车载网络技术

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我是靠谱客的博主强健翅膀，最近开发中收集的这篇文章主要介绍车载网络技术，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

一、车载网络技术简介

传统电气布线已经无法适应汽车电子系统的发展，于是新型汽车总线技术便应运而生。

汽车网络技术的优点：可以在统一应用层协议和数据定义的基础上，使之成为一个“开放式系统”，具有很强的灵活性。

较为突出的是BOSCH公司于20世纪80年代初提出的CAN（Controller Area Network）网络技术。

二、车载网络的基础知识

（1）局域网

局域网是一个在有限区域内连接的计算机网络，通过该网络实现系统内的资源共享和信息通信。连接到网络上的节点，可以是计算机，也可以是基于微处理器的应用系统或控制设备。

（2）数据总线

数据总线指模块间运送数据的通道，即所谓信息高速公路。

（3）模块/节点

模块/节点是指一种电子装置，如温度传感器、压力传感器。传感器是一个模块装置，根据温度和压力的不同将产生不同的电压信号，这些电压信号经过ADC(数模转换器)之后，由模拟信号转换为数字信号。

（4）局域网的拓扑结构

所谓拓扑结构，就是网络的物理连接方式，局域网的常用拓扑结构有三种：星型、环型、总线型。

（5）链路

链路是指网络信息传输的媒体，分为有线和无线两种类型，目前汽车上使用的大多数链路都是有线链路。

（6）数据帧

为了可靠地传输数据，通常将原始数据分割成一定长度的数据单元，这种数据单元即为数据帧。

（7）传输协议：

传输协议主要包括三个要素：

①通信信息帧的格式

②通信信息帧的数据信息和控制信息

③确定信息帧的传输顺序和传输速度的匹配

协议的主要功能为：差错监控和差错纠正；数据分块和数据重装；信息帧排序；传输流量控制

（8）传输仲裁

传输仲裁指的是：当多个使用者同时申请利用总线发送信息时，保证信息按其重要程度来发送，从而避免发送数据冲突的技术和结构。

三、主要车用网络协议

1、A类总线协议标准

A类的网络通信大部分采用UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）标准，A类总线协议目前首选的标准是LIN协议。

2、B类总线协议标准

B类总线中国际标准是CAN总线协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速度可以达到1Mb/S。

3、高速总线系统协议标准

主要包括：

①C类总线协议标准

②安全总线协议标准

③X-by-Wire总线协议标准

4、诊断系统总线协议标准

故障诊断是为了满足OBDⅡ（On Board Diagnose）、OBDⅢ或E-OBD(European - On Board Diagnose)标准。

5、多媒体系统总线协议标准

汽车多媒体网络和协议分为三种类型，分别是低速网络协议、高速网络协议和无线网络协议。对应SAE的分类相应位：IDB-C(Intelligent Data Bus-CAN)、IDB-M（Intelligent Data Bus-Multimedia）和IDB-Wireless，其传输速率为：250kb/s--100Mb/S。

低速网络协议典型的为：CAN网络协议

高速网络协议典型的为：光纤网络协议

无线网络协议典型的为：蓝牙网络协议

四、主要车用网络协议介绍

1、CAN

CAN总线是一种串行数据通信协议，最大通信距离可以达到10KM，最大通信速率可以达到1Mbps。CAN总线通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理。CAN总线用于节点间传递数据，是网络信息的主体。CAN2.0A标准采用的是11位标示符，而CAN2.0B采用的是29位标示符。

2、VAN

VAN(Vehicle Area Network)又称车辆局域网，是现场总线的一种，由法国的雷诺汽车公司和标志集团联合开发采用。VAN总线作为串行通信网络，与一般总线相比，其数据通讯具有突出的可靠性、实时性和灵活性。VAN标志特别考虑了严峻的工作环境温度、电磁干扰和震动因素，尤其适用于需要现场总线的实时系统。

3、LIN

LIN(Local Interconnect Network)是一种低沉本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制，LIN实现了一种具有成本效益的车身通讯方式。

4、MOST

MOST(Media Oriented System Transport)是面向媒体的系统传输总线，它是汽车业合作的成果，而不具备正式的标准。MOST总线专门用于满足严格的车载环境，这种新的基于光纤的网络能够支持24.8Mbps的数据传输速率，与以前的铜缆（CAN网络）相比，具有减轻重量和减小电磁干扰（EMI）的优势。

5、FlexRay

FlexRay总线是一种用于汽车的高速可确定性的、具有故障容错的总线系统。能够提供很多CAN网络所不具备的可靠性的。尤其是FlexRay具备的冗余通信能力可以实现通过硬件完全复制网络配置，并且进行进度检测。FlexRay同事提供灵活的配置功能，可以支持各种拓扑结构，比如总线型、星型、混合拓扑型。

FlexRay总线的主要用途：

（1）FlexRay在线控系统中的应用

例如制动系统，因为制动系统需要很高的可靠性。

（2）FlexRay总线用作通信网络骨架

目前，CAN网络最高性能极限为：1Mbps，而FlexRay两个通道上的数据速率最大可以达到10Mbps，总线数据速率可以达到20Mbps。因此，FlexRay的网络带宽可以是CAN的20倍。凭借高速率的优势，可以将FlexRay作为整个车载网络的骨架，用于连接动力总成、底盘、车身安全和多媒体应用等多个独立网络，这些独立网络本身有无使用FlexRay都可以。

五、车载网络的发展趋势

1、D2B Optical光纤

D2B Optical是一种光纤通信系统，使用者可以将娱乐及信息产品和中央控制系统整合，而不会使娱乐及信息产品和中央控制系统相互抵触。D2B光纤网络采用光纤以光波传输数据，数据按特定的次序在光纤网络中传输，传输速度快、传输数据量大、传输数据稳定。

2、COMMAND网络

COMMAND网络是一种独立的网络，用来连接交通状况记录模块和电视（TV）频道译码模块。由中央通信控制单元将交通状况记录模块记录的视频资料通过COMMAND网络传给电视（TV）频道译码模块，将视频播放出来，然后结合卫星导航、地图系统的信息来指示驾驶员避开交通拥塞路段。

3、CellPortLabs 移动电话网络

移动电话与D2B光纤永久连接，当移动电话使用TMC/GSM与交通信息中心连接时，移动电话将交通向交通状况记录模块传递资料，进行导航只是，使得驾驶员在开车过程中也可以拨打电话。

4、USB

整车外围设备上配上USB万用连接器，可以使得外部的USB设备即插即用。