(hào)線即可實(shí)現(xiàn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 9141的規(guī)定

4. FlexRay

4.1 FlexRay簡(jiǎn)介

FlexRay是一種用于汽車的高速、可確定性的，具備故障容錯(cuò)能力的總線技術(shù)，它將事件觸發(fā)和時(shí)間觸發(fā)兩種方式結(jié)合起來(lái)，具有高效的網(wǎng)絡(luò)利用率和系統(tǒng)靈活性的特點(diǎn)。滿足傳統(tǒng)的CAN方案不能滿足汽車線控系統(tǒng)（X-by-Wire）的要求

寶馬和戴姆勒克萊斯勒聯(lián)合飛利浦和摩托羅拉成立了FlexRay聯(lián)盟，這個(gè)聯(lián)盟 （FlexRay Consortium）推進(jìn)了FlexRay的標(biāo)準(zhǔn)化，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。主要用于線控操作，如，線控操作轉(zhuǎn)向、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)包括車輛穩(wěn)定控制(VSC)和車輛穩(wěn)定助手（VSA)等。

FlexRay聯(lián)盟在2013年發(fā)布了ISO 17458標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

第一款采用FlexRay的量產(chǎn)車于2006年在BMW X5中推出，應(yīng)用在電子控制減震系統(tǒng)中。

4.2 FlexRay特點(diǎn)

高傳輸速率：FlexRay的每個(gè)信道具有10Mbps帶寬。它不僅可以像CAN和LIN總線這樣的單信道系統(tǒng)運(yùn)行，而且還可以作為一個(gè)雙信道系統(tǒng)運(yùn)行，因此可以達(dá)到20Mbps的最大傳輸速率，是當(dāng)前CAN最高運(yùn)行速率的20倍；

同步時(shí)基：FlexRay中使用的訪問(wèn)方法是基于同步時(shí)基的。該時(shí)基通過(guò)協(xié)議自動(dòng)建立和同步，并提供給應(yīng)用。時(shí)基的精確度介于0.5μs和10μs之間（通常為1～2μs）；

確定性：通信是在不斷循環(huán)的周期中進(jìn)行的，特定消息在通信周期中擁有固定位置，因此接收器已經(jīng)提前知道了消息到達(dá)的時(shí)間。到達(dá)時(shí)間的臨時(shí)偏差幅度會(huì)非常小，并能得到保證；

高容錯(cuò)：強(qiáng)大的錯(cuò)誤檢測(cè)性能和容錯(cuò)功能是FlexRay設(shè)計(jì)時(shí)考慮的重要方面。FlexRay總線使用循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC(Cyclic redundancy cheek)來(lái)檢驗(yàn)通信中的差錯(cuò)。FlexRay總線通過(guò)雙通道通信，能夠提供冗余功能，并且使用星型拓?fù)淇赏耆鉀Q容錯(cuò)問(wèn)題；

靈活性：在FlexRay協(xié)議的開發(fā)過(guò)程中，主要關(guān)注的是靈活性，反映在如下幾個(gè)方面:

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：可根據(jù)實(shí)際控制應(yīng)用需求，為其設(shè)定相應(yīng)的數(shù)據(jù)載荷長(zhǎng)度；
使用雙通道拓?fù)鋾r(shí)，既可用以增加帶寬，也可用于傳輸冗余的消息；
周期內(nèi)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)消息傳輸部分的時(shí)間都可隨具體應(yīng)用而定。

可靠性：在汽車要求的工作環(huán)境下可靠工作，體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：

滿足汽車使用的溫度環(huán)境要求 在不使用外部濾波器條件下
每個(gè)FlexRay產(chǎn)品滿足汽車系統(tǒng)和法規(guī)要求的EMC指標(biāo)
直接與線束相連的總線控制器和通信控制器的輸入/輸出，滿足汽車上電器系統(tǒng)的要求

5. MOST

MOST總線的全稱為Media oriented system transport ，媒體導(dǎo)向的串行傳輸，是一種專門針對(duì)車內(nèi)使用而開發(fā)的、主要用于多媒體傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總線技術(shù)。例如，可以將導(dǎo)航娛樂(lè)系統(tǒng)的地圖或者M(jìn)P3的封面輕松地傳給儀表盤。

6.Ethernet

Ethernet以太網(wǎng)，在計(jì)算機(jī)如此普及的當(dāng)下，每天都會(huì)用到以太網(wǎng)。但這里介紹的以太網(wǎng)是車載以太網(wǎng)。傳輸速率100Mb/s，具有高帶寬、高傳輸數(shù)率、高安全性等特點(diǎn)，未來(lái)可能會(huì)成為整車總線的主流，主要應(yīng)用在：中央域控制器、智能座艙域、自動(dòng)駕駛域、網(wǎng)關(guān)等。

三、總結(jié)

各車載總線的重要特征對(duì)比

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參考資料

《CANoe開發(fā)從入門到精通》

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的常用车载总线CAN、CAN FD、LIN、FlexRay、Ethernet介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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