為什么需要總線系統(tǒng)
當(dāng)今，從小型車(chē)輛到高級(jí)車(chē)輛都使用了大量的電子裝置。
可以預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)幾年內(nèi)電子組件的數(shù)量會(huì)明顯增加。無(wú)論是立法機(jī)構(gòu)還是客戶(hù)都要求進(jìn)行這種改進(jìn)。立法機(jī)構(gòu)關(guān)注于降低廢氣排放和燃油消耗。而客戶(hù)希望不斷改善駕駛舒適性和安全性。
很早以前就已經(jīng)使用了能夠滿(mǎn)足這些要求的控制單元。例如，數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)電子系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)就采用了控制單元。
由此實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜功能必然要求控制單元之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通常情況下，通過(guò)信號(hào)線路傳輸數(shù)據(jù)。但由于控制單元的功能越來(lái)越復(fù)雜，只能以更高的成本實(shí)現(xiàn)這種數(shù)據(jù)傳輸方式。
各個(gè)控制單元原本獨(dú)立的處理過(guò)程通過(guò)各種總線系統(tǒng)相互聯(lián)系起來(lái)。也就是說(shuō)，對(duì)所有處理過(guò)程進(jìn)行分配、在整個(gè)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)完成處理過(guò)程，并使這些過(guò)程共同發(fā)揮作用。
從而增加了車(chē)載網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換。此外，通過(guò)這種交換方式還能執(zhí)行很多新功能。例如，其結(jié)果是帶來(lái)了更高的行駛安全性和行駛舒適性。
以前使用的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)已無(wú)法實(shí)現(xiàn)這些要求。
以前所用車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)的局限性；
· 布線成本提高
· 生產(chǎn)成本提高
· 車(chē)內(nèi)空間要求提高
· 組件構(gòu)造難以控制
· 整個(gè)系統(tǒng)可靠性下降。
總線系統(tǒng)的好處；
· 提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性
· 降低布線成本
· 減少各種電纜數(shù)量
· 減小電纜束橫截面
· 靈活布線
· 多重使用傳感器
· 能夠傳輸復(fù)雜數(shù)據(jù)
· 進(jìn)行系統(tǒng)變更時(shí)更具靈活性
· 隨時(shí)能夠擴(kuò)展數(shù)據(jù)范圍
· 為客戶(hù)實(shí)現(xiàn)新型功能
· 有效診斷
· 降低硬件成本。
數(shù)字信號(hào)與電路模擬傳輸
模擬顯示數(shù)據(jù)（= 信息）是指通過(guò)直接與數(shù)據(jù)成比例的連續(xù)變化物理常量進(jìn)行表示。
模擬信號(hào)的特點(diǎn)是，它可以采用 0 % 至 100 % 之間的任意值。因此該信號(hào)為無(wú)極方式。
例如：指針式測(cè)量?jī)x表，水銀溫度計(jì)，指針式時(shí)鐘。
【1】最大【U】電壓【T】時(shí)間
例如在聽(tīng)音樂(lè)時(shí)，耳朵就會(huì)接收到模擬信號(hào)（聲波連續(xù)變化）。電氣設(shè)備（音響系統(tǒng)、收音機(jī)、電話等）以同樣的方式通過(guò)連續(xù)變化的電壓表示出這種聲音。
但當(dāng)這種電信號(hào)由某一設(shè)備向另一設(shè)備傳輸時(shí)，接收裝置接收到的信息與發(fā)射裝置發(fā)送的信息并不完全相同。這是由于下列干擾因素造成的：
· 電纜長(zhǎng)度
· 電纜的線性電阻
· 無(wú)線電波
· 移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)
數(shù)字傳輸
數(shù)字表示方式就是以數(shù)字形式表示不斷變化的常量。尤其在計(jì)算機(jī)內(nèi)，所有數(shù)據(jù)都以“0”和“1”的序列形式表示出來(lái)（二進(jìn)制）。因此，“數(shù)字”是“模擬”的對(duì)立形式。
例如：數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字時(shí)鐘、CD、DVD。
【U】電壓【T】時(shí)間
二進(jìn)制信號(hào)與信號(hào)電平
“Bi”一詞來(lái)源于希臘語(yǔ)，表示“2”。因此，一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)只能識(shí)別兩種狀態(tài)：0 和 1，或高和低。
例如：
· 車(chē)燈亮起 – 車(chē)燈未亮起
