汽车总线系统初探

摘 要：本文阐述总线系统的发展背景及优点、总线系统发展历史、常见类型、拓扑结构等内容，为深入了解总线系统奠定了基础。

关键词：总线系统；总线系统类型；拓扑结构

1 汽车总线系统发展背景

随着电子技术的发展，现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括车辆的驾驶性能、舒适性、主动安全与被动安全性能、便捷性能、个性化等方面。 微控制器技术在车辆上的应用极好地满足了现代社会的需求，并且微控制器技术在车辆上得到了广泛的应用，例如发动机管理系统、ABS系统、自动空调系统、导航系统、防盗系统等。如果仍按照传统的点对点的布线方式连接各微控制器，则会导致以下后果：线束会越来越长，越来越粗；汽车成本越来越高；故障概率越来越高；故障检修难度越来越大。所以传统的布线方法已不能够满足汽车电子技术的发展。汽车总线技术就是在这样的背景下发展起来的。

2 汽车总线系统优点

采用总线技术后，车辆上的电子设备与装置相互连接形成一个网络，称为车载网络，实现了信息的共享。这样既减少了线束，又可以更好地控制和协调汽车的各个系统，使车辆性能达到最佳。总结起来，总线系统具有以下优点：（1）减少线束，部分线束变细，节省车内空间，并节约了制造成本；（2）车辆传感器共享，可以实现控制器和执行器的就近原则，减少线束长度，单个线束所承载的功能增加；（3）减少了车辆的装配时间；（4）车辆功能增加或减少，可以通过软件来改变，增加了车辆的开发余地；（5）提高了车辆的可靠性。

车门控制很好地体现了总线系统的优点，如图1所示：

3 汽车总线系统发展历史

1983年，丰田汽车公司首先在汽车上应用了光缆车门控制系统，实现了多个节点的信息通信。

1983年，德国博世公司开始开了汽车总线系统，后来这种总线系统被命名为CAN总线系统，这也是目前应为较为广泛的汽车总线系统。

1992年，奔驰公司率先将CAN总线技术应用在汽车上。

由于总线系统解决了车辆上众多电子设备之间的信号传输问题，总线系统得到迅速发展，应用也越来也广泛。下面简要介绍总线系统在大众汽车上发展情况。

1997年，大众公司首次在PASSAT的舒适系统上采用了传送速率为62.5Kbit/s的CAN总线技术。

1998年，PASSAT和GOLF的驱动系统上增加了CAN总线，传送速率为500Kbit/s。

2000年，大众公司在PASSAT和GOLF采用了带有网关的第二代CAN总线。

2001年，大众公司提高了总线系统的设计标准，将舒适系统CAN宗新提高到100Kbit/s。

2002年，大众公司在新PQ24平台上使用带有车载网络控制单元的第三代CAN总线。

2003年，大众公司在新PQ35平台上使用五重结构的CAN总线系统，并且出现了单线的LIN-BUS。

4 汽车总线系统类型

为了为方便研究和设计应用，美国汽车工程师学会SAE车辆网络委员会按系统的复杂程度、信息量、必要的动作响应速度、可靠性要求等，将汽车车载网络划分为A， B， C， D， E五类。各类网络所采用总线是有所不同的，主要的总线类型有LIN总线、CAN总线、MOST总线等。

4.1 LIN总线

LIN总线主要用在A类网络中，用于智能传感器与执行器的控制，比如雨刮电机档位控制，空调鼓风机转速控制，制冷剂温度与压力传感器信息的检测等。LIN总线主要有以下特点：（1）传输速度较低，最高传输速度不超过20Kbit/s；（2）单线传递。信息传输采用一根传输线；（3）主从控制。LIN总线中控制单元有主控制单元与从控制单元之分；（4）成本较低。

4.2 CAN总线

CAN总线主要用在B类、C类、E类网络中，用于车辆舒适系统控制、动力系统控制、安全系统等系统。比如说中控门锁系统、发动机电控系统、安全气囊系统等。CAN总线主要有以下特点：（1）传输速度较高。舒适系统中信息传递速度可以达到100Kbit/s，动力系统中信息传输速度可以达到500Kbit/s；（2）双绞线传递。由于车辆上电子设备较多，电磁干扰较强，CAN总线采用双绞线传递信息，可以有效地降低信息传输中的干扰；3）广播原理。CAN总线系统中，控制单元无主从之分，一个控制单元发出信息其余控制单元均可接受该信息。

4.3 MOST总线系统

MOST总线主要用在D类网络中，用于多媒体信息系统。比如收音机、导航、车载电视等电子设备的信息传递。MOST总线主要以下特点：（1）传输速度较快。传输的信息一般为音频信息，文本信息，视频信息等；（2）光缆传输。传输信号的形式为光波，受电磁干扰影响小，信号抗干扰的能力较强；（3）环形结构。控制单元首尾相连，环状结构连接，结构简单，信息传输时效性好。

5 汽车总线系统拓扑结构

总线系统中微控制器之间相互连接的方式，称为拓扑结构。常见的拓扑结构如图2所示。

总线结构适合短距离的传输，应用较为广泛，例如速腾轿车；星型结构较为简单，一般用局部系统中，例如宝马安全系统；环形结构采用了光纤传递，典型代表为奥迪信息娱乐系统。

6 结语

随着电子技术发展，总线系统在车辆的应用会越来越广泛，掌握总线系统的知识是很有必要的。本文概述了总线系统的发展背景、优点、发展历史、类型、拓扑结构等内容，为以后深入了解总线系统奠定了基础。

参考文献：

[1]张军，董长兴.《汽车总线系统检修》[K].2010.

[2]鲁植雄.《汽车CAN总线故障诊断图解》[K].2008.