汽车不再是消费者心目中简单的代步工具。安全性、舒适性、智能化成为消费者对现代汽车提出的进一步诉求，而这些都是和汽车电子控制技术密不可分。加强汽车电子控制是汽车工业的重要目标之一，也成为汽车业者实现产品差异化的主要手段；同时，实现汽车电子控制网络化更是当今和未来汽车的发展主向。由于汽车上的电子装置数量的急剧增多，汽车电气系统变得日益复杂。各种汽车电子装置的出现对汽车的综合布线与信息交互也提出了更高的要求。

传统电气节点大多采用点到点的通信方式，缺乏信息共享的同时也造成庞大的布线系统。这无论是从成本、维护和工作效率的角度来看都是不合算的。为了减少连接导线的数量和重量，网络/总线技术在此期间有了很大的发展。通讯线将各种汽车电子装置连接成为一个网络，通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外，还可以为其它控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计，简化了布线，减少了电气节点的数量和导线的用量，使装配工作更为简化，同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置，读取故障码对其进行故障诊断，使整车维护/修工作变得更为简单。

美国汽车工程师协会(SAE)车辆网络委员会根据标准SAE J2057将汽车数据传输网划分为A、B、C三类。但新的汽车网络协议不断推出，已经很难把所以这些汽车网络协议按照SAE J2057定义归类划分。现在一般按照其网络功能分为：车身控制网络、车载数据网络、信息/多媒体网络、动力系统网络、安全系统网络等。不同汽车厂商在实现相同功能时候可能使用不同之技术。不同类型/速率的网络通过网关实现全部节点之间的信息共享。

车用总线技术种类繁多，汽车网络化的趋势使得CAN、LIN、FlexRay、MOST等网络总线在汽车中应用日趋升级。由于汽车不同的控制对象对信号传输有不同的要求，需要相应的网络总线控制，如车身控制应用LIN总线，动力系统和安全系统应用CAN、FlexRay总线，汽车多媒体应用MOST等。下面将为你介绍最为流行的CAN、LIN、FlexRay和MOST等汽车网络总线技术。

1. CAN总线

CAN是“Controller Area Network”的缩写，意即“控制器局域网”。它是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN最初出现在1983年的汽车工业中，由德国Bosch公司提出。当时，由于消费者对于汽车功能的要求越来越多，而这些功能的实现大多是基于电子操作的，这就使得电子装置之间的通讯越来越复杂，同时意味着需要更多的连接信号线。提出CAN总线的最初动机就是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，减少不断增加的线束。于是，Bosch公司的工程师们设计了一个单一的网络总线，所有的外围器件可以被挂接在该总线上。1993年，CAN 已成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISO11519(低速应用)。

CAN是一种多主(Multi-master)串行通讯总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。CAN通信方法是“基于报文”而非“基于地址”的，即网络中的节点通过报文识别码来决定是否接受该数据。因此，一个由CAN 总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。CAN网络的节点同时也可以向另一个节点发出请求，例如引擎管理单元可在网络空闲时候请求低优先级的数据，例如引擎温度、油压等，从而减轻总线的负担。CAN总线和以太网总线有相同之处，即都利用了CSMA/CD机制，但以太网的每个节点具有相同的总线访问权，因而以太网总线不适于做实时控制。CAN总线具有很高的实时性，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10Km时，CAN仍可提供高达50Kbps的数据传输速率。目前在汽车应用中的可根据流量性质的不同，使用两条独立的CAN总线。

第一条CAN总线应用于车身控制网络，它的功能是控制乘客的舒适系统，因此该网络主要处理多种无序或以非规律频率出现的消息标示符。另一条CAN总线应用于汽车动力网络(powertrain network)，它的功能是传输与引擎和传动控制有关的消息，这些待处理信息的类型相对单一，但出现的频率却非常快，也非常有规律。由于需要处理的信息类型的不同，导致两种网络在硬件和软件系统设计上也大相径庭。总的来说，车身控制网络的CAN在速率上远低于动力网络的CAN。但车身控制网络CAN的技术含量要高于动力网络CAN，因为车身控制CAN系统中使用了网络管理的方法，实现了单线工作。

