汽车总线系统通信协议分析与比较

河南机电高等专科学校 《汽车单片机与局域网技术》 大作业 专业班级： 汽电112 姓 名： 史 帅 峰 学 号：111606240 成 绩： 指导老师： 袁 霞 2013年4月16日 汽车总线系统通信协议分析与比较 摘要：本文主要针对汽车总线系统通讯协议，探讨汽车总线通讯协议的种类、发展趋势以及技术特点。在对诸多组织和汽车制造商研发的各类汽车总线进行比较和探讨的基础上，对其现状进行了分析；并综合汽车工业的特点对这两大类汽车总线协议的发展前景作了分析。 关键词：汽车总线技术 通讯协议 车载网络 引言：汽车电子技术是汽车技术和电子技术结合发展的产物。从20世纪60年代开始，随着电子技术的飞速发展，汽车的电子化已经成为公认的汽车技术发展方向。在汽车的发展过程中，为了提高汽车的性能而增加汽车电器，电器的增加导致线缆的增加，而线束的增加又使整车质量增加、布线更加复杂、可维护性变差，从而又影响了汽车经济性能的提高。因此，一种新的技术就被研发出来，那就是汽车总线技术。总线技术在汽车中的成功应用，标志着汽车电子逐步迈向网络化。 一、车载网络的发展历程 20世纪80年代初，各大汽车公司开始研制使用汽车内部信息交互的通信方式。博世公司与英特尔公司推出的CAN总线具有突出的可靠性、实时性和灵活性，因而得到了业界的广泛认同，并在1993年正式成为国际标准和行业标准。TTCAN对CAN协议进行了扩展，提供时间触发机制以提高通讯实时性。TTCAN的研究始于2000年，现已成为CAN标准的第4部分ISO11898-4，该标准目前处于CD(委员会草案)阶段。 1994年美国汽车工业协会提出了1850通信协议规范。从1998年开始，由宝马、奥迪等七家公司和IC公司共同开发能满足车身电子要求的低成本串行总线技术，该技术在2000年2月2日完成开发，它就是LIN。 FlexRay联盟推进了FlexRay的标准化，使之成为新一代汽车内部网络通信协议。FlexRay车载网络标准已经成为同类产品的基准，将在未来很多年内，引导整个汽车电子产品控制结构的发展方向。FlexRay是继CAN和LIN之后的最新研发成果。 二、 车载网络的分类及其网络协议 从20世纪80年代以来不断有新的网络产生，为了方便研究和应用，美国汽车工业协会（SAE）的车辆委员会将汽车数据传输网络划分为A、B、C三类。 （1） A类网络 A类网络是面向传感器/执行器控制的低速网络，数据传输速度通常小于10kb/s，主要用于后视镜调整、电动车窗、灯光照明等控制。 A类网络大都采用通用异步收发器（UART，Universal Asynchronous Receiver/Trsmitter）标准，使用起来既简单又经济。但随着技术水平的发展，将会逐步被其他标准所代替。 A类网络目前首选的标准是LIN总线，是一种基于UART数据格式、主从结构的单线12V总线通信系统，主要用于智能传感器和执行器的串行通信。 （2） B类网络 B类网络是面向独立模块间数据共享的中速网络，传输速率为10-125Kb/s，主要应用于车身电子舒适性模块、仪表显示等系统。 B类网络的国际标准是CAN总线，采用的是ISO11898，传输速率为100 Kb/s左右。从1992年起，欧洲各大汽车公司一直采用这一标准。 （3）C类网络和其它高速总线系统 C类网络是面向高速、实时闭环控制的多路传输网，传输速率为125Kb/s ~1Mb/s，主要用于牵引控制、发动机控制、ABS等系统。 三、 常用车载网络系统简介 1、 CAN CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。 与其它现场总线比较而言，CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种的现场总线，已形成国际标准。这也是目前 CAN总线应用于众多领域，具有强劲的市场竞争力的重要原因。 CAN典型的应用协议有： SAE J1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA 2000等。 CAN协议和标准规格见下表： 名称 波特率 规格 适用区域 SAE J1939-11 250k 双线式、屏蔽双绞线 卡车、大客车 SAE J1939-12 250k 双线式、屏蔽双绞线、12V供电 农用机械 SAE J2284 500k 双线式、双绞线（非屏蔽） 汽车（高速：动力、传动系统） SAE J24111 33.3k、83.3k 单线式 汽车（低速：车身系统） NMEA-2000 62.5k、125k、250k、500k、1M 双线式、屏蔽双绞线供电 船舶 DeviceNet 125k250k500k 双线式、屏蔽双绞线、24V供电 工业设备 CANopen 10k、20k、50k、125k、250k、500k、800k、1M 双线式、双绞线 可选（屏蔽、供电） 工业设备 SDS 125k、250k、500k、1M 双线式、屏蔽双绞线 可选（供电） 工业设备 2、LIN LIN(Local Interconnect Network)是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN 的目标是为现有汽车网络(例如CAN 总线)提供辅助功能。因此LIN总线是一种辅助的总线网络，在不需要CAN 总线的带宽和多功能的场合，比如智能传感器和制动装置之间的通讯，使用LIN 总线可大大节省成本。 LIN 通讯是基于SCI(UART)数据格式采用单主控制器/多从设备的模式仅使用一根12V 信号总线和一个无固定时间基准的节点同步时钟线，这种低成本的串行通讯模式和相应的开发环境已经由LIN 协会制定成标准。LIN 的标准化将为汽车制造商以及供应商在研发应用操作系统降低成本。 LIN协议主要特征如下表： 交流媒介 1根导线 数据制式 64 流速 1~20Kbit/s 帧的数据大小 2~8B 节点数 <16 结构 单主/多从 长度 <40m 可靠性