<del id="aymay"></del> 在傳統(tǒng)的汽車中，電氣信號(hào)的連接是通過(guò)線束實(shí)現(xiàn)的。隨著汽車中電子部件數(shù)量的增加，線束與配套接插件的數(shù)量也在成倍上升。在1955年平均一輛汽車所用線束的總長(zhǎng)度為45米，而到了2002年，平均一輛汽車所用線束的總長(zhǎng)度卻達(dá)到了4千米。線束的增加不但占據(jù)了車內(nèi)的有效空間、增加了裝配和維修的難度、提高了整車成本，而且妨礙整車可靠性的提高。這無(wú)形中使汽車研發(fā)進(jìn)入了這樣一個(gè)怪圈：為了提高汽車的性能而增加汽車電器，汽車電器的增加導(dǎo)致線束的增加，而線束的增加又妨礙了汽車可靠性的進(jìn)一步提高。
隨著電子技術(shù)在汽車中的拓展，特別是在上個(gè)世紀(jì)80年代以后，MCU/MPU在汽車中得到了廣泛應(yīng)用，也出現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)通訊的車載網(wǎng)絡(luò)，這為提高汽車性能和減少線束數(shù)量提供了有效的解決途徑。
在各種數(shù)據(jù)通信方式中最常見的是UART，因此最早的車載網(wǎng)絡(luò)是在UART的基礎(chǔ)上建立的。比如通用汽車的E&C、克萊斯勒的CCD、褔特的ACP、豐田的BENA等等。UART在汽車中的成功應(yīng)用，標(biāo)志著汽車電子開始走向成熟，并逐步邁向網(wǎng)絡(luò)化。
英國(guó)Luton大學(xué)Yong Yue博士曾比較了不同時(shí)代、但車型類似的汽車所采用的線束及相關(guān)接插件的使用情況。1975年-1996年的數(shù)據(jù)顯示出隨著ECU(電子系統(tǒng)控制單元)的增加，線束和接插件的數(shù)量也會(huì)相應(yīng)增加;1998-2002年的數(shù)據(jù)卻揭示了另一種現(xiàn)象，2002下線的Epsilon共有34個(gè)ECU，但它所使用的線束數(shù)量、總長(zhǎng)度、總重量，以及接插件的數(shù)量卻比1998年下線只有29個(gè)ECU的Omega明顯減少。而從上個(gè)世紀(jì)90年代到現(xiàn)在，正是車載網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)電氣信號(hào)線束的過(guò)渡時(shí)代。
高速的汽車總線：CAN
由于汽車對(duì)電子部件在可靠性、工作溫度、成本等方面的特殊要求，通用MCU/MPU集成的UART逐漸不能適應(yīng)汽車發(fā)展的要求。于是在上個(gè)世紀(jì)80年代初，開始了研制適用汽車內(nèi)部信息交互的專用通信方式。
在各種車用總線中，全球第二大汽車電子OEM博世公司(Bosch)推出的CAN(控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò))總線具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，因而得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)同，并在1993年正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)Strategy Analytics公司統(tǒng)計(jì)，2001年用在汽車上的CAN節(jié)點(diǎn)數(shù)目超過(guò)1億個(gè)。
為了調(diào)查汽車總線在中國(guó)的實(shí)際應(yīng)用情況，筆者曾在2003年12月到北京車市現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)了當(dāng)時(shí)售價(jià)在8萬(wàn)～20萬(wàn)人民幣之間的轎車采用總線技術(shù)的情況(表3)。盡管統(tǒng)計(jì)不完全，但表3所列出的車型己超過(guò)了2002年～2003年兩年新下線，價(jià)格在8～20萬(wàn)之間車型的40%以上。汽車總線在中國(guó)生產(chǎn)的普及性轎車中所占的比重如此之大，說(shuō)明總線技術(shù)在轎車中己經(jīng)很成熟，而不再是高檔轎車的獨(dú)享技術(shù)。而賽弗CC6?50BY采用了CAN總線，進(jìn)一步說(shuō)明汽車總線技術(shù)已開始溶入中國(guó)自有品牌的轎車當(dāng)中。同時(shí)表3還說(shuō)明CAN總線己成為普及性轎車的主流總線技術(shù)。
