喬露露 文森淼

（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，太原 030031）

總線系統(tǒng)及其在汽車中的應(yīng)用

喬露露 文森淼

（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，太原 030031）

本文通過分析汽車電子技術(shù)發(fā)展帶來的問題和總線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，介紹典型的四種總線系統(tǒng)（CAN總線、MOST總線、byteflight、LIN總線）的特點(diǎn)及其在汽車中的應(yīng)用，并以寶馬E90為例，總結(jié)該車上應(yīng)用的總線系統(tǒng)的類型及其特點(diǎn)。

總線系統(tǒng) 數(shù)據(jù)傳輸 寶馬E90

引言

自汽車產(chǎn)生以來，設(shè)計(jì)師和研發(fā)者就對(duì)其駕駛舒適性、行駛安全性及環(huán)保性進(jìn)行不斷改進(jìn)，以保證汽車持續(xù)發(fā)展。為開發(fā)各種專用電子控制系統(tǒng)，控制單元和控制單元之間需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，而傳統(tǒng)的普通導(dǎo)線已無法滿足其要求。為了更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，開發(fā)了總線系統(tǒng)，通過它能在控制單元之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。總線由電纜構(gòu)成，一般包括一根或多根，車輛中的總線通常由兩根導(dǎo)線構(gòu)成。

1 汽車電子技術(shù)發(fā)展帶來的問題

1.1 汽車電子裝置越來越多，整體布置空間減少

隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，從普通轎車到高級(jí)轎車，從國(guó)產(chǎn)汽車到進(jìn)口汽車，都使用了大量的電子裝置。而針對(duì)相關(guān)部門對(duì)環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)減提出的減少排氣污染和降低燃油消耗的要求，及客戶越來越重視駕駛舒適性和行駛安全性等，越來越多的電子裝置或系統(tǒng)運(yùn)用在車輛上，導(dǎo)致汽車整體布置空間減少。

1.2 龐大的線束

傳統(tǒng)電氣設(shè)備的信息傳輸多為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單一通信，汽車電子裝置每增加一個(gè)，就要增加多條與其他設(shè)備通信的導(dǎo)線，最終導(dǎo)致線束系統(tǒng)龐大繁瑣，給汽車布線帶來極大困難。據(jù)統(tǒng)計(jì)，如果一輛高檔汽車采用傳統(tǒng)布線方法，其電器節(jié)點(diǎn)可高達(dá)一千五百個(gè)，導(dǎo)線長(zhǎng)達(dá)2000m，且該數(shù)字會(huì)隨著電子裝置的增加不斷增長(zhǎng)。

1.3 存在冗余的執(zhí)行器和傳感器

目前，汽車實(shí)現(xiàn)的功能越來越強(qiáng)大，傳感器、復(fù)雜的電子控制裝置和冗余的執(zhí)行器也越來越多，如發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、油位傳感器、氧傳感器。執(zhí)行器執(zhí)行車輛中的規(guī)定動(dòng)作。執(zhí)行器有雨刮器、車窗升降機(jī)、座椅調(diào)整裝置、中控鎖操控裝置、自動(dòng)變速箱的切換裝置等。協(xié)調(diào)如此多的傳感器、電子控制裝置和執(zhí)行器的是一項(xiàng)極為復(fù)雜工作。

2 總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：第一，傳感器可以多重使用，整個(gè)電子控制系統(tǒng)的可靠性得以提升；第二，成本降低，大大縮減電纜的數(shù)量，布線簡(jiǎn)單化；第三，靈活布線，能可靠、有效地傳輸復(fù)雜數(shù)據(jù)；第四，具有較高的靈活性，能隨時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)變更；第五，能隨時(shí)根據(jù)需要擴(kuò)大數(shù)據(jù)傳輸范圍，實(shí)現(xiàn)新功能；第六，能進(jìn)行有效診斷且操作方便。

3 總線系統(tǒng)在汽車中的應(yīng)用

目前，數(shù)據(jù)傳輸存在汽車的大部分電子控制模塊間，汽車生產(chǎn)者根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸量及傳輸方式的不同，在車輛中安裝多個(gè)總線系統(tǒng)。

總線系統(tǒng)在原則上分為兩類：主總線系統(tǒng)和子總線系統(tǒng)。主總線系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換，傳輸速率相對(duì)較高，主要有D總線、CAN總線、byteflight、MOST、以太網(wǎng)等。子總線系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)部電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，用于傳輸系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)量相對(duì)較少的數(shù)據(jù)，傳輸速率相對(duì)較低，主要有K總線協(xié)議、BSD、DWA總線、LIN總線等。

3.1 CAN總線

CAN全稱Controller Area Network（控制器局域網(wǎng)），是Bosch和Intel公司為提高信息傳輸開發(fā)的一種串行多主總線通訊協(xié)議[1]。在車載網(wǎng)絡(luò)上主要用來實(shí)現(xiàn)各控制單元間的數(shù)據(jù)信息傳輸。CAN總線有下列優(yōu)點(diǎn)：①數(shù)據(jù)傳輸速度與傳統(tǒng)布線方式相比更高，更可靠；②車輛中的大部分CAN使用不帶屏蔽的雙絞線，此結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的電磁兼容性，CAN總線當(dāng)導(dǎo)線最大長(zhǎng)度為40m時(shí)，最大傳輸速率達(dá)到1MBit/s，有代表性的傳輸率為100kBit/s～1MBit/s。如今，在汽車上CAN總線技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。

