汽車電子通信協(xié)議解析

Internet讓世界成了一個(gè)地球村，同樣目前汽車內(nèi)采用的各種通信協(xié)議使得汽車更加集成化一體化，理想狀態(tài)下各種信息自由交互，實(shí)時(shí)到達(dá)并且準(zhǔn)確無(wú)誤。在汽車由機(jī)械化電氣化向電子化過(guò)渡的過(guò)程中，針對(duì)具體應(yīng)用的不同要求而出現(xiàn)了若干通信協(xié)議用于解決電子單元之間的信息交互問(wèn)題，使用最廣泛的是CAN總線，在主導(dǎo)汽車工業(yè)的歐美車系中它早已經(jīng)得到大規(guī)模使用，近年來(lái)相繼出現(xiàn)了LIN總線和flexray總線，由于LIN總線的易于實(shí)施加上成本低，而且應(yīng)用在對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合，所以近幾年也開始得到大規(guī)模使用，而Flexray總線由于用在事關(guān)安全的線控系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)，技術(shù)門檻高，實(shí)施難度大，目前只有掌握頂尖技術(shù)的寶馬在其高端車上采納。除了這種總線式的通信協(xié)議，近幾年來(lái)藍(lán)牙通信也開始在車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)中得到使用。

在通信協(xié)議的實(shí)施中，產(chǎn)業(yè)鏈最底層的便是芯片廠商，它們提供了各種協(xié)議的收發(fā)器和控制器，協(xié)議一致性基本不用考慮，另外的汽車電子零部件供應(yīng)商，汽車整車廠和車載網(wǎng)絡(luò)開發(fā)商各起不同的作用，整車廠定義功能，網(wǎng)絡(luò)開發(fā)商制定總線的應(yīng)用層協(xié)議，零部件供應(yīng)商便是具體協(xié)議的實(shí)施和功能的實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)開發(fā)商和零部件供應(yīng)商有時(shí)是可以合二為一的，事實(shí)上汽車電子巨頭如西門子博世德爾福都是這樣的角色。車載網(wǎng)絡(luò)開發(fā)就是目前爭(zhēng)論甚廣的應(yīng)用層協(xié)議的制定，不可否認(rèn)，這是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，里面有哪些關(guān)鍵技術(shù)，有哪些設(shè)計(jì)協(xié)議的原則，需要考量的功能性和實(shí)時(shí)性的要求，怎么仿真怎么驗(yàn)證，這些都是系統(tǒng)性的難題，國(guó)內(nèi)在這方面起步晚，專業(yè)人才更少，需要懂汽車，懂通信，懂電子的人才一起做，并且絕對(duì)不能只停留在理論研究的層次上閉門造車，必須結(jié)合整車廠的需求一起開發(fā)，當(dāng)然如果只定位在零部件供應(yīng)商的角色上的話是沒(méi)必要搞這個(gè)的，因?yàn)榇笮拖到y(tǒng)的設(shè)計(jì)從來(lái)都是從總體架構(gòu)到相應(yīng)零部件模塊的開發(fā)方式，單純的零部件供應(yīng)商沒(méi)有總體架構(gòu)的意識(shí)，也沒(méi)有這個(gè)驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)然這只是一家之言。

這四種協(xié)議，筆者對(duì)LIN總線和藍(lán)牙了解比較深，都做過(guò)實(shí)際的開發(fā)，CAN總線次之，F(xiàn)lexray目前只是蜻蜓點(diǎn)水，也打算好好研究一下，那么下面將分享一下關(guān)于LIN和藍(lán)牙的一些膚淺的認(rèn)識(shí)。

LIN總線用在不需要CAN總線帶寬的場(chǎng)合，車燈、車門、座椅和雨刷之類的控制是其應(yīng)用領(lǐng)域，它作為CAN網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)償，最大的優(yōu)勢(shì)在于成本低，首先主要是因?yàn)樗扇ART的數(shù)據(jù)格式，所以無(wú)需獨(dú)立的控制器，在UART上以軟件實(shí)現(xiàn)即可，而且它有一套獨(dú)特的時(shí)鐘同步機(jī)制使得從節(jié)點(diǎn)可以省卻外部晶振只用處理器的內(nèi)部晶振便能滿足精度要求，這樣那些低速控制應(yīng)用便會(huì)采取成本相比CAN而言大大降低的LIN總線了。LIN總線是一主多從結(jié)構(gòu)，所以應(yīng)用層協(xié)議主要在主節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)，LIN網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)的重點(diǎn)也是主節(jié)點(diǎn)的開發(fā)，怎么個(gè)開發(fā)法在此不再贅述。

藍(lán)牙的應(yīng)用首先不是為了解決汽車內(nèi)部的線束問(wèn)題而引入的，它的應(yīng)用局限在信息娛樂(lè)系統(tǒng)上，目前成熟的應(yīng)用只有免提和流媒體音樂(lè)播放?？吹骄W(wǎng)上有人說(shuō)藍(lán)牙這種無(wú)線通信可以徹底解決汽車內(nèi)部的線束問(wèn)題，作為一名藍(lán)牙技術(shù)人員，我只能無(wú)語(yǔ)：典型的空想家的論調(diào)。首先汽車內(nèi)部的電磁環(huán)境是有線通信也無(wú)法完全適應(yīng)的，更何況對(duì)于無(wú)線通信而言，數(shù)據(jù)的可靠傳輸?shù)幕A(chǔ)在于穩(wěn)定的連接，總線式有線通信的連接除非發(fā)生物理故障即斷線才會(huì)斷開，而基于跳頻技術(shù)的藍(lán)牙的連接卻不是那么穩(wěn)定，而且按照當(dāng)前藍(lán)牙協(xié)議，建立藍(lán)牙連接的最快時(shí)間為2.56秒（尋呼周期為1.28秒，在當(dāng)前窗口內(nèi)檢測(cè)到主設(shè)備的尋呼請(qǐng)求，在下個(gè)周期內(nèi)給與回應(yīng)，再下個(gè)周期內(nèi)主設(shè)備給與回應(yīng)然后建立連接，顯然最快時(shí)間為2.56秒），顯然對(duì)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性要求比較嚴(yán)苛的電子控制單元不能采用藍(lán)牙技術(shù)。