學習目標2：認知汽車CAN總線、LIN總線、MOST總線的應用及其性能特點8.1.2總線的應用及其性能特點重慶工業職業技術學院車輛工程學院課程建設（1）CAN總線的應用電子控制器局域網絡CAN是德國BOSCH公司提出并推廣應用的，它是專門為車輛系設計的，來為汽車的控制器之間提供數據交換。CAN-BUS系統1．CAN總線Can-Bus總線技術是“控制器局域網總線技術（ControllerAreaNetwork-BUS）”的簡稱，在汽車上，這種總線網絡用于車上各種傳感器數據的傳遞，實現數據共享。Can-Bus總線技術的應用可以大量減少車體內線束的數量，降低了故障發生的可能性。Can-Bus示意圖CAN-BUS數據總線系統的結構CAN-BUS系統中CAN收發器安裝在控制器內部，同時兼任接收與發送功能，將控制器傳來的數據轉換為電信號并送入數據傳輸線，并在數據傳輸終端增加了電阻，防止數據信號在線端被反射，以回聲的形式返回，影響數據的傳輸。CAN收發器汽車上的網絡連接方式主要采用兩根CAN總線（雙向數據傳輸線），采用雙絞線自身校驗結構，既可以防止電磁干擾對傳輸信息的影響，也可以防止本身信號的丟失。一根是用于動力系統的高速CAN總線，速率達到500Kbit/s，動力系統CAN主要連接對象是發動機控制器（ECU）、ABS控制器、安全氣囊控制器、組合儀表等；另一根是用于車身系統的低速CAN總線，速率是100Kbit/s，車身系統CAN主要連接和控制的汽車內外部照明、燈光信號、雨刮電機等電器。CAN總線采用了高、低電平兩根數據線（雙絞線），控制器輸出的信號同時向兩根數據線發送（兩根線上傳輸的數據相同），高、低電平互為鏡像，這樣，兩根線的電壓差保持一個常值，所產生的電磁場效應也會由于極性相反而互相抵消。CAN總線的結構及顏色CAN總線分為驅動CAN總線、舒適CAN總線、信息CAN總線三類CAN總線分為PT-CAN總線（動力傳輸CAN總線）、F-CAN總線（底盤CAN總線）、K-CAN總線（車身CAN總線）三類CAN總線分為CANB總線CANC總線兩大類以大眾汽車為例，根據CAN總線通信協議，人為將CAN總線劃分為5個不同區域，分別為驅動系統、舒適系統、信息系統、多功能儀表、診斷系統。CAN總線不同系統中的數據傳輸速率驅動系統CAN總線控制單元安裝位置舒適系統CAN總線控制單元安裝位置信息娛樂CAN總線控制單元安裝位置以發動機控制電腦為例發動機控制器通過CAN總線向接收信號的控制器內部的CAN收發器發射類似于“廣播”的信號包括發送請求幀、發送清除幀、結束應答幀、連接失敗幀以及用來全局接收的廣播幀這些收發器接收到信號并轉換后，會將信號傳遞給自身的控制器控制器電腦會根據信號信息來判斷是否為所需要的信息，如果不是，將忽略收發器的信號請求CAN總線的數據傳遞過程示意CAN-BUS采用串行數據傳遞、單根數據線的方式，如果有多個控制器需要同時發出信號，那樣勢必會在CAN數據總線上發生數據沖突，因此CAN-BUS對于每一個信息數據列都規定了優先級，當多個控制器試圖發送信息時，它們自身的接收器會為信息的優先級進行仲裁，當其他控制器發送的信息優先級高于自己控制器發送的信息時，將通知自己的收發器停止發送，整個控制器進入接收狀態。CAN-BUS數據傳輸優先級確認CAN-BUS系統中的網關馬自達CAN總線系統由每個控制單元（比如ABS、PCM、BCM等控制單元）內部的1個CAN控制器和1個收發器，在每個控制單元外部連接的2條CAN數據總線和整個系統中的2個終端組成。