汽車網(wǎng)線與CAN總線的標(biāo)準(zhǔn)
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（3）高速總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議
由于高速總線系統(tǒng)主要用于與汽車安全相關(guān)，以及實(shí)時(shí)性要求比較高的地方，如動(dòng)力系統(tǒng)等，所以其傳輸速率比較高。根據(jù)傳統(tǒng)的SAE的分類，該部分屬于C類總線標(biāo)準(zhǔn)，通常在125kb/s-1Mb/s之間，必須支持實(shí)時(shí)的周期性的參數(shù)傳輸。目前，隨著汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，未來將會(huì)使用到具有高速實(shí)時(shí)傳輸特性的一些總線標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，包括采用時(shí)間觸發(fā)通訊的X by Wire系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)和用于安全氣囊控制和通訊的總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議。
①C類總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議。在C類標(biāo)準(zhǔn)中，歐洲的汽車制造商基本上采用的都是高速通信的CAN總線標(biāo)準(zhǔn)IS011898。而J1939供貨車及其拖車、大客車、建筑設(shè)備似及農(nóng)業(yè)設(shè)備使用，是用來支持分布在車輛各個(gè)不同位置的電控單元之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)閉環(huán)控制功能的高速通信標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)據(jù)傳輸速率為250kb/s。在美國，GM公司已開始在所有的車型上使用其專屬的所謂GMLAN總線標(biāo)準(zhǔn)，它是一種基于CAN的傳輸速率在500kb/s的通信標(biāo)準(zhǔn)。
ISO11898針對(duì)汽車(轎車)電子控制單元(ECU)之間，通信傳輸速率大于125kb/s，最高1Mb/s時(shí)，使用控制器局域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建數(shù)字信息交換的相關(guān)特性進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。
J1939使用了控制器局域網(wǎng)協(xié)議，任何ECU在總線空閑時(shí)都可以發(fā)送信息，它利用協(xié)議中定義的擴(kuò)展幀29位標(biāo)識(shí)符實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)定義。29位標(biāo)識(shí)符中的前3位被用來在仲裁過程中決定消息的優(yōu)先級(jí)。對(duì)每類消息而言，優(yōu)先級(jí)是可編程的。這樣原始設(shè)備制造商在需要時(shí)可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整。J1939通過將所有11位標(biāo)識(shí)符消息定義為專用，允許使用11位標(biāo)識(shí)符的CAN標(biāo)準(zhǔn)幀的設(shè)備在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中使用。這樣，11位標(biāo)識(shí)符的定義并不是直接屬于J1939的一個(gè)組成部分，但是也被包含進(jìn)來。這是為了保證其使用者可以在同一網(wǎng)絡(luò)中并存而不出現(xiàn)沖突?？棄魞?nèi)容管理系統(tǒng)
②安全總線和標(biāo)準(zhǔn)。安全總線主要是用于安全氣囊系統(tǒng)，以連接加速度計(jì)、安全傳感器等裝置，為被動(dòng)安全提供保障。目前已有一些公司研制出了相關(guān)的總線和協(xié)議，包括Delphi公司的Safety Bus和BMW公司的Byteflight等。
Byteflight主要以BMW公司為中心制訂。數(shù)據(jù)傳輸速率為10 Mb/s，光纖可長達(dá)43m。Byteflight不僅可以用于安全氣囊系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信，還可用于X by Wire系統(tǒng)的通信和控制。BMW公司在2001年9月推出的新款BMW 7系列車型中，采用了一套名為ISIS(Intelligent Safety Integrated System)的安全氣囊控制系統(tǒng)，它是由14個(gè)傳感器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，利用Byteflight來連接和收集前座保護(hù)氣囊、后座保護(hù)氣囊以及膝部保護(hù)氣囊等安全裝置的信號(hào)。在緊急情況下。中央電腦能夠更快更準(zhǔn)確地決定不同位置的安全氣囊的施放范圍與時(shí)機(jī)，發(fā)揮最佳的保護(hù)效果。
