汽車(chē)總線(xiàn)技術(shù)走向成熟

隨著電子技術(shù)在汽車(chē)中的拓展，特別是在20世紀(jì)80年代以后，MCU/MPU在汽車(chē)中得到了廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)通訊的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)，這為提高汽車(chē)性能和減少線(xiàn)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(jiàn)的是UART，因此最早的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)是在UART的基礎(chǔ)上建立的。UART在汽車(chē)中的成功應(yīng)用，標(biāo)志著汽車(chē)電子開(kāi)始走向成熟，并逐步邁向網(wǎng)絡(luò)化。

TTCAN改善CAN實(shí)時(shí)性

由于汽車(chē)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(chē)發(fā)展的新要求。于是在20世紀(jì)80年代初，各大汽車(chē)公司開(kāi)始研制適用汽車(chē)內(nèi)部信息交互的專(zhuān)用通信方式。博世公司推出的CAN(控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò))總線(xiàn)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)。以CAN為代表的總線(xiàn)技術(shù)在汽車(chē)的應(yīng)用不但減少了車(chē)身線(xiàn)束，也提高了汽車(chē)的可靠性。據(jù)Strategy Analytics公司統(tǒng)計(jì)，2001年用在汽車(chē)上的CAN節(jié)點(diǎn)數(shù)目超過(guò)1億個(gè)。

為了調(diào)查汽車(chē)總線(xiàn)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(chē)市現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)了當(dāng)時(shí)售價(jià)在8萬(wàn)元～20萬(wàn)元之間的轎車(chē)采用總線(xiàn)技術(shù)的情況。盡管統(tǒng)計(jì)不完全，但所列出的車(chē)型已超過(guò)了2002年到2003年兩年新下線(xiàn)、價(jià)格在8萬(wàn)元～20萬(wàn)元之間車(chē)型的40%以上。汽車(chē)總線(xiàn)在中國(guó)生產(chǎn)的普及型轎車(chē)中所占的比重如此之大，說(shuō)明總線(xiàn)技術(shù)在轎車(chē)中已經(jīng)很成熟，而不再是高檔轎車(chē)的獨(dú)享技術(shù)。而賽弗CC6450BY采用了CAN總線(xiàn)，進(jìn)一步說(shuō)明汽車(chē)總線(xiàn)技術(shù)已開(kāi)始融入中國(guó)自有品牌的轎車(chē)當(dāng)中。同時(shí)說(shuō)明CAN總線(xiàn)已成為普及型轎車(chē)的主流總線(xiàn)技術(shù)。當(dāng)然，CAN總線(xiàn)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)是它固有的缺點(diǎn)。為了滿(mǎn)足汽車(chē)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(xiàn)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)，ISO11898-4已包含了TTCAN。

TTCAN總線(xiàn)和傳統(tǒng)CAN總線(xiàn)系統(tǒng)的區(qū)別是：總線(xiàn)上不同的信息定義了不同的時(shí)間槽(Timer Slot)。在同一時(shí)間槽內(nèi)，總線(xiàn)上只能有一條信息傳輸，這樣避免了總線(xiàn)仲裁，也保證了信息的實(shí)時(shí)性。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。

LIN適應(yīng)低成本需求

電子與信息技術(shù)在汽車(chē)中的持續(xù)滲透，車(chē)用電器的電子化使CAN及UART都不能滿(mǎn)足汽車(chē)制造業(yè)對(duì)成本的苛刻要求。從1998年開(kāi)始，由寶馬、奧迪、戴姆勒-克萊斯勒、摩托羅拉和VCT等7家汽車(chē)和IC公司共同開(kāi)發(fā)能滿(mǎn)足車(chē)身電子要求的低成本串行總線(xiàn)技術(shù)，該技術(shù)在2000年2月完成開(kāi)發(fā)，它就是LIN(Local Interconnect Net-work)。實(shí)際上，LIN是基于UART的，它采用了主從單線(xiàn)方式傳輸，最高波特率為20Kb/s。LIN的最大優(yōu)勢(shì)是低成本，它對(duì)總線(xiàn)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)波特率的誤差不大于±4%；LIN總線(xiàn)只要求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)節(jié)點(diǎn)波特率的誤差不大于±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)定度稍差但價(jià)格十分低廉的RC電路來(lái)提供時(shí)鐘。

LIN價(jià)格低廉，因此它可將MCU嵌入到車(chē)身零部件中，使其成為具備網(wǎng)絡(luò)功能的智能零部件，從而進(jìn)一步減少車(chē)身線(xiàn)束，降低成本。

車(chē)載媒體總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息共享

如今與現(xiàn)代人們生活密切相關(guān)的IT技術(shù)也不斷地與汽車(chē)融合。世界著名的汽車(chē)制造商BWM的一位高層人士曾說(shuō)過(guò)：將來(lái)汽車(chē)的平臺(tái)，就是IT的平臺(tái)。

