汽車總線技術走向成熟
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TTCAN改善CAN實時性
由于汽車對電子部件在可靠性、工作溫度、成本等方面的特殊要求，通用MCU/MPU集成的UART逐漸不能適應汽車發(fā)展的新要求。于是在20世紀80年代初，各大汽車公司開始研制適用汽車內部信息交互的專用通信方式。博世公司推出的CAN(控制區(qū)域網(wǎng)絡)總線具有突出的可靠性、實時性和靈活性，因而得到了業(yè)界的廣泛認同，并在1993年正式成為國際標準和行業(yè)標準。以CAN為代表的總線技術在汽車的應用不但減少了車身線束，也提高了汽車的可靠性。據(jù)Strategy Analytics公司統(tǒng)計，2001年用在汽車上的CAN節(jié)點數(shù)目超過1億個。
為了調查汽車總線在中國的實際應用情況，筆者曾在2003年12月到北京車市現(xiàn)場統(tǒng)計了當時售價在8萬元～20萬元之間的轎車采用總線技術的情況。盡管統(tǒng)計不完全，但所列出的車型已超過了2002年到2003年兩年新下線、價格在8萬元～20萬元之間車型的40%以上。汽車總線在中國生產的普及型轎車中所占的比重如此之大，說明總線技術在轎車中已經很成熟，而不再是高檔轎車的獨享技術。而賽弗CC6450BY采用了CAN總線，進一步說明汽車總線技術已開始融入中國自有品牌的轎車當中。同時說明CAN總線已成為普及型轎車的主流總線技術。當然，CAN總線技術也在不斷發(fā)展。
傳統(tǒng)的CAN是基于事件觸發(fā)的，信息傳輸時間的不確定性和優(yōu)先級反轉是它固有的缺點。為了滿足汽車控制對實時性和傳輸消息密度不斷增長的需要，改善CAN總線的實時性能非常必要。于是，傳統(tǒng)CAN與時間觸發(fā)機制相結合產生了TTCAN(Time-Triggered CAN)，ISO11898-4已包含了TTCAN。
TTCAN總線和傳統(tǒng)CAN總線系統(tǒng)的區(qū)別是：總線上不同的信息定義了不同的時間槽(Timer Slot)。在同一時間槽內，總線上只能有一條信息傳輸，這樣避免了總線仲裁，也保證了信息的實時性。TTCAN系統(tǒng)需要全局時間同步，但采用傳統(tǒng)CAN控制器很難實現(xiàn)TTCAN，因此新推出的CAN控制器如Microchip的MCP2515就增加了與TTCAN相關的硬件資源，它們在軟件配合下就能實現(xiàn)TTCAN。
LIN適應低成本需求
電子與信息技術在汽車中的持續(xù)滲透，車用電器的電子化使CAN及UART都不能滿足汽車制造業(yè)對成本的苛刻要求。從1998年開始，由寶馬、奧迪、戴姆勒-克萊斯勒、摩托羅拉和VCT等7家汽車和IC公司共同開發(fā)能滿足車身電子要求的低成本串行總線技術，該技術在2000年2月完成開發(fā)，它就是LIN(Local Interconnect Net-work)。實際上，LIN是基于UART的，它采用了主從單線方式傳輸，最高波特率為20Kb/s。LIN的最大優(yōu)勢是低成本，它對總線上各節(jié)點的時基要求很低。LIN雖然基于UART，它與UART的最大區(qū)別在于對各節(jié)點波特率誤差的容忍度：UART要求進行數(shù)據(jù)傳輸兩個節(jié)點波特率的誤差不大于±4%；LIN總線只要求進行數(shù)據(jù)傳輸兩個節(jié)點波特率的誤差不大于±15%?！?5%的波特率誤差容忍度決定了節(jié)點上的MCU可以不用精度高、價格也相對較高的石英晶體，而采用穩(wěn)定度稍差但價格十分低廉的RC電路來提供時鐘。
LIN價格低廉，因此它可將MCU嵌入到車身零部件中，使其成為具備網(wǎng)絡功能的智能零部件，從而進一步減少車身線束，降低成本。
車載媒體總線技術實現(xiàn)信息共享
如今與現(xiàn)代人們生活密切相關的IT技術也不斷地與汽車融合。世界著名的汽車制造商BWM的一位高層人士曾說過：將來汽車的平臺，就是IT的平臺。
作為將來的IT平臺，汽車必須實現(xiàn)車內IT裝置之間的信息共享。以BWM為首的歐洲汽車制造商制定了車內媒體之間的互連標準MOST，以實現(xiàn)車內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個車型采用了MOST。
與歐洲汽車制造商MOST陣營相對應的是IDB-1394(見表2)。盡管IDB-1394標準的細節(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廠商，尤其是日本汽車廠商。預計日本車到2005年、歐洲車到2006年將陸續(xù)采用該標準。在IDB-1394標準下，車內預留了連接汽車總線與IEEE1394規(guī)格的家電產品的CCP(Consumer Convenience Port)接口。數(shù)碼攝像機等通用的媒體裝置就可通過IEEE1394連接器與CCP相連，實現(xiàn)通過車載顯示器來觀看數(shù)碼攝像機所拍攝的圖像。
隨著藍牙技術的發(fā)展，其相對低廉的成本和簡便的使用方法得到汽車業(yè)界的認同。移動電話與車內媒體之間的信息交互成為藍牙技術進入汽車的突破點。在戴姆勒-克萊斯勒推出的Uconnect藍牙免提電話系統(tǒng)中，藍牙成為移動電話與車內媒體之間進行信息交互的手段，駕駛員通過安裝在擋風玻璃上的麥克風和車內音響系統(tǒng)的揚聲器與他人通話，將駕駛員的雙手從操作移動電話中解脫出來，從而保證了行車安全。
專家視點：發(fā)展車身電子及車載媒體網(wǎng)絡是務實之策
為汽車服務的汽車電子除了動力、制動、車身外，還包括車載多媒體。究竟哪里才是中國汽車電子OEM真正的切入點呢？
在汽車電子中，動力和制動部分的電子控制是非常復雜的系統(tǒng)工程，是汽車中的核心技術。發(fā)展這些技術需長期積累，并且目前已被全球頂級汽車制造商和汽車部件供應商所壟斷。因此，中國的汽車電子OEM應該根據(jù)自身的特點，在汽車市場中尋求突破點。
除了動力和制動部分外，車身和車載多媒體仍然在汽車電子中占有很大的比重。從市場角度來看，它處于發(fā)展階段；從技術角度上分析，與安全和環(huán)保等涉及汽車核心技術的關系不大，但它涉及面很廣，不可能被少數(shù)集團壟斷。根據(jù)中國汽車電子的現(xiàn)狀，作為企業(yè)發(fā)展車身電子及車載多媒體，是一項務實的決策。汽車電子涉及的是一些相對簡單的控制，如汽車電動座椅、電動門窗等，但它的核心是汽車總線技術。最近一汽與北京一家公司開發(fā)的基于LIN的車身控制系統(tǒng)已開始進入試驗階段。將零部件與總線融為一體，使系統(tǒng)成本最低，這將給中國汽車電子和汽車零部件企業(yè)帶來機遇和挑戰(zhàn)。
汽車逐漸進入百姓之家，車載多媒體的不斷發(fā)展，也將為中國的汽車電子、IT和家電制造商帶來機遇。在汽車中，將己成功應用的家電網(wǎng)絡技術移植到汽車媒體，并且實現(xiàn)家庭、汽車和辦公媒體三位一體，這在技術上可行，而且與車載媒體的發(fā)展目標一致。 (end)
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