技术干货 | 4大汽车总线：CAN、LIN、FlexRay和MOST技术详解
汽车总线
四大总线技术详解
2021.09.01
汽车智能化促进了汽车电子设备的繁荣发展，电子电气架构迎来必然变革，其核心是车内数据传输和控制方式的转变，车内总线作为电子电气架构的物理体现，其重要性不言而喻。
一
汽车总线的诞生
随着汽车各系统的控制逐步向自动化和智能化转变，汽车中的电子部件越来越多，汽车电气系统也变得日益复杂。传统的汽车电子大多采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系。
每一路信号传递都需要一根铜电缆连接交换数据，导致每一个ECU都需要N个接口，有些ECU的接口数是十几个甚至三十几个，形成了庞大的布线系统，也导致了空间占用、车重、成本、设备复杂度以及不稳定性的大大增加。
另外，为了满足各电子系统的实时性要求，须对汽车公共数据(如发动机转速、车轮转速、节气门踏板位置等信息)实行共享，而每个控制单元对实时性的要求又各不相同。
因此，传统的电气网络已无法适应现代汽车电子系统的发展，新型汽车总线技术应运而生。
以CAN为代表的现代总线出现以后，硬线连接大大减少，有效降低了系统、零部件设计的复杂度和开发成本，驱使OEM与零部件供应商之间建立标准化。
总线作为一种车辆网络拓扑结构，是车上所有的电子和电气部件的互联结构的线束表现，直接影响到控制器功能的分配、数据网络的规划。典型的拓扑结构有总线拓扑、环形拓扑、星型拓扑、网状拓扑以及他们之间的各种组合形式。
目前，主要有四种主流的车用总线：CAN总线、LIN总线、FlexRay总线和MOST总线（见上图）。
二
四大汽车总线技术详解
CAN总线又称作汽车总线，全称为“控制器局域网”，是一种能有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络。它将各个单一的控制单元以某种形式(多为星形)连接起来，形成一个完整的系统。
CAN总线最早是德国Bosch公司开发出来的，是一种能有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络，在现代汽车的网络化应用中起到了基石的作用。
CAN总线采用5V差分信号的双线传输，理论上速率可达1M/s，汽车上一般为125~500Kb/s。
2011年Bosch发布了第二代CAN通信技术CAN FD（Flexible Data-rate），优化了通信带宽和有效数据长度，使得CAN FD的通信速率可达到5Mbit/s，在大众第八代高尔夫上获得应用。
2020年第三代CAN通信技术CAN XL启动，可实现高达10+Mbit/s的比特率，填补了CAN FD与100BASE-T1（以太网）之间的空白。
LIN是由摩托罗拉与奥迪等企业联手推出的一种低成本的、面向“传感器/执行器控制'的低速串行通讯网络协议，作为低速CAN的低成本替代方案，2001年梅赛德斯奔驰SL第一次量产使用了LIN总线。
LIN总线采用的是单线传输形式，应用了单主机多从机的概念，总线电平一般为12V，传输速率最高限制为20kbps。由于物理层的限制，一个LIN网络最多可以连接16个节点。
LIN网络在汽车中一般不独立存在，通常会与上层CAN网络相连，形成CAN-LIN网关节点。
Flexray总线是由宝马、飞利浦、飞思卡尔和博世等公司共同制定的一种新型通信标准，在实时性、可靠性和灵活性方面具有一定优势。
Flexray可以应用在无源总线和星形网络拓扑结构中，也可以应用在两者的组合拓扑结构中。这两种拓扑均支持双通道ECU，这种ECU集成多个系统级功能，以节约生产成本并降低复杂性。双通道架构提供冗余功能，并使可用带宽翻了一番。每个通道的最大数据传输率达10Mbps。
目前Flexray主要应用于动力总成系统和主动安全系统，以及线控系统。
传输方式：FlexRay系统中使用双绞线电缆，两个通道的每一条都由两根电缆组成。
MOST表示“多媒体传输系统”，是一种专门针对车内使用而开发的、服务于多媒体应用的数据总线技术。
1998年由BMW、Daimlerchrysler等建立MOST联盟，管理定义MOST总线相关规范；自从宝马7系列汽车首次采用MOST技术以来，该技术的普及速度突飞猛进，实现实时传输声音、视频，满足汽车娱乐装置的需求，可以用在车载摄像头等行车系统。
MOST总线各控制单元之间通过一个环形数据总线连接，该总线只向一个方向传输数据，一个控制单元拥有2根光纤，一根用于发射机，另一根用于接收机。
汽车总线的诞生离不开汽车电子的发展，汽车电子化的程度也被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。
要致富，先修路，对于汽车行业来说，已经到了道路升级的重要关口。汽车总线还将如何演进？让我们拭目以待！