汽车总线通信网络技术的发展-探索新领域

早期的汽车总线通信网络没有自身的通用网络标准，而是采用一些现有的常规标准。汽车生产厂家也主要是沿用汽车技术的传统发展模式，根据需要和自己以往的技术基础来开发网络系统，较少与外部合作，开放性很差。而汽车总线通信网络系统和应用网络的控制与信息单元往往有多种来源，不同的地区或厂家制定不同的规范。但是，网络技术本身具有依赖于标准的特点。为了降低安装费用，便于设计和维护，必然要求汽车总线通信网络形成和采用行业标准，并和信息与电子产业密切合作形成开放结构。

随着汽车产业和信息与电子产业合作产生的收益的增加，汽车行业采用开放式标准的趋势越来越明显。汽车连接到网络上的产品，如传感机构、执行机构、控制模块（单元）等，可能来自不同行业的厂商，因此标准化有利于不同部件或装置生产厂家的产品的集成，也有利于设计、装配和维护的可操作性。有了统一的标准，设计时可以为尚未存在的装置或可替代的装置留出接口，如汽车软件接口。这种标准化产生了开放结构（Open Architecture），即一定的技术标准和对这个标准的认可和遵从。

在20世纪90年代，车身网络和连接一些电控单元的控制网络，包括故障诊断系统，已在不同车型上开始广泛应用。其中应用最广泛、支撑技术和元器件最丰富的标准是控制器局域网络（Controller Area Network，CAN）。

当以CAN标准为主的总线通信网络技术在汽车上广泛应用后，一些汽车公司出于技术和集团利益方面的考虑，对拓展网络协议标准有不同的选择，如线控系统网络协议。线控系统网络协议主要有两个选择：一是满足SAE C级网络标准的时间触发协议（Time Triggered Protocol，SAE C1ass C，TTP/C），目前有Audi、Volkswagen、Honeywell和Delphi等倾向于选用这个协议作为线控网络的协议标准；另一个是FlexRay，这是一种既支持时间触发访问方式，又支持事件触发访问方式的协议，具有高容错、高安全性及高实时性等特点，目前有BMW、Motoro1a、Philips半导体公司、Bosch和GM等倾向于选用这个协议作为线控网络的协议标准。为了弥补CAN时间触发访问方式在实时控制应用中的缺陷，Bosch推出了支持时间触发访问方式的CAN协议TTCAN。对于媒体网络，多数公司倾向于使用面向媒体的传输系统（Media Oriented Systems Transport，MOST）和家用数字总线（Domestic Digital Bus，D2B）标准。

值得注意的是，近几年汽车智能联网和自动驾驶等技术的应用，必将推进车载网络容量需求的爆发式增长。对于汽车，现有的CAN、MOST及Flex Ray等车载网络协议已不能满足其要求。为此，汽车制造商将目光转向更高级别的车载以太网（Ethernet）。

车载以太网也是用于连接汽车内各种电气设备的一种物理网络，其设计目的是满足车载环境中的一些特殊需求，具体如下：

（1）满足车载设备对于电气特性的要求[滤波（EMI）/电磁干扰（RF）]；(www.xing528.com)

（2）满足车载设备对高带宽、低延迟以及音视频同步等应用的要求；

（3）满足车载系统对网络管理的需求等。

因此，可以理解为，车载以太网在民用以太网协议的基础上，改变了物理接口的电气特性，并结合车载网络需求专门定制了一些新标准。针对车载以太网标准，电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics，IEEE）也对IEEE 802.1和IEEE 802.3标准进行了相应的补充和修订。

汽车总线通信网络的应用，不仅涉及汽车上各个电子装置的硬件连接，其相关软件也必然成为每一个控制单元软件中的一部分。汽车的软件系统会逐渐发展成为一个相对独立的部分，它与汽车的电子系统的关系会逐渐发展成像计算机软件与硬件系统的关系一样。汽车上的应用系统，可以直接调用嵌入式操作系统中的网络功能服务程序和其他一些通用服务功能软件（或固件）。在不久的将来，软件设计在汽车设计中将与发动机设计、底盘设计、车身设计等一样重要。

由于车载网络应用的层次和目的变化很大，为了满足不同的层次或目的对网络性能的差异要求，同时考虑汽车的性价比，避免用性能高的网络系统覆盖低层次的应用，现代汽车上的总线通信网络将是一个多层互联网结构。