③X by Wire總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議。X by Wire最初是用在飛機(jī)控制系統(tǒng)中，稱為電傳控制，現(xiàn)在已經(jīng)在飛機(jī)控制中得到廣泛應(yīng)用。由于目前對(duì)汽車容錯(cuò)能力和通信系統(tǒng)的高可靠性的需求日益增長，X by Wire開始應(yīng)用于汽車電子控制領(lǐng)域。在未來的5-10年里，X by Wire技術(shù)將使傳統(tǒng)的汽車機(jī)械系統(tǒng)(如剎車和駕駛系統(tǒng))變成通過高速容錯(cuò)通信總線與高性能CPU相連的電氣系統(tǒng)。在一輛裝備了綜合駕駛輔助系統(tǒng)的汽車上，諸如Steer by Wire、Brake by Wire和電子閥門控制等特性將為駕駛員帶來全新駕駛體驗(yàn)。為了提供這些系統(tǒng)之間的安全通信，就需要一個(gè)高速、容錯(cuò)和時(shí)間觸發(fā)的通信協(xié)議。目前，這一類總線標(biāo)準(zhǔn)主要有TTP、Byteflight和Flex Ray。
TTP(時(shí)間觸發(fā)協(xié)議)是由維也納理工大學(xué)的H.Kopetz教授開發(fā)的。時(shí)間觸發(fā)系統(tǒng)和事件觸發(fā)系統(tǒng)的工作原理大不相同。對(duì)時(shí)間觸發(fā)系統(tǒng)來說，控制信號(hào)起源于時(shí)間進(jìn)程；而在事件觸發(fā)系統(tǒng)中，控制信號(hào)起源于事件的發(fā)生(如一次中斷)。這項(xiàng)開發(fā)工作后來作為一個(gè)被歐洲委員會(huì)資助的項(xiàng)目，進(jìn)一步發(fā)展成為一種汽車自動(dòng)駕駛應(yīng)用系統(tǒng)。TTP創(chuàng)立了大量汽車X by Wire控制系統(tǒng)，如駕駛控制和制動(dòng)控制。TTP是一個(gè)應(yīng)用于分布式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的完整的通信協(xié)議.它能夠支持多種的容錯(cuò)策略，提供了容錯(cuò)的時(shí)間同步以及廣泛的錯(cuò)誤檢測機(jī)制，同時(shí)還提供了節(jié)點(diǎn)的恢復(fù)和再整合功能。其采用光纖傳輸?shù)墓こ袒瘶悠匪俣葘⑦_(dá)到25Mb/s。
如前所述BMW公司的By teflight可用于X by Wire系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信。Byteflight的特點(diǎn)是既能滿足某些高優(yōu)先級(jí)消息需要時(shí)間觸發(fā)，以保證確定延遲的要求，叉能滿足某些消息需要事件觸發(fā)，需要中斷處理的要求。但其它汽車制造商目前并無意使用Byteflight，而計(jì)劃采用另一種規(guī)格——Flexray。這是一種新的特別適合下一代汽車應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，它采用FTDM(Flexible Time Division Multiple Access)的確定性訪問方式，具有容錯(cuò)功能和確定的消息傳輸時(shí)間，能夠滿足汽車控制系統(tǒng)的高速率通信要求。BMW、Daimler-Chrysler、Motorola和Philips聯(lián)合開發(fā)和建立了這個(gè)FlexRay標(biāo)準(zhǔn)，GM公司也加入了FlexRay聯(lián)盟，成為其核心成員，共同致力于開發(fā)汽車分布式控制系統(tǒng)中高速總線系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)不僅提高了一致性、可靠性、競爭力和效率，而且還簡化了開發(fā)和使用，并降低了成本。dedecms.com
（4）診斷系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議
