1 CAN总线
控制器局域网络（Controller Area Network）简称CAN总线，它是当前国内外应用最普遍的网络总线之一。汽车CAN总线由德国BOSCH公司开发，用以解决汽车电控系统中不同控制单元相互之间交换信息的问题。在CAN总线通信系统中，节点之间是线型连接，全部的节点都并联在总线上。
CAN总线协议有ISO 11898标准和ISO 11519-2标准2种，分别对应高速C A N总线和低速C A N总线。高速CAN总线的传输速率最高为1 Mbit/s，支持的传输最长距离为40 m；低速CA N总线又叫容错CAN总线，总线上1根数据传输线失效时总线依然能够通信，它的传输速率不超过125 kbit/s。在高速CAN总线中，为了提高数据通信的抗干扰性和信号质量，通常在网络两端均端接1个终端电阻（终端电阻通常为120 Ω），而在低速CAN总线中，不加终端电阻。CAN总线可通过双绞线、同轴电缆或光纤传输数据。由于C A N总线采用差分电压信号传输数据，需要用2根电缆（CAN高线和CAN低线）连接设备，为了提高CAN总线的抗干扰能力，通常将2根电缆缠绕在一起，形成双绞线。CAN总线通信接口对其物理层及数据链路层做了功能定义，可完成包括位填充、数据块编码、循环冗余校验（CRC）、优先级判别等工作。CAN总线中有数据帧、远程帧、错误帧、过载帧及帧间空间等，通常情况下只使用数据帧，数据帧包含帧起始、仲裁部分、控制部分、数据
汽车车载网络总线的发展现状
南京交通职业技术学院 杜志华
汽车影音娱乐系统（2）颜层完全干燥后，一般建议遮蔽分4部分。
（3）喷涂一层珍珠漆，去除一层遮蔽纸，这样试样板的4部分分别为第4层、第3层、第2层、第1层珍珠漆。
（4）珍珠层干燥后，在整个试板上喷涂清漆。
（5）待清漆干燥后，与经过抛光邻近修补区的原车身颜作比较，决定在底漆不变的情况下，喷涂几层珍珠漆颜最为接近。
（6）待分试板晾干后，喷涂一层清漆，然后使用红外线烤灯或板烤箱烘干。
（7）试板彻底干燥后，将试板与待修补区域的附近车身颜进行比较，注意要对车身进行抛光处理。
（8）实际修补时的中间层漆应使用与该部分相同的喷涂次数或层数。
（9）按照试板的制作方法，在车身上喷涂相同层数的面漆即可。
（收稿日期：2022-10-20
）图7 板与车身比
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部分、CRC部分、响应部分及帧结束等。CAN总线报文格式除了标准格式外，还有扩展格式，两者唯一的区别是前者标识符长度是11位，后者的标识符长度是29位。CAN总线上的节点能够进行自诊断，并且为保证总线上别的节点免受影响，在诊断出错时，会自动关闭其与总线的联系。此外，在实际使用中，CAN 总线一般将其负载率控制在30%以下，否则错误帧、信号延迟等将会出现，设备连接的稳定性也可能出问题。
汽车电控系统中不断增加的控制单元要求汽车C A N总线传输速率更快、负载能力更强，因此BO S CH
公司对CA N总线进行了改造升级，提出了CAN FD。CAN FD不仅很好地继承了CAN总线的优点，而且突破了其在传输速率和数据场长度方面的制约。为了提高通信效率，CA N F D缩短了位时间，加长了数据场的数据长度至64字节，CAN FD 传输速率高达15 Mbit/s，并确保了传输信息的安全可靠。
2 LIN总线
LIN（Local Interconnect Network）总线是一种开放式的单线（总线电压12 V）串行通讯网络，适用于对传输速率、带宽和容错等要求不高，同时又希望降低成本的系统。LIN总线通信基于SCI（UART）数据格式，采用单主多从通信模式，LIN总线在40 m长的总线上支持高达19.2 kbit/s的通信，LIN总线也被称为“局域网子系统”，通过CAN总线实现汽车LIN 总线系统内的数据交换，是CAN总线的辅助总线，它普遍应用在汽车车身控制系统，如汽车后视镜、座椅调节、电动车窗及车内灯等。LIN总线采用星型拓扑结构，节点数一般不超过16个。
L I N总线由1个主控单元及若干个从控单元构成，从控单元通常不超过15个，主控单元除包含1个主控任务外，还包含1个接发的从控任务。在LIN总线中，主控单元控制总线并发起全部的通信，根据任务进度表确认当前所要传输的通信内容，然后由主控单元发出帧头，从控单元根据接收到的帧头，给出相应的响应。LIN总线的报文由起始部分和响应部分组成，同步间隔域、同步域、标识符域（受保护ID）、数据域、校验和域构成了LIN总线完整的信息帧，其中同步间隔域、同步域和标识符域构成起始部分，数据域、校验和域构成响应部分。
LIN总线由于采用单线通信，具有以下特点：成本相对较低；单主多从结构，无需总线仲裁；在无晶振或陶瓷震荡器的情况下，就可实现主、从节点的同步；改动其中的1个或多个节点时，其他节点无需做任何改动。
3 FlexRay总线
