汽车总线技术介绍讲解

通讯概念
LIN包含一个宿主节点和一个或多个从属节点。所 有节点都包含一个被分解为发送和接收任务的从属通 讯任务，而宿主节点还包含一个附加的宿主发送任务。 在实时LIN中，通讯总是由宿主任务发起的。 宿主节点发送一个包含同步中断、同步字节和消息 识别码的消息报头。从属任务在收到和过滤识别码后 被激活并开始消息响应的传输。响应包含两个、四个 或八个数据字节和一个检查。报头和响应部分组成一 个消息帧。
然而，随着车内娱乐系统的发展、传控 技术的精进（如：倒车影像），车用电子愈 来愈需要使用多媒体式传输，最适合此方面 的传输接口就属MOST，其次才是今日盛行 的蓝牙（Bluetooth）。不过，Bluetooth绝对 无法全然取代MOST在车用多媒体传输的地 位。
2001年MOST技术首次量产实车 用在德国宝马BMW的7系列车种上。
CAN 总 线
CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，可以归 属于工业现场总线的范畴，通常称为CAN bus，即CAN总 线，是目前国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。 CAN 最初出现在汽车工业中，80年代由德国Bosch公司 最先提出。最初动机是为了解决现代汽车中庞大的电子控 制装置之间的通讯，减少不断增加的信号线。 与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出 的可靠性、实时性和灵活性，它在汽车领域上的应用最为 广泛，世界上一些著名的汽车制造厂商，都采用了CAN总 线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据 通信。
在MOST传控中其实存在着三种型态的传 输：1.Control控制信息的传输；2.Packet非时 效性的封包数据传输；3.RealTime Information实时性的串流数据传输（即 是指：音讯、视讯）。 若再具体说明些，其实同步性的影音传递 最高允许达24Mbps的传输率，而控制传递与 封包数据传递其实都被认定为异步传递，异 步的传递最高可至14.4Mbps频宽。
随着21世纪汽车电子技术的发展，车用电子设备 的不断增加对汽车的综合布线和信息的交互共享提 出了更高的要求。由于汽车内部电子控制单元大量 引入，为了提高信号的利用率，要求大批的数据信 息可以在不同的电子单元中共享，汽车综合控制系 统中大量的控制信号需要实时交换。传统的点对点 通信方式已远远不能满足需求，因此必须采用先进 的总线技术
LIN主要用作CAN等高速总线的辅助网络或子 网络，能为不需要用到CAN的装置提供较为完善 的网络功能，包括空调控制（Climate Control）、 后视镜（Mirrors）、车门模块（Door Modules）、 座椅控制（Seats）、智能性交换器（Smart Switches）、低成本传感器（Low-cost Sensors）等。 在带宽要求不高、功能简单、实时性要求低的场 合，如车身电器的控制等方面，使用LIN总线可有 效的简化网络线束、降低成本、提高网络通讯效 率和可靠性。
MOST 总线
MOST(Media Oriented Systems Transport)面向媒 体传输总线 虽然目前已有许多种车用电子总线，但这些传控 接口的传输速率表现，都无法足满车用多媒体信 息的运载传输之需，其中LIN Bus只有20kbps， CAN Bus只有1Mbps，FlexRay一般而言也只有 10Mbps，双线并用才能达20Mbps，这些都不足以 用来传递实时性的多媒体信息。
LIN网络在车镜控制上的应用
随着汽车技术和网络通信技术的发展， 汽车信息通信的网络化是必然趋势。汽车信 息通信的多样化促进了汽车分级制网络的产 生和发展。 LIN 作为一种性能优异、价格低 廉的新型 A 类总线，必将进一步促进汽车分 级制网络结构的实施和完善，推动汽车技术 的发展。同时， LIN 作为一个开放的协议， 在工业及家电领域也有着广阔的应用前景。
汽车的CAN总线网络架构
CAN的工作原理
CAN总线标准包括物理层、数据链路层，其中链路层定 义了不同的信息类型、总线访问的仲裁规则及故障检测与 故障处理的方式。 当CAN 总线上的一个节点(站)发送数据时，它以报文形式 广播给网络中所有节点。
当一个节点要向其它节点发送数据时，该节点的CPU 将 要发送的数据和自己的标识符传送给本节点的CAN芯片， 并处于准备状态；当它收到总线分配时，转为发送报文状 态。
MOST五大特性
①MOST在制订上完全合乎ISO/OSI的7层数据通 讯协议参考模型，而在网线连接上MOST采用环状 拓朴，不过在更具严苛要求的传控应用上，MOST 也允许改采星状（亦称放射状）或双环状的连接组 态，此外每套MOST传控网络允许最多达64个的装 置（节点）连接。 ②MOST也支持随插即用（Plug and Play；PnP）机 制，如此就可在MOST传控网络运作时直接加插装 置或移除装置，增加扩充、维修及使用等各方面的 便利性。
MOST优点
首先，MOST是实线传输，而且是光纤线路传输， 而且可以是塑料光纤（比较省成本），使用光纤可 以让信息传量加大，未来的传输提升潜力也较高， 同时也较能坚稳传输（因为没有接地回路，也不受 电磁干扰），这些是Bluetooth的无线传输所不及 的。 其次，Bluetooth的传输效能也不足，即便是 强化传输率（Enhanced Data Rate；EDR）3倍 的Bluetooth 2.0也都只有3Mbps，比CAN Bus 还低，节点装置数也明显不足。