· 繼電器已斷開(kāi) – 繼電器已接通
· 供電 – 未供電。
每個(gè)符號(hào)、圖片甚至聲音都由特定順序的二進(jìn)制字符構(gòu)成，例如 10010110。
通過(guò)這些二進(jìn)制編碼計(jì)算機(jī)或控制單元可以處理信息或?qū)⑿畔l(fā)送給其它控制單元。
【1】高【2】低【U】 電壓【T】時(shí)間
為了能夠清楚區(qū)分車(chē)輛應(yīng)用方面的分高低兩種電平狀態(tài)，明確規(guī)定了每種狀態(tài)的對(duì)應(yīng)范圍：
· 高電平為 6 V 至 12 V
· 低電平為 0 V 至 2 V。
2 V 至 6 V 之間的范圍是所謂的禁止范圍，用于識(shí)別故障。
常見(jiàn)總線介紹
原則上總線系統(tǒng)分為兩組：
- 主總線系統(tǒng)
- 子總線系統(tǒng)。
主總線系統(tǒng)負(fù)責(zé)跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。子總線系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換。這些系統(tǒng)用于交換特定系統(tǒng)內(nèi)相對(duì)數(shù)據(jù)量較少的數(shù)據(jù)。
主總線系統(tǒng)包括下列總線：
子總線系統(tǒng)包括下列總線；
子總線系統(tǒng) 數(shù)據(jù)傳輸率 總線結(jié)構(gòu)K 總線協(xié)議 9.6 kBit/s 線性，單線BSD 9.6 kBit/s 線性，單線DWA 總線 9.6 kBit/s 線性，單線LIN總線 9.619.2 kBit/s 線性，單線
總線視圖
多數(shù)情況下車(chē)輛的總線系統(tǒng)（主總線系統(tǒng)和子總線系統(tǒng)）通過(guò)一個(gè)總體概覽表示。每個(gè)總線系統(tǒng)都分配有一種顏色（與車(chē)輛中電纜的顏色相同）。另外還要考慮總線導(dǎo)線的數(shù)量（單線，雙線）。以下將詳細(xì)介紹各個(gè)總線系統(tǒng)；
K-CAN 表示車(chē)身控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。Robert Bosch GmbH 將 CAN 開(kāi)發(fā)為應(yīng)用于車(chē)輛的總線系統(tǒng)。
K-CAN 負(fù)責(zé)傳輸車(chē)身范圍內(nèi)的信息。
K-CAN 通過(guò)雙絞銅線以100 kBit/s 的傳輸速率傳輸數(shù)據(jù)。
CAN 系列的另一個(gè)總線是 F-CAN。F-CAN 表示底盤(pán)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。該總線的構(gòu)造和功能與 K-CAN 完全相同。但 F-CAN 只用于傳輸?shù)妆P(pán)組件的相關(guān)數(shù)據(jù)。
例如動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)。
CAN 總線的優(yōu)點(diǎn)是：
· 比傳統(tǒng)布線方式的數(shù)據(jù)傳輸速度更高
。提高了電磁兼容性（EMV）
· 改善了應(yīng)急運(yùn)行特性。
傳輸速度為 100 kbit/s。
K-CAN 以線性拓?fù)浞绞綖榛A(chǔ)。即符合總線結(jié)構(gòu)。一個(gè)總線結(jié)構(gòu)形式網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)終端設(shè)備（節(jié)點(diǎn)、控制單元）都通過(guò)一根共同的導(dǎo)線連接起來(lái)。
K-CAN是一個(gè)多主控總線。連接在該總線上的每個(gè)控制單元都可以發(fā)送信息。
這些控制單元以事件控制方式進(jìn)行通信。需要發(fā)送數(shù)據(jù)的控制單元在總線未占用時(shí)發(fā)送其信息?？偩€占用時(shí)，則發(fā)送具有最高優(yōu)先級(jí)的信息。
由于沒(méi)有接收地址，因此所有控制單元都會(huì)接收到所發(fā)信息。這樣即可在運(yùn)行期間將其它接收站加入到系統(tǒng)內(nèi)。無(wú)需更改軟件或硬件。
使用雙線導(dǎo)線的好處在于，即使出現(xiàn)故障時(shí)仍可使用其中另一根導(dǎo)線。
優(yōu)點(diǎn)：
· 易于安裝
· 易于擴(kuò)展
· 導(dǎo)線較短
· 具有通過(guò)一根導(dǎo)線應(yīng)急運(yùn)行的特性。
終端電阻
從電氣角度來(lái)看，一根載流導(dǎo)線始終具有歐姆電阻、感應(yīng)電阻和電容電阻。從點(diǎn)“A”向點(diǎn)“B”傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，這些電阻的總電阻值會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生影響。傳輸頻率越高，有感電阻和電容電阻產(chǎn)生的影響就越大。這種情況可能導(dǎo)致在傳輸導(dǎo)線末端接收到一個(gè)無(wú)法識(shí)別的信號(hào)。因此要通過(guò)終端電阻對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行“適配”，以便保持原有信號(hào)。