寶馬汽車CAN應(yīng)用在車身、底盤、動(dòng)力傳動(dòng)等的不同方面。另外，CAN總線在奔馳、大眾途安、波羅、寶萊、帕薩特等車型上也有不同程度的應(yīng)用。

3.2 MOST總線

MOST全稱Media Oriented System Transport（媒體導(dǎo)向系統(tǒng)傳輸），是一種多媒體通信技術(shù)，專門使用在汽車中。隨著人們對(duì)汽車舒適性功能要求的提高，車輛上多媒體組件的數(shù)量也不斷增加。而相對(duì)低速的總線系統(tǒng)已不能滿足這種新高度的復(fù)雜性。數(shù)據(jù)傳輸借助光纜技術(shù)實(shí)現(xiàn)，光纜傳輸數(shù)據(jù)、聲音或圖像時(shí)的數(shù)據(jù)量越來越大。該技術(shù)能在確保傳輸大量數(shù)據(jù)的同時(shí)，提供其他優(yōu)勢(shì)，在需要較小安裝空間的同時(shí)，提供相同數(shù)量的寬帶。另外，在重量方面，光纜更輕于銅導(dǎo)線。在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，光纜傳輸?shù)氖枪饩€，而銅導(dǎo)線傳輸?shù)氖菙?shù)字或模擬電壓信號(hào)。

表1 BMWe90的總線類型、特點(diǎn)及應(yīng)用表

在寶馬車輛上，MOST網(wǎng)絡(luò)能以環(huán)形結(jié)構(gòu)在控制單元間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，采用環(huán)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳送，這時(shí)只沿一個(gè)方向進(jìn)行。傳輸速率達(dá)到22.5MBit/s。另外，在奧迪、奔馳等頂級(jí)轎車中也有運(yùn)用。

3.3 byteflight

byteflight 系統(tǒng)是為車輛的安全性開發(fā)的。byteflight技術(shù)主要應(yīng)用于要求高數(shù)據(jù)傳輸率的安全氣囊系統(tǒng)，傳輸時(shí)間非常短。該技術(shù)能滿足在具有強(qiáng)干擾性的電磁環(huán)境下可以無故障傳輸。例如：ASE(高級(jí)安全電子設(shè)備)，安全系統(tǒng)ISIS (智能安全集成系統(tǒng))。這兩個(gè)安全系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制安全氣囊的激發(fā)，安全帶的拉緊裝置等。

寶馬車輛上安裝的byteflight，采用星形布置結(jié)構(gòu)的光纜，傳輸速率高達(dá)10MBit/s。

3.4 LIN總線

LIN全稱Local Interconnect Network（局域互聯(lián)網(wǎng)）[2]，是一種串行總線，主要用于簡(jiǎn)單執(zhí)行器和傳感器的聯(lián)網(wǎng)，可以用在某些對(duì)傳輸速率相對(duì)較低的系統(tǒng)，或作為子總線通過網(wǎng)關(guān)與CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。一般采用單線制，傳輸速率相對(duì)較低，成本也較低，主要應(yīng)用在精度誤差不是很苛求的部件的控制上[3]，例如，電動(dòng)車窗、風(fēng)扇調(diào)節(jié)器、電動(dòng)座椅調(diào)整、空氣分配風(fēng)門調(diào)整、雨刮器控制和后視鏡控制等。目前，大部分汽車都有采用，如：寶馬、大眾。

4 總線系統(tǒng)在BMW E90車型上的應(yīng)用

以BMWe90車型為例說明該車上的總線類型和特點(diǎn)及其應(yīng)用方面（見表1）。

5 總結(jié)

汽車采用總線技術(shù)，不僅使布線更為簡(jiǎn)單，節(jié)約成本，更重要的是提高傳輸效率，提高工作效率，從而提高汽車的安全性能和舒適性能。總線系統(tǒng)在汽車上的運(yùn)用將進(jìn)一步促進(jìn)汽車工業(yè)的發(fā)展。

[1]黎永鍵，趙祚喜.汽車CAN總線概述及其故障診斷檢測(cè)[J].硅谷，2010，（2）：119-120.

[2]田亮，喬弘.LIN總線協(xié)議分析[J].中國(guó)儀器儀表，2004，（3）：5-6.

[3]邱翠榕.總線技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].北京汽車，2010，（2）：21-23.

The Bus System and Its Application in Vehicles

QIAO Lulu,WEN Senmiao
（Department of Vehicle Engineering, Shanxi Traffic Vocational and Technical College,Taiyuan 030031）

This a rticle through the a nalysis with the development of the vehicles electronic technology problems and on the basis of the advantages of bus system . Introduce the characteristics of four kinds of typical bus system (CAN bus, the MOST, bus, byteflight, LIN bus) and its application in vehicles , as a case study of BMW E90 summed up the car on the application of bus system types and their characteristics and applications.

bus data,transmission system, BMW E90