馬自達M6汽車CAN總線系統圖CAN總線的主傳輸線路（ABS）制動防抱死系統PCM（動力控制模塊）DSCHU/CM（動力穩定控制）診斷連接器組合儀表音響系統重慶工業職業技術學院車輛工程學院課程建設（2）CAN總線的特性CAN總線系統通過串行接口使車內各個控制單元聯網，能夠大量減少汽車內部線束的數量，以車門控制單元為例，未采用CAN總線時，完成其全部控制功能需要45根線和9個插頭，如圖（a）所示；采用CAN總線車門控制單元后，完成其全部控制功能最多只需要17根導線、2個插頭即可，如圖（b）所示。車門控制單元CAN總線的特點：①使用雙絞線、同軸電纜以及光纖作為網線，適用于大數據量短距離通信或者長距離小數據量。②高速串行數據接口功能：CAN總線支持從幾百到1Mbit/s的數據傳輸速率，反應速度快，發送時不需等待令，對請求反應迅速。③數據幀短，短數據幀有利于減小延時，提高實時性，但降低了有效數據傳輸速率。④具有獨立性，每個子系統都可以獨立工作，某個子系統出現故障時并不影響其他系統的正常工作。98765⑤車輛狀態信息共享，數據通信沒有主從之分，任意一個節點可以向任何其他（一個或多個）節點發起數據通信，靠各個節點信息優先級先后順序來決定通信次序，具備優先權的仲裁。⑥具有可擴展性，需要增加新的子系統時，不需要對基本系統作修改。⑦具有遠程數據請求功能。⑧具有全系統數據兼容性。⑨基于事件觸發的發送方式，信息傳送延時離散度高，有出現長延時的可能。2．LIN總線（1）LIN總線的應用LIN是由摩托羅拉（Motorola）與奧迪（Audi）等知名企業聯手推出的一種低成本的開放式串行通訊協議，用于實現汽車中的分布式電子系統控制，LIN的目標是為現有汽車網絡（例如CAN總線）提供輔助功能。LIN總線是一種輔助的總線網絡，能為不需要用到CAN的裝置提供較為完善的網絡功能空調控制后視鏡車門模塊座椅控制智能性交換器低成本傳感器重慶工業職業技術學院車輛工程學院課程建設在帶寬要求不高、功能簡單、實時性要求低的場合，如車身電器的控制等方面，使用LIN總線可有效的簡化網絡線束、降低成本、提高網絡通訊效率和可靠性。LIN總線結構上使用的是非屏蔽的單根導線。汽車LIN總線重慶工業職業技術學院車輛工程學院課程建設LIN包含一個主節點和一個或多個從節點。所有節點都包含一個被分解為發送和接收任務的從屬通訊任務，而主節點還包含一個附加的主發送任務。在實時LIN中，通訊總是由主任務發起的。LIN總線主、從控制單元示意重慶工業職業技術學院車輛工程學院課程建設（2）LIN總線的特性①主從結構：LIN網絡是單主多從結構，一個LIN網絡中只有一個主結點，從結點可以有多個，主結點可以向任意一個從節點發送信號，但從節點之間不發送信號。②單線傳輸：LIN網絡中使用的是非屏蔽的單根導線聯接主、從模塊，總線不與診斷儀連接。③低速傳輸：LIN網絡控制的大多數是舒適系統，對數據傳輸速度要求不高，它的傳輸速率在10Kbit/s左右，屬于A類總線。④LIN總線無需仲裁。8765⑤與CAN總線的橙色不同，LIN總線主色為紫色。⑥在LIN系統中，加入新節點，不需要其他從節點作任何軟件或硬件的改動。⑦整個網絡的配置信息只包含在主節點中，從節點可以自由地接入或脫離網絡而不影響網絡中的通信LIN的網絡結構。⑧基于通用UART接口。幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件，價格低廉、結構簡單。3．MOST總線（1）MOST總線的應用MOST是一種用于多媒體數據傳送的網絡系統，專門針對汽車而開發的，采用光纖（不受電磁輻射干擾與搭鐵環的影響）作為物理層的傳輸介質，將視聽設備、通信設備以及信息服務設備相互連接起來。汽車MOST系統控制單元重慶工業職業技術學院車輛工程學院課程建設MOST各控制單元通過一個環形數據總線連接，MOST總線（多媒體傳輸系統）實現了控制單元和環形結構之間的數據交換。MOST總線的環形結構重慶工業職業技術學院車輛工程學院課程建設大眾車系汽車MOST總線的應用重慶工業職業技術學院車輛工程學院課程建設（2）