感應(yīng)電阻通過(guò)導(dǎo)線的線圈效應(yīng)等情況產(chǎn)生。電容電阻通過(guò)平行于車(chē)身布線等情況產(chǎn)生。
在一個(gè)總線系統(tǒng)上使用不同的終端電阻。
這些電阻通常由下列參數(shù)決定：
· 總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸頻率
· 傳輸路徑上的電感或電容負(fù)荷
· 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娎|長(zhǎng)度。
導(dǎo)線越長(zhǎng)，導(dǎo)線的電感部分就越大。
控控制單元分為始終安裝的基礎(chǔ)控制單元（例如E90 的組合儀表）和其余控制單元。通過(guò)電阻值進(jìn)行劃分。終端電阻用于確保總線系統(tǒng)內(nèi)準(zhǔn)確的信號(hào)流程。這些終端電阻位于總線系統(tǒng)的控制單元內(nèi) K-CAN 上的終端電阻值：基礎(chǔ)控制單元 820 Ω 其余控制單元 12 000 Ω
為了防止損壞的總線使用者持續(xù)干擾總線上的數(shù)據(jù)通信，CAN 協(xié)議中包含了監(jiān)控控制單元的信息。
超過(guò)規(guī)定的錯(cuò)誤率時(shí)，就會(huì)限制相關(guān)控制單元的運(yùn)行自由甚至斷開(kāi)該單元與網(wǎng)絡(luò)的連接。
出現(xiàn)下列情況時(shí)，K-CAN 作為單線總線運(yùn)行：
· 一個(gè) CAN 數(shù)據(jù)導(dǎo)線（芯線）斷路
· 一個(gè) CAN 數(shù)據(jù)導(dǎo)線（芯線）對(duì)地短路
· 一個(gè) CAN 數(shù)據(jù)導(dǎo)線（芯線）對(duì)供電電壓 UB+ 短路
PT-CAN 表示動(dòng)力傳動(dòng)系控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。Robert Bosch GmbH 將 CAN 開(kāi)發(fā)為應(yīng)用于車(chē)輛的總線系統(tǒng)。
PT-CAN 的傳輸速度為 500 kbit/s，是 BMW 車(chē)輛上最快的 CAN 總線。該總線將所有屬于傳動(dòng)裝置的控制單元和模塊連接在一起。所有總線使用者都以并聯(lián)方式連接。
這種 CAN 總線的特點(diǎn)是使用了三根導(dǎo)線，而不是兩根導(dǎo)線。
第三根導(dǎo)線用作喚醒導(dǎo)線，與 CAN 總線的原有功能無(wú)關(guān)。
PT-CAN 上的終端電阻位于組合儀表、電動(dòng)機(jī)械式駐車(chē)制動(dòng)器控制單元內(nèi)。通過(guò)波形測(cè)量：PT-CAN H（2.5-3.5V變化）、PT-CAN L（1.5-2.5V變化），萬(wàn)用表測(cè)量平均電壓值（H：2.6-2.7V、L：2.3-2.4V）。測(cè)量終端電阻前應(yīng)先將電瓶斷開(kāi)30S以上，萬(wàn)用表并聯(lián)在PT-CAN線路中，測(cè)量的阻值為60Ω左右。
PT-CAN 2 對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)而言是PT-CAN 的冗余系統(tǒng)，也用于向燃油泵控制系統(tǒng)傳輸信號(hào)。PT-CAN2 上的終端電阻位于數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)電子系統(tǒng)、電動(dòng)燃油泵控制單元內(nèi)。終端電阻和總線波形的測(cè)量值參考PT-CAN。
K-CAN 2 用于車(chē)身控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率較高的控制單元之間的通信。K-CAN 2 也通過(guò)中央網(wǎng)關(guān)模塊與其它總線系統(tǒng)相連。K-CAN2 通過(guò)總線來(lái)喚醒，無(wú)需附加喚醒導(dǎo)線。K-CAN2 上的終端電阻位于中央網(wǎng)關(guān)模塊、接線盒電子裝置控制單元內(nèi)。終端電阻和總線波形的測(cè)量值參考PT-CAN。
MOST 是一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)車(chē)輛使用而開(kāi)發(fā)的、服務(wù)于多媒體應(yīng)用的通信技術(shù)。
MOST 表示多媒體傳輸系統(tǒng)。MOST 總線利用光脈沖傳輸數(shù)據(jù)。
MOST 技術(shù)滿(mǎn)足兩個(gè)重要要求：
1. MOST 總線能夠傳輸控制、音頻和導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
2. MOST 技術(shù)提供了一種控制數(shù)據(jù)多樣性和數(shù)據(jù)復(fù)雜性的邏輯框架模型。
MOST 的優(yōu)點(diǎn)：
· 可達(dá)到較高的數(shù)據(jù)傳輸率
· 可在不相互干擾的前提下，并行同步提供信息和娛樂(lè)服務(wù)