故障診斷是現(xiàn)代汽車必不可少的一項(xiàng)功能，使用排放診斷的目的主要是為了滿足OBD-Ⅱ (ON Board Diagnose).OBD-Ⅲ或E-OBD(European-On Board Diagnose)標(biāo)準(zhǔn)。目前，許多汽車生產(chǎn)廠商都采用ISO14230(Keyword Protocol 2000)作為診斷系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，它滿足OBD-Ⅱ和OBD-Ⅲ的要求。在歐洲，以往診斷系統(tǒng)中使用的是ISO9141，它是一種基于UART的診斷標(biāo)準(zhǔn)，滿足OBD-Ⅱ的要求。美國的GM、Ford、DC公司廣泛使用J1850(不含診斷協(xié)議)作為滿足OBD-Ⅱ的診斷系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)。但隨著CAN總線的廣泛應(yīng)用，預(yù)計(jì)到2004年，美國三大汽車公司將對(duì)乘用車采用于CAN的J2480診斷系統(tǒng)通信標(biāo)準(zhǔn)，它滿足OBD-Ⅲ的通信要求。從2000年開始，歐洲汽車廠商已經(jīng)開始使用一種基于CAN總線的診斷系統(tǒng)通信標(biāo)準(zhǔn)ISO315765，它滿足E-OBD的系統(tǒng)要求。
目前，汽車的故障診斷主要是通過一種專用的診斷通信系統(tǒng)來形成一套較為獨(dú)立的診斷網(wǎng)絡(luò)，ISO9141和ISO14230就是這類技術(shù)上較為成熟的診斷標(biāo)準(zhǔn)。而ISO15765適用于將車用診斷系統(tǒng)在CAN總線上加以實(shí)現(xiàn)的場合，從而適應(yīng)了現(xiàn)代汽車網(wǎng)絡(luò)總線系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。ISO15765的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)符合基于CAN 的車用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求，是遵照ISO14230-3及ISO15031-5中有關(guān)診斷服務(wù)的內(nèi)容來制定的，因此，ISO15765對(duì)于ISO14230應(yīng)用層的服務(wù)和參數(shù)完全兼容，但并不限于只用在這些國際標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的場合，因而有廣泛的應(yīng)用前景。
（5）多媒體系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議
汽車多媒體網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議分為三種類型，分別是低速、高速和無線，對(duì)應(yīng)SAE的分類相應(yīng)為:IDB-C(Intelligent Data BUS-CAN)、IDB-M(Multimedia)和IDB-Wireless,其傳輸速率250kb/s-1OOMb/s。
低速用于遠(yuǎn)程通信、診斷及通用信息傳送，IDE-C按CAN總線的格式以250kb/s的位速率進(jìn)行消息傳送。由于其低成本的特性，IDB-C有望成為汽車類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)之一，并有可能于2004年前在OEM方式的車輛中推行。GM公司等美國汽車制造商計(jì)劃使用POF(Plastic Optical Fiber)在車中安裝以IEEE1394為基礎(chǔ)的IDE-1394，預(yù)計(jì)Toyota等日本汽車制造商也將跟進(jìn)采用POF。由于消費(fèi)者手中已經(jīng)有許多1394標(biāo)準(zhǔn)下的設(shè)備，并與IDE-1394相兼容，因此，IDE-1394將隨著IDE產(chǎn)品進(jìn)入車輛的同時(shí)而成為普遍的標(biāo)準(zhǔn)。
高速主要用于實(shí)時(shí)的音頻和視頻通信，如MP3、DVD和CD等的播放，所使用的傳輸介質(zhì)是光纖，這一類里主要有D2B、MOST和IEEE1394。
D2B是用于汽車多媒體和通信的分布式網(wǎng)絡(luò)，通常使用光纖作為傳輸介質(zhì)，可連接CD播放器、語音控制單元、電話和因特網(wǎng)。D2B技術(shù)已使用于Mercedes公司1999年款的S-Class車型。
Damiler-Chrysler等公司計(jì)劃與BWM公司一樣使用MOST。MOST是車輛內(nèi)LAN的接口規(guī)格，用于連接車載導(dǎo)航器和無線設(shè)備等。數(shù)據(jù)傳轉(zhuǎn)速度為24Mbp/s。其規(guī)格主要由德國Oasis Silicon System公司制訂。
在無線通信方面，采用Bluethootn規(guī)范，它主要是面向下一代汽車應(yīng)用，如聲音系統(tǒng)、信息通信等。目前已有一些公司研制出了基于Bluethooth技術(shù)的處理器，如美國德州儀器公司(TI)不久前宣布推出一款新型基于ROM的藍(lán)牙基帶處理器，可用于通訊及娛樂或PC外設(shè)等方面。
隨著電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用使汽車的動(dòng)力性、操作穩(wěn)定性、安全性等都上升到了新的高度，給汽車技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。
評(píng)論