當(dāng)然，CAN總線技術(shù)也在不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的CAN是基于事件觸發(fā)的，信息傳輸時(shí)間的不確定性和優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)是它固有的缺陷。當(dāng)總線上傳輸消息密度較小時(shí)，這些缺陷對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性影響較小;但隨著在總線上傳輸消息密度的增加，系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能會(huì)急劇下降。為了滿足汽車控制對(duì)實(shí)時(shí)性和傳輸消息密度不斷增長(zhǎng)的需要，改善CAN總線的實(shí)時(shí)性能非常必要。于是，傳統(tǒng)CAN與時(shí)間觸發(fā)機(jī)制相結(jié)合產(chǎn)生了TTCAN(Time-Triggered CAN)，ISO118?8-4己包含了TTCAN。
TTCAN總線和傳統(tǒng)CAN總線系統(tǒng)的區(qū)別是：總線上不同的消息定義了不同的時(shí)間槽(Timer Slot)。在同一時(shí)間槽內(nèi)，總線上只能有一條消息傳輸，這樣避免了總線仲裁，也保證了消息的實(shí)時(shí)性。對(duì)于非周期信息，在TTCAN中有一個(gè)名為仲裁槽的時(shí)間槽，非周期性消息在仲裁時(shí)間槽內(nèi)，采用傳統(tǒng)CAN優(yōu)先級(jí)仲裁方式傳輸。
TTCAN系統(tǒng)需要全局時(shí)間同步，但采用傳統(tǒng)CAN控制器很難實(shí)現(xiàn)TTCAN，因此新推出的CAN控制器，如：Microchip的MCP2515就增加了與TTCAN相關(guān)的硬件資源，它們?cè)谲浖浜舷戮湍軐?shí)現(xiàn)TTCAN。作者在2004年1月至2004年6月的工作計(jì)劃就是開發(fā)TTCAN的測(cè)試平臺(tái)，為進(jìn)一步開展CAN實(shí)時(shí)性分析作好準(zhǔn)備。
成本有效的低速串行總線：LIN
以CAN為代表的總線技術(shù)在汽車的應(yīng)用不但減少了線束，也提高了汽車的可靠性。隨著電子與信息技術(shù)在汽車中的持續(xù)滲透，車用電器的電子化使CAN及UART都不能滿足汽車制造業(yè)對(duì)成本的苛刻追求。從1998年開始由寶馬、Volvo、奧迪、VW、戴姆勒-克萊斯勒、摩托羅拉和 VCT等7家汽車和IC公司共同開發(fā)能滿足車身電子要求的低成本串行總線技術(shù)，該技術(shù)在2000年2月2日完成開發(fā)，它就是LIN(Local Interconnect Network)。
實(shí)際上，LIN是基于UART的，它采用了主從單線方式傳輸，最高波特率為20Kbit/s。LIN的最大優(yōu)勢(shì)是低成本，它對(duì)總線上各節(jié)點(diǎn)的時(shí)基要求很低。LIN雖然基于UART，它與UART的最大區(qū)別在于對(duì)各節(jié)點(diǎn)波特率誤差的容忍度：UART要求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)節(jié)點(diǎn)波特率誤差不大于±4%;LIN總線只要求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)節(jié)點(diǎn)波特率誤差不大于±15%。±15%的波特率誤差容忍度決定了節(jié)點(diǎn)上的MCU可以不用精度高、價(jià)格也相對(duì)較高的石英晶體，而采用穩(wěn)定度很差但價(jià)格十分低廉的RC電路來(lái)提供時(shí)鐘。
由于LIN價(jià)格低廉，因此它可將MCU嵌入到車身零部件中，使其成為具備網(wǎng)絡(luò)功能智能零部件(Smart Parts)從而進(jìn)一步減少線束、降低成本。