· 具有良好的電磁兼容性。
MOST總線
MOST 采用環(huán)形光纜結(jié)構(gòu)?？梢詡鬏敻鞣N數(shù)據(jù)（控制單元、音頻和圖像數(shù)據(jù)）并提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)（SMS、TMC 等）。MOST 總線采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，通過(guò)光脈沖傳輸數(shù)據(jù)。只能單方向傳輸數(shù)據(jù)。光纜用作傳輸媒介。
MOST光纜
【1】纖維內(nèi)芯【2】包皮【3】 襯墊保護(hù)層
診斷訪問(wèn)接口
D-CAN（診斷 CAN）替代了以前的診斷接口，D-CAN 的終端電阻位于中央網(wǎng)關(guān)模塊和OBD2 插頭（導(dǎo)線束側(cè)）內(nèi)。車(chē)輛內(nèi)的 OBD-II 存取接口保持不變。線腳布置：16 = 總線端 30，5 = 總線端 31，14 + 6 = 診斷通信接口，3+11+12+13 = 以太網(wǎng)編程接口，8 = 以太網(wǎng)啟用。
FlexRay 以跨系統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)行駛動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，目標(biāo)是在電氣與機(jī)械電子組件之間實(shí)現(xiàn)可靠、實(shí)時(shí)、高效的數(shù)據(jù)傳輸，以確保現(xiàn)在和將來(lái)車(chē)內(nèi)創(chuàng)新功能的聯(lián)網(wǎng)。除較高帶寬外，F(xiàn)lexRay 還支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸且能以容錯(cuò)方式進(jìn)行配置，即個(gè)別組件失靈后余下的通信系統(tǒng)仍能可靠地繼續(xù)運(yùn)行。與大多數(shù)總線系統(tǒng)一樣，為了避免在導(dǎo)線上反射，F(xiàn)lexRay 上的數(shù)據(jù)導(dǎo)線兩端也使用了終端電阻（作為總線終端）。這些終端電阻的阻值由數(shù)據(jù)傳輸速度和導(dǎo)線長(zhǎng)度決定。終端電阻位于各控制單元內(nèi)。如果一個(gè)總線驅(qū)動(dòng)器上僅連接一個(gè)控制單元?jiǎng)t總線驅(qū)動(dòng)器和控制單元的接口各有一個(gè)終端電阻。中央網(wǎng)關(guān)模塊的這種連接方式稱(chēng)為“終止節(jié)點(diǎn)終端”。通過(guò)測(cè)量（無(wú)電流，因?yàn)樵趧?dòng)態(tài)模式下，電氣影響可能會(huì)引起波涌阻抗提高，從而出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題）FlexRay 總線確定導(dǎo)線或終端電阻時(shí)，必須使用車(chē)輛電路圖。如果控制單元上的接口不是物理終止節(jié)點(diǎn)，則稱(chēng)為 FlexRay 傳輸和繼續(xù)傳輸導(dǎo)線。在這種情況下，每個(gè)總線路徑端部的兩個(gè)組件必須以終端電阻終止。受這種終端形式的電阻 / 電容器電路所限，無(wú)法通過(guò)測(cè)量技術(shù)在控制單元插頭上對(duì)其進(jìn)行檢查。
LIN 是一個(gè)單線系統(tǒng)形式的子總線，其供電電壓和信號(hào)傳輸電壓與蓄電池電壓相同。由于數(shù)據(jù)傳輸率較低，因此無(wú)需使用總線終端電阻 LIN 是數(shù)字信號(hào)，測(cè)量的信號(hào)電壓有效值具有高電位和低電位，通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量無(wú)法判斷信號(hào)的變化有效性，需通過(guò)波形測(cè)量。
BSD 位串行數(shù)據(jù)接口用于能量管理系統(tǒng)，當(dāng)前蓄電池溫度直接通過(guò)蓄電池負(fù)極上的智能型蓄電池傳感器（IBS）進(jìn)行測(cè)量并通過(guò) LIN 總線傳輸至發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（DME/DDE），DME 內(nèi)部高級(jí)電源管理系統(tǒng)根據(jù)獲得的蓄電池溫度設(shè)置充電電壓規(guī)定值，然后通過(guò)位串行數(shù)據(jù)接口（BSD）將相關(guān)信息發(fā)送至發(fā)電機(jī)，讓發(fā)電機(jī)根據(jù)蓄電池溫度進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。BSD 接口中斷時(shí)，高級(jí)電源管理系統(tǒng)執(zhí)行應(yīng)急運(yùn)行功能。此時(shí)發(fā)電機(jī)電壓恒定設(shè)置為 14.3 V。在發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的故障代碼存儲(chǔ)器中輸入“BSD 通信”代碼
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