汽車總線技術(shù)走向成熟
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TTCAN改善CAN實(shí)時(shí)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(yīng)汽車發(fā)展的新要求。于是在20世紀(jì)80年代初，各大汽車公司開始研制適用汽車內(nèi)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(luò))總線具有突出的可靠性、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年正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。以CAN為代表的總線技術(shù)在汽車的應(yīng)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(jì)，2001年用在汽車上的CAN節(jié)點(diǎn)數(shù)目超過1億個(gè)。
為了調(diào)查汽車總線在中國的實(shí)際應(yīng)用情況，筆者曾在2003年12月到北京車市現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)了當(dāng)時(shí)售價(jià)在8萬元～20萬元之間的轎車采用總線技術(shù)的情況。盡管統(tǒng)計(jì)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(jià)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(chǎn)的普及型轎車中所占的比重如此之大，說明總線技術(shù)在轎車中已經(jīng)很成熟，而不再是高檔轎車的獨(dú)享技術(shù)。而賽弗CC6450BY采用了CAN總線，進(jìn)一步說明汽車總線技術(shù)已開始融入中國自有品牌的轎車當(dāng)中。同時(shí)說明CAN總線已成為普及型轎車的主流總線技術(shù)。當(dāng)然，CAN總線技術(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)先級反轉(zhuǎn)是它固有的缺點(diǎn)。為了滿足汽車控制對實(shí)時(shí)性和傳輸消息密度不斷增長的需要，改善CAN總線的實(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(shí)間槽(Timer Slot)。在同一時(shí)間槽內(nèi)，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(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，它們在軟件配合下就能實(shí)現(xiàn)TTCAN。
LIN適應(yīng)低成本需求
電子與信息技術(shù)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(shù)，該技術(shù)在2000年2月完成開發(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(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電路來提供時(shí)鐘。
LIN價(jià)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(luò)功能的智能零部件，從而進(jìn)一步減少車身線束，降低成本。
車載媒體總線技術(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(shí)現(xiàn)車內(nèi)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(nèi)媒體之間的互連標(biāo)準(zhǔn)MOST，以實(shí)現(xiàn)車內(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)車型采用了MOST。
與歐洲汽車制造商MOST陣營相對應(yīng)的是IDB-1394(見表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廠商，尤其是日本汽車廠商。預(yù)計(jì)日本車到2005年、歐洲車到2006年將陸續(xù)采用該標(biāo)準(zhǔn)。在IDB-1394標(biāo)準(zhǔn)下，車內(nèi)預(yù)留了連接汽車總線與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IEEE1394連接器與CCP相連，實(shí)現(xiàn)通過車載顯示器來觀看數(shù)碼攝像機(jī)所拍攝的圖像。
隨著藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展，其相對低廉的成本和簡便的使用方法得到汽車業(yè)界的認(rèn)同。移動電話與車內(nèi)媒體之間的信息交互成為藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)入汽車的突破點(diǎn)。在戴姆勒-克萊斯勒推出的Uconnect藍(lán)牙免提電話系統(tǒng)中，藍(lán)牙成為移動電話與車內(nèi)媒體之間進(jìn)行信息交互的手段，駕駛員通過安裝在擋風(fēng)玻璃上的麥克風(fēng)和車內(nèi)音響系統(tǒng)的揚(yáng)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(diǎn)：發(fā)展車身電子及車載媒體網(wǎng)絡(luò)是務(wù)實(shí)之策
為汽車服務(wù)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(diǎn)呢？
在汽車電子中，動力和制動部分的電子控制是非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是汽車中的核心技術(shù)。發(fā)展這些技術(shù)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(yīng)商所壟斷。因此，中國的汽車電子OEM應(yīng)該根據(jù)自身的特點(diǎn)，在汽車市場中尋求突破點(diǎn)。
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(shù)角度上分析，與安全和環(huán)保等涉及汽車核心技術(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(xiàng)務(wù)實(shí)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(shù)。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(jìn)入試驗(yàn)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(jī)遇和挑戰(zhàn)。
汽車逐漸進(jìn)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(jī)遇。在汽車中，將己成功應(yīng)用的家電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)移植到汽車媒體，并且實(shí)現(xiàn)家庭、汽車和辦公媒體三位一體，這在技術(shù)上可行，而且與車載媒體的發(fā)展目標(biāo)一致。 (end)
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