用一张表格来说明各种总线的区别
LIN总线
图 LIN总线结构 除了宿主节点的命名之外,LIN网络中的节点不使用有关系统设置的任何信息。我们可以在不要求其它从属节点改变硬件和软件的情况下向LIN 中增加节点。
宿主节点发送一个包含同步中断、同步字节和消息识别码的消息报头。从属任务在收到和过滤识别码后被激活并开始消息响应的传输。响应包含两个、四个或八个数据字节和一个检查和(checksum)字节。报头和响应部分组成一个消息帧。 LIN总线上的所有通讯都由主机节点中的主机任务发起,主机任务根据进度表来确定当前的通讯内容,发送相应的帧头,并为报文帧分配帧通道。总线上的从机节点接收帧头之后,通过解读标识符来确定自己是否应该对当前通讯做出响应、做出何种响应。基于这种报文滤波方式,LIN可实现多种数据传输模式,且一个报文帧可以同时被多个节点接收利用。 LIN总线物理层采用单线连接,两个电控单元间的最大传输距离为40m。其总线驱动器和接收器的规范遵从改进的ISO 9141 单线标准。基于SCI/UART( 通用异步收发接口的单总线串行通信)协议;目前几乎所有的微控制器芯片上都有SCI/UART接口。低传输速率、小于20kb/s、采用NRZ编码。
LIN总线在汽车中的应用如下图所示。
CAN总线 CAN(Controller Area Network)即控制器局域网,可以归属于工业现场总线的范畴,通常称为CAN bus,即CAN总线,是目前国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。 CAN 最初出现在汽车工业中,80年代由德国Bosch公司最先提出。最初动机是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯,减少不断增加的信号线。 CAN总线是一种串行数据通信协议,其通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。 CAN总线的工作原理可由下面两图来说明。
总结下,当一个节点要向其它节点发送数据时,该节点的CPU 将要发送的数据和自己的标识符传送给本节点的CAN芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时,转为发送报文状态。CAN 芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时,网上的其它节点处于接收状态。每个处于接收状态的节点对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。 CAN总线的结构是这样的。
CAN总线的优点很多:
通信速率最高可达1MB/s(此时距离最长40m)。
节点数实际可达110个。
采用短帧结构,每一帧的有效字节数为8个。
每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,数据出错率极低。
通信介质可采用双绞线,同轴电缆和光导纤维,一般采用廉价的双绞线即可,无特殊要求。
节点在错误严重的情况下,具有自动关闭总线的功能,切断它与总线的联系,以使总线上的其他操作不受影响。
FlexRay总线 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,专为车内联网而设计,采用基于时间触发机制,具有高带宽、容错性能好等特点,在实时性、可靠性和灵活性方面具有一定的优势。 FlexRay总线数据收发采取时间触发和事件触发的方式。利用时间触发通信时,网络中的各个节点都预先知道彼此将要进行通信的时间,接收器提前知道报文到达的时间,报文在总线上的时间可以预测出来。即便行车环境恶劣多变,干扰了系统传输,FlexRay协议也可以确保将信息延迟和抖动降至最低,尽可能保持传输的同步与可预测。这对需要持续及高速性能的应用(如线控刹车、线控转向等)来说,是非常重要的。 它采用了周期通信的方式,一个通信周期可以划分为静态部分、动态部分、特征窗和网络空闲时间4个部分。静态部分和动态部分用来传输总线数据,即FlexRay报文。特征窗用来发送唤醒特征符和媒介访问检测特征符。网络空闲时间用来实现分布式的时钟同步和节点参数的初始化。 FlexRay具有高速、可靠及安全的特点.FlexRay在物理上通过两条分开的总线通信,每一条的数据速率是10MBit/s。FlexRay还能够提供很多网络所不具有的可靠性特点。尤其是FlexRay具备的冗余通信能力可实现通过硬件完全复制网络配置,并进行进度监测。FlexRay同时提供灵活的配置,可支持各种拓扑,如总线、星型和混合拓扑。FlexRay本身不能确保系统安全,但它具备大量功能,可以支持以安全为导向的系统(如线控系统)的设计。
宝马公司在07款X5系列车型的电子控制减震器系统中首次应用了FlexRay技术。此款车采用基于飞思卡尔的微控制器和恩智浦的收发器,可以监视有关车辆速度、纵向和横向加速度、方向盘角度、车身和轮胎加速度及行驶高度的数据,实现了更好的乘坐舒适性以及驾驶时的安全性和高速响应性,此外还将施加给轮胎的负荷变动以及底盘的振动均减至最小。 MOST总线
MOST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。MOST表示“多媒体传输系统”。
MOST总线利用光脉冲传输数据。MOST总线采用环形结构。在环形总线内只能朝着一个方向传输数据。
MOST的传输技术近似于公众交换式电话网络(PublicSwitchedTelephoneNetwork;PSTN),有着数据信道(DataChannel)与控制信道(ControlChannel)的设计定义,控制信道即用来设定如何使用与收发数据信道。一旦设定完成,资料就会持续地从发送处流向接收处,过程中不用再有进一步的封包处理程序,将运作机制如此设计,最适合用于实时性音讯、视讯串流传输。
MOST在制订上完全合乎ISO/OSI的7层数据通讯协议参考模型,而在网线连接上MOST采用环状拓朴,不过在更具严苛要求的传控应用上,MOST也允许改采星状(亦称放射状)或双环状的连接组态,此外每套MOST传控网络允许最多达64个的装置(节点)连接。
图 MOST总线的组成
图 MOST总线的控制单元
CAN总线硬件互联系统
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