汽车网络的分类及发展趋向

　　1 概述

　　自1980年起，众多国际知名汽车公司开始积极致力于汽车网络技术的研究及应用。汽车网络的使用解决了点对点式车身布线带来的问题，使车身布线（趋于）更规范化、标准化，降低了成本，增强了稳定性。迄今为止，已有Bosch的CAN、SAE的J1850、ISO的VAN、Philips的D2B和LIN协会的LIN等多种网络标准。为方便研究和设计使用，美国汽车工程师协会(SAE)根据速率的不同，将汽车网络划分为A、B、C三类，如表1所列。　　　　　　　　　　　　　　　　　　

表1汽车网络的划分　　　　　　　

　　综合考虑功能和位传输速率等因素，现有的汽车总线还包括多媒体信息系统总线、安全总线和诊断系统总线。

　　2 汽车网络标准的具体分类

　　2.1 A类网络标准

　　从目前的发展和使用情况来看，如表2所列，A类网的主要总线是TTP/A( Time Triggered Protocol/A)和LIN(Local Interconnect Network)。

　　① TTP/A协议最初由维也纳工业大学制定，为时间触发类型的网络协议，主要应用于集成了智能变换器的实时

现场总线。它具有标准的UART，能自动识别加入总线的主节点与从节点，节点在某段已知的时间内触发通信但不具备内部容错功能。

　　② LIN是在1999年由欧洲汽车制造商Audi、BMW、 DaimlerChrysler、 Volvo、 Volkswagen和VCT公司以及Motorola公司组成的LIN协会，共同推出的用于汽车分布式电控系统的开放式的低成本串行通信标准，从2003年开始使用。

　　LIN是一种基于UART的数据格式、主从结构的单线12 V的总线通信系统，主要用于智能传感器和执行器的串行通信。从硬件、软件以及电磁兼容性方面来看，LIN保证了网络节点的互换性，极大地提高了开发速度，同时保证了网络的可靠性。

　　LIN协议应用开发的热点集中在美国、欧洲和日本。估计在未来10年，平均每辆车将有LIN节点20个左右。这样全世界每年将生产12亿个LIN节点。可见，LIN的应用存在着巨大的潜在市场，协议本身也会在不断应用中得到完善。　　　　　　　　　　　　　　　　

表2 A类网络的使用情况　　　　　

　　总之，LIN网络已经广泛地被世界上的大多数汽车公司以及零配件厂商所接受，有望成为事实上的A类网络标准。

　　2.2 B类网络标准

　　B类网络的使用情况如表3所列。从目前来看，主要应用的B类总线标准有三种：低速CAN、J1850和VAN。　　　　　　　　　　　　　　　　

表3 B类网络的使用情况　　　　　　

　　① 1994年SAE正式将J1850作为B类网络标准协议。最早，SAE J1850用在美国Ford、GM以及Chrysler公司的汽车中；现在，J1850协议作为诊断和数据共享被广泛应用在汽车产品中。但是，J1850并不是一个单一标准。Ford采用的J1850标准，其物理层与GM和Chrysler公司使用的不同；而GM和Chrysler公司在相同的物理层上又使用不同的数据帧格式，并且三个公司使用各自的消息协议。预计在2006年或2007年将停止使用，然后全部转至CAN总线。

　　② VAN标准是ISO于1994年6月推出的。它基于ISO115193，主要为法国汽车公司所用。但目前就动力与传动系统而言，甚至在法国也集中在CAN总线上。

　　③ CAN是德国Bosch公司从20世纪80年代初，为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换问题而开发的一种串行数据通信协议。它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1 Mbps。1991年首次在奔驰S系列汽车中实现。同年，Bosch公司正式颁布了CAN技术规范，版本2 .0。该技术规范包括A和B两部分。1993年11月，ISO正式颁布了国际标准ISO11898，为CAN的标准化、规范化铺平了道路。此后，越来越多的北美和日本汽车公司也开始采用CAN网络。1994年，美国汽车工程师协会卡车和巴士控制与通信子协会选择CAN作为SAEJ1939标准的基础。低速CAN具有许多容错功能，一般用在车身电子控制中；而高速CAN则大多用在汽车底盘和发动机的电子控制中。

　　综上所述，CAN总线凭借其突出的可靠性、实时性和灵活性已从众多总线中突显出来，成为世界接受的B类总线的主流协议。

　　2.3 C类网络标准

　　C类标准主要用于与汽车安全相关及实时性要求比较高的地方，如动力系统，所以其传输速率比较高，通常在125 kbps～1 Mbps之间，必须支持实时的周期性参数传输。表4为C类网络的使用情况。