随着车辆安全性、功能性及舒适性要求逐渐提高，对车载数据传输带宽、可靠性等的要求也越来越高，传统的CAN总线和LIN总线已经力不从心，由此FlexRay总线应运而生。FlexRay总线是一种用于汽车的传输速率快、容错性和确定性好的汽车网络总线技术，FlexRay总线之所以传输速率更快、数据处理灵活性更强、拓扑结构更全面、容错性更好，是因为它结合了时间触发和事件触发2种方式。FlexRay 总线主要应用在对误差容限和时间确定性要求极高的线控（X-By-Wire）领域，如线控驱动、转向、制动等。FlexRay总线采用的拓扑结构有总线型、星型及混合型，实际使用中往往采用总线型和星型混合的连接形式。FlexRay总线基于差分信号传输，使用双绞线进行通信，可支持2条相互独立的通信通道（每条通道都有1对双绞线），使用单通道系统时，数据传输速率能够达到10 Mbit/s，明显高于CAN总线的传输速率；当使用双通道系统时，传输速率更可高达20 Mbit/s。
FlexRay总线联盟引入了FlexRay通讯协议，其数据帧由起始部分、有效负载部分和结束部分构成。帧的识别及触发优先级的确认由起始部分完成，起始部分包含5个字节共40位，有效负载部分包含最大2
55个字节的有效传输数据，结束部分有3个字节24位的校验域用来检测错误，包含起始部分CRC与有效负载部分CRC。
与CAN总线相比，FlexRay总线有着更高的安
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全性和可靠性，但FlexRay总线成本较高，所用的设施也更复杂，很难代替其他主要应用的车载网络总线，目前只在欧洲车系的一些高端车型上使用，如BMW车系F01/F02车型、奥迪A8L等。
4 MOST总线
MOST（Media Oriented Systems Transport）总线是一种基于塑料光纤的网络传输总线，主要面向汽车多媒体和影音娱乐设备，MOST总线的拓扑结构主要包括星型和环型，大多数汽车采用环型拓扑结构。MOST总线使用光纤传输通讯数据，传输速率达到了24.8 Mbit/s，远远高于CAN总线等其它总线。MOST总线对OSI模型的7层协议进行了定义，定义有同步信道、异步信道与控制信道，MOST总线数据帧包含64字节，由同步数据、异步数据和控制数据组成。
采用MOST总线可省去很多线束，降低了线束的质量及部分成本，同时还使噪声进一步下降，而且由于使用光纤，完全不用担心电磁兼容问题。但MOST 总线目前的成本依然较高，只在欧洲车系的某些
高端车型中应用，如BMW7系、奥迪A8L等。随着智能网联汽车、自动驾驶汽车等汽车电子技术的加速发展，汽车传输的数据呈爆发式增加，MOST总线也在不断发展，第2代MOST（50）总线的带宽能达到原标准2倍，而第3代MOST（150）总线的传输速率能达到150 Mbit/s。
5 车载以太网Ethernet
近些年，随着汽车“新四化”（电动化、智能化、网联化、共享化）的高速发展，尤其是汽车先进驾驶辅助系统（ADAS）、车载影音娱乐系统、自动驾驶、OTA远程升级、云数据、V2X通信等技术的发展，汽车通讯数据量直线上升，传统的CAN总线或FlexRay总线等车载网络已经无法满足新形势下的通信需求，这使以太网与汽车产生了深度的结合，形成了车载以太网。
车载以太网的传输速率非常高，可实现100 Mbit/s 甚至1 Gbit/s的数据传输速率，又由于车载以太网传输数据使用非屏蔽双绞线及小型的线束连接器，在满足汽车电磁兼容要求的同时，还能大大降低车内连接成本和车内线束重量。车载以太网可同时支持TCP ／IP、DOIP等多种协议。此外，车载以太网1 Gbit/s传输速率通信标准还支持POE（Power Over Ethernet）功能，终端不需要额外的外接电源线束，从而节省成本，降低供电的复杂度。
目前，W I-F I已经应用到汽车电控系统，对应的专用标准WAVE（车辆环境无线接入）也已经完成。车载以太网以其卓越的性能、更高的传输速率将极大加快汽车引入WAVE的进度，WAVE也将在自动驾
驶和智能交通时代为V2X通信提供巨大帮助。车载以太网完全能够满足先进驾驶辅助系统、娱乐影音系统、车联网、大数据等所要求的传输速率，同时能够满足自动驾驶大量数据的传输。未来随着车载以太网的发展和成熟，车载网络将会发展成为基于域控制器的混合车载网络架构，车载以太网将成为主干网络，传统CAN总线、LIN总线不会消失，将继续在低容量通讯场景下使用。
6 结语
当前CAN总线、LIN总线、FlexRay总线、MOST 总线依然是广泛应用的车载网络总线。CAN总线主要应用于汽车电控系统，是目前最常用的一种车载网络总线；LIN总线作为CAN总线的子系统，主要在车身电子控制系统中应用；FlexRay总线相比CAN总线容错能力更强、传输速率更快，目前已在汽车线控等关键系统中得到应用；由于当前的研发成本较高，目前MOST总线主要在车载多媒体和影音娱乐设备系统中得到应用；车载以太网潜力巨大，将随着汽车电子技术的不断发展而成为主流的车载网络，但不会完全代替目前主要的车载网络，特别是CAN总线和LIN总线，它们在传输速率要求不高、成本有一定要求等情况下，相比车载以太网仍有很大的优势，随着智能网联汽车和无人驾驶汽车的高速发展，车载以太网也需要不断发展以满足更多新的需求。
（收稿日期：2022-10-18）
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