自1989年Intel率先开发出CAN控制器芯片，目前世界上已经拥有20多家CAN总线控制器芯片生产商，110多种独立的(Stand-alone)CAN控制器芯片和集成CAN控制器的MCU。欲了解更多有关CAN的专业知识和产品信息，请登陆www.kvaser.com专业网站和www.can-cia.org官方网站查询。

在北美和西欧，汽车CAN总线技术已经成熟，采用总线系统的车辆有Benz、BMW、大众、劳斯莱斯、Jaguar、Volvo等。国内完全引进技术生产的Audi A6车型已于2000年起采用总线替代原有线束，Passat、Bora、Polo、FIAT Palio和Siena等车型也都不同程度地使用了总线技术。但总的来说，目前CAN总线技术在我国汽车工业中的应用尚处于试验和起步阶段，绝大部分的汽车还没有采用汽车总线设计。

2. LIN
 
LIN (本地互连网络) 由ACEA(欧洲汽车制造商协会)设计，是一种基于SCI、UART串行接口的单主(节点)多从(节点) 的低成本短距离低速网络。目前，LIN联盟的支持厂家包括国际汽车巨头如BMW、Volvo、Audi、Benz等，这也代表了未来车身电子网络系统的发展方向之一。

LIN最早是为汽车传感器和制动器(Actuator)的联网应用而开发的，旨在传送开关设置和传感器输入等状态的变化，并对这类变化做出响应，因此可用于传送发生时间约为几分之一秒的事件，并不适用于汽车应用中的高速事件(如引擎管理)。LIN总线可以像I2C那样通过一个电阻上拉到高电平，而每个节点又可以通过集电极开路驱动器将总线拉低；也可以像RS232那样通过起始位和停止位标识字节，每一位在时钟上异步传输。

由于LIN网络瞄准的是低端应用，所以LIN网络节点的通讯成本都必须大大低于CAN节点，且无需CAN的高性能、高带宽和多功能。LIN相对于CAN的成本节省主要是由于采用单线传输双向传输、硅片中硬件或软件的低成本实现，以及采用RC振荡电路的MCU而无需在从属节点中使用石英或陶瓷振荡器。

LIN是现有汽车多重传输网络的补充，因为汽车制造商对不同的应用使用不同的总线系统。例如动力传动系统多数采用CAN总线来连接，而通讯不太密集的应用则使用LIN协议。典型的LIN总线应用是汽车中的联合装配单元如车门、方向盘、座椅、空调、照明、湿度传感器、交流发电机或RF接收器等。对于这些成本比较敏感的单元，LIN 可以使那些机械组件如智能传感器、制动器或光敏器件得到较广泛的使用。这些组件可以很容易的连接到汽车网络中，并接入各种类型的诊断和服务。在LIN 实现的系统中，通常用数字信号替换模拟信号而使总线性能得到优化。

随着控制目标的数量和复杂性的增加，由CAN/LIN总线组成的分布式控制系统越来越受欢迎。因此，对具有CAN/LIN总线接口的MCU、功率驱动器件和执行电子机械构件的车身电子产品将有巨大需求。汽车电子MCU供应商中，Freescale、Phillips、NEC、Renesas、Toshiba、Siemens等的产品都提供对CAN、LIN总线的支持。

3. FlexRay

FlexRay联盟由汽车厂商和半导体厂商组成，目标为制定满足人们对能够与汽车中复杂度不断增加的电子装置相适应的、性能更高的汽车总线的需求。其主要会员包括BMW、Chrysler、GM、Motors、大众等汽车厂商以及Bosch、Motorola、Phillips、Atmel、Infineon和Fujitsu等半导体和系统商。作为灵活的通讯系统，FlexRay能够满足未来先进汽车下一代汽车应用或“线控”应用的高速网络通信系统的需要。