作為將來(lái)的IT平臺(tái)，汽車(chē)必須實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)IT裝置之間的信息共享。以BWM為首的歐洲汽車(chē)制造商制定了車(chē)內(nèi)媒體之間的互連標(biāo)準(zhǔn)MOST，以實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)CD、GPS(全球定位系統(tǒng))和TV等媒體裝置之間的信息共享。到2003年底，BWM和VW已有21個(gè)車(chē)型采用了MOST。

與歐洲汽車(chē)制造商MOST陣營(yíng)相對(duì)應(yīng)的是IDB-1394(見(jiàn)表2)。盡管IDB-1394標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)節(jié)正在制定之中，但由于它能夠兼容IEEE1394，因而吸引了大量汽車(chē)廠(chǎng)商，尤其是日本汽車(chē)廠(chǎng)商。預(yù)計(jì)日本車(chē)到2005年、歐洲車(chē)到2006年將陸續(xù)采用該標(biāo)準(zhǔn)。在IDB-1394標(biāo)準(zhǔn)下，車(chē)內(nèi)預(yù)留了連接汽車(chē)總線(xiàn)與IEEE1394規(guī)格的家電產(chǎn)品的CCP(Consumer Convenience Port)接口。數(shù)碼攝像機(jī)等通用的媒體裝置就可通過(guò)IEEE1394連接器與CCP相連，實(shí)現(xiàn)通過(guò)車(chē)載顯示器來(lái)觀(guān)看數(shù)碼攝像機(jī)所拍攝的圖像。

隨著藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展，其相對(duì)低廉的成本和簡(jiǎn)便的使用方法得到汽車(chē)業(yè)界的認(rèn)同。移動(dòng)電話(huà)與車(chē)內(nèi)媒體之間的信息交互成為藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)入汽車(chē)的突破點(diǎn)。在戴姆勒-克萊斯勒推出的Uconnect藍(lán)牙免提電話(huà)系統(tǒng)中，藍(lán)牙成為移動(dòng)電話(huà)與車(chē)內(nèi)媒體之間進(jìn)行信息交互的手段，駕駛員通過(guò)安裝在擋風(fēng)玻璃上的麥克風(fēng)和車(chē)內(nèi)音響系統(tǒng)的揚(yáng)聲器與他人通話(huà)，將駕駛員的雙手從操作移動(dòng)電話(huà)中解脫出來(lái)，從而保證了行車(chē)安全。

專(zhuān)家視點(diǎn)：發(fā)展車(chē)身電子及車(chē)載媒體網(wǎng)絡(luò)是務(wù)實(shí)之策

為汽車(chē)服務(wù)的汽車(chē)電子除了動(dòng)力、制動(dòng)、車(chē)身外，還包括車(chē)載多媒體。究竟哪里才是中國(guó)汽車(chē)電子OEM真正的切入點(diǎn)呢？

在汽車(chē)電子中，動(dòng)力和制動(dòng)部分的電子控制是非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是汽車(chē)中的核心技術(shù)。發(fā)展這些技術(shù)需長(zhǎng)期積累，并且目前已被全球頂級(jí)汽車(chē)制造商和汽車(chē)部件供應(yīng)商所壟斷。因此，中國(guó)的汽車(chē)電子OEM應(yīng)該根據(jù)自身的特點(diǎn)，在汽車(chē)市場(chǎng)中尋求突破點(diǎn)。

除了動(dòng)力和制動(dòng)部分外，車(chē)身和車(chē)載多媒體仍然在汽車(chē)電子中占有很大的比重。從市場(chǎng)角度來(lái)看，它處于發(fā)展階段；從技術(shù)角度上分析，與安全和環(huán)保等涉及汽車(chē)核心技術(shù)的關(guān)系不大，但它涉及面很廣，不可能被少數(shù)集團(tuán)壟斷。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)電子的現(xiàn)狀，作為企業(yè)發(fā)展車(chē)身電子及車(chē)載多媒體，是一項(xiàng)務(wù)實(shí)的決策。汽車(chē)電子涉及的是一些相對(duì)簡(jiǎn)單的控制，如汽車(chē)電動(dòng)座椅、電動(dòng)門(mén)窗等，但它的核心是汽車(chē)總線(xiàn)技術(shù)。最近一汽與北京一家公司開(kāi)發(fā)的基于LIN的車(chē)身控制系統(tǒng)已開(kāi)始進(jìn)入試驗(yàn)階段。將零部件與總線(xiàn)融為一體，使系統(tǒng)成本最低，這將給中國(guó)汽車(chē)電子和汽車(chē)零部件企業(yè)帶來(lái)機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

汽車(chē)逐漸進(jìn)入百姓之家，車(chē)載多媒體的不斷發(fā)展，也將為中國(guó)的汽車(chē)電子、IT和家電制造商帶來(lái)機(jī)遇。在汽車(chē)中，將己成功應(yīng)用的家電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)移植到汽車(chē)媒體，并且實(shí)現(xiàn)家庭、汽車(chē)和辦公媒體三位一體，這在技術(shù)上可行，而且與車(chē)載媒體的發(fā)展目標(biāo)一致。 (end)