（9）每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，数据出错率极低。
上图为汽车节点的传统点对点通讯方式拓扑图
常规布线方法的缺点
增加汽车布线中所用铜线，从而增加成本 以及汽车重量。 点对点布线方法使得故障的查找相当的麻 烦，不便于维修。 若想在车上增加一两种新的功能，或者将 某个落后的电器配件更新，将会使本来很乱 的布线更加复杂。
LIN 总线
LIN(Local Interconnect NetworkN 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。
MOST五大特性
③ MOST总线基于环形拓扑，从而允许共享多个 发送和接收器的数据。MOST总线主控器(通常位于 汽车音响主机处)有助于数据采集，所以该网络可 支持多个主拓扑结构，在一个网络上最多高达64个 主设备。 ④MOST的总数据传输率为24.8Mbps，这已是将音 视讯的串流资料与封包传控资料一并列计，在 24.8 Mbps的频宽中还可区隔成60个传输信道、15个 MPEG-1的视讯编码信道，这些可由传控设计者再 行组态、规划与调配。
所以，MOST依旧会是车用电子中的最佳多 媒体传控网络，Bluetooth可以作为备用辅 助，可以用来传递简单的音讯（如：车载免 提、语音播报、娱乐音效）或GPS导航信息 等，至于更实时性要求、更严苛性要求的音 视讯传输还是需要使用MOST传控网络。
MOST发展概述
MOST传控网络的发展可追溯到1997年， MOST的技术概念来自当时 MOST Cooperation公司所发起的一项非正式 合作，到了1998年该公司以之前的合作为基 础，结合17家国际级的汽车制造商 （Carmaker）与超过50家的关键汽车组件供 应商（Key Component Supplier）， 以共同研发MOST传控技术。
CAN的工作原理
CAN 芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出， 这时，网上的其它节点处于接收状态。 每个处于接收状态的节点对接收到的报文进行检测， 判断这些报文是否是发给自己的，以确定是否接收它。 由于CAN总线是一种面向内容的编址方案，因此很容 易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。可以很容 易地在CAN 总线中加进一些新节点而无需在硬件或软件 上进行修改。
CAN总线特点
CAN总线特点如下： （1）多主机方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意 时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从， 通信方式灵活。 （2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级，可以满 足不同的实时要求。 （3）采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时 向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送， 而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。
这样的通讯机制带来了非常理想的效果： ·系统灵活性：在LIN网络中可以直接增加节 点而不需要对其它从机节点的硬件和软件进行 修改； ·报文路由： 报文的内容由标识符定义； ·广播： 多个节点可以同时接收一个单独的 报文帧，并对报文作出反应。
LIN在汽车中的应用
车门控制 LIN网络的结构 及其在车门上的布置如右 图所示，该网络由主机节 点、后视镜从机节点、摇 窗机从机节点、门锁从机 节点构成。
当然，不是所有的信息传递都要实时同步，例如 Internet上网浏览、GPS导航信息等，这些资料的传 递特性是不定时的短期突增，这类型的传输就不需 要用上前述的同步机制，而可以使用较不讲究时效 性的异步收发，事实上MOST传控网也支持这种传 递方式，更简单地说，MOST同时支持与提供时效 性、同步的串流传输与非时效性、异步的数据传 输。
MOST五大特性
⑤值得一提的是，MOST在精省成本的努 力不仅是在线路材质上，使用塑料光纤的精 省法只是其一，传输方面也因为采用同步方 式而不需要设置“收发缓冲”及进行“取样 率转换”，如此也一样有助于成本节省。
MOST机制概述
MOST的传控细节,MOST的传输技术近似于公众 交换式电话网络 （Public Switched Telephone Network；PSTN），有 着数据信道（Data Channel）与控制信道 （Control Channel）的设计定义，控制信道即用来 设定如何使用与收发数据信道。 一旦设定完成，资料就会持续地从发送处流向 接收处，过程中不用再有进一步的封包处理程序， 将运作机制如此设计，最适合用于实时性音讯、视 讯串流传输。
既然异步数据传递与控制传递共挤“异步 频宽”，那么哪一天封包数据传量暴增时， 不就会影响到控制信息的传量、传速？关于 此其实不用担心，MOST传控设计上已经考 虑到此点，无论如何都会保留700kbps以上的 频宽给控制用传递，有余裕的频宽才会配拨 给资料数据传递，而控制性传输的部分也被 称为副信道（Sub-Channel）。