FlexRay支持双信道通信，每个信道的速率达到10Mbps。双通信信道主要用来实现冗余，但并不是所有消息都必须冗余传输，这就避免了带宽的过多损耗。与CAN协议相比，它能将可用带宽提高10~40倍。FlexRay具有如此高的数据速率，因而非常适合于汽车骨干网络，用于连接多个独立网络。随着丰田、日产、本田、现代以及起亚等主要亚洲汽车生产商的加入，FlexRay进一步加强了其创建针对汽车线控操作(X-by-wire)技术通用标准上所做的努力。此外，FlexRay还能让汽车实现主动安全，并通过智能驾驶辅助系统获得新的舒适性。

FlexRay不仅能简化汽车电子和通信系统架构，同时还可帮助汽车电子单元变得更加稳定和可靠。FlexRay中使用的访问方法是基于同步时钟的。该时钟通过协议自动建立和同步，并提供给应用。在FlexRay网络中，特定消息在通信周期中拥有固定位置，因此接收器可以提前知道了消息到达的时间。此外，FlexRay提供了大量配置参数，可以支持对系统进行调整，如通信周期的持续时间、消息长度等，以满足特定应用的需求。
FlexRay是严格实时要求的分布式控制系统的首选技术，并可补充CAN、LIN和MOST等主要车内网络标准。在数据速率要求超过CAN的应用中，人们现在同时使用了两条或多条CAN总线。FlexRay或许会成为替代这种多总线解决方案的技术。但就目前而言，CAN仍然是汽车电子控制中使用最广泛、可靠性最高的总线。而FlexRay由于成本还很高，实际应用不多。

4. 车载媒体总线

为适应未来汽车多媒体娱乐系统发展的需要，未来车载DVD、导航系统、音响、显示器等将通过数据总线集成在一起，以传输移动图像，这也就需要传输速率更高、更快的网络总线。这些车载媒体总线也很多，主流的有MOST、IDB-1394、D2B、蓝牙。

D2B(数字数据总线)技术于20世纪80年代后期由Philips、Sony、Matsushita等公司共同开发，1992年，被Honda、Alpine公司应用于汽车的多媒体控制系统中。D2B技术使汽车变成了一个流动的多媒体工具。但是D2B的速度还是太慢，因而在1998年，Audi、BMW等公司又联合开发了MOST协议。

MOST(Media Oriented Systems Transport)，以实现车内CD、GPS和TV等媒体装置之间的信息共享。MOST是基于光纤的通信协议，传输速率为24.8Mbps，最高可达50Mbps，在设备层具有很高的可靠性和可扩充性，同时还可完全支持实时音频和压缩视频。BWM目前在业界率先采用了MOST协议，Chrysler等欧洲汽车制造商也计划采用该协议。

与欧州汽车制造商MOST阵营相对应的是IDB-1394。尽管IDB-1394标准的细节正在制定之中，但由于它能够兼容IEEE1394，因而吸引了大量汽车厂商，尤其是日本车系。随着蓝牙技术的发展，短距点对点通讯的蓝牙技术在汽车中寻求到了发展空间，其相对低廉的成本和简便的使用方法得到汽车业界的认同。移动电话与车内媒体之间的信息交互成为蓝牙技术进入汽车的突破点。

5. 汽车网络技术的发展趋势

汽车总线技术的先进性加速了汽车使用现代先进电子技术的发展，提高了汽车的性能。汽车网络化是大势所趋。世界各大主要汽车厂商所制造汽车的车身网络控制、底盘网络控制和动力网络控制的技术平台均已建立。不断提高各网络平台安全性和可靠性的同时，全面采用网络控制技术已成为各大厂商的追求。使用线控作为一项全新的汽车工程概念，必将促进控制系统网络向高速、实时、容错方向发展。同时，要实现完善的车内办公和娱乐功能，信息处理和多媒体网络的带宽必将越来越高。

多种汽车网络通信协议的存在，致使行业缺乏统一的标准，无形中增加了各车厂的制造成本。由于市场竞争的缘故，建立统一的汽车网络协议体系将会是十分艰巨的。但随着技术及应用的发展，建立统一标准必然成为各汽车制造商、半导体厂商以及汽车电子系统商之间的取向。

总之，车载网络远未成熟，还有很大的发展空间。汽车网络化的发展向汽车电子提出更高支持要求的同时也出现更多的需求。（本文编校于《无线电技术》，阅读原文，请访问http://www.wxdjs.com）