1  前言

随着汽车电子技术及网络技术的不断发展，人们对汽车安全性、可靠性的要求也越来越高，为了解决由汽车电子元器件的增加而带来的通信问题，这就要求采用一种高速、多路、共享的汽车通信网络。

目前，已经开发出多种总线，如CAN（Controller Area Network）控制器局域网[1]，LIN（Local Interconnect Network）局域互联网[2]，FlexRay，Most等。但CAN和LIN构成目前汽车上最广泛的总线形式。

2  CAN总线介绍

20世纪80年代末，德国博世公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发了一种串行通信协议CAN[1]，并使其成为国际标准（ISO11898）。到目前为止，世界上已拥有20多家CAN总线控制器芯片生产商，110多种CAN总线协议控制器芯片和集成CAN总线协议控制器的微控制器芯片。

CAN总线由于采用了独特的设计和新的技术，与一般的通信总线相比，它具有突出的可靠性、实时性和灵活性。CAN采用多主工作方式，成本低，且具有极高的总线利用率；CAN总线具有可靠的错误处理和检错机制，采用短帧结构，传输时间短，受干扰的概率低；采用非破坏性总线仲裁技术，节点在错误严重的情况下具有自动退出功能。

3  LIN总线介绍

1998年，Audi、Motorola、BMW、DaimlerChrysler 、VCT、Volvo和Volkswagen七家公司联合提出了新型A类总线[3-5]——LIN（Local Interconnect Network）。LIN是一种低成本短距离的低速网络，它旨在传送开关设置和传感器输入等状态的变化，并对这种变化做出响应，因此它只适用于对传送时间要求不高的低速事件，并不适用于发动机控制等高速事件。

LIN总线有其独特的特点，它成本低，基于通用的UART/SCI接口；LIN的传输速率可高达20Kb/s，总线长度最大可以达到40m；采用单主多从模式，不需要总线仲裁；在从节点中不需要晶体振荡器和陶瓷振荡器时钟就能实现自同步：可预先计算确定性信号的传播时间；无需改变LIN从节点的硬件和软件就可以在网络上增加或删除节点等。

3整车系统通信网络设计

整车系统通信网络以CAN总线为主，LIN总线为辅，CAN和LIN在汽车通信网络中相互结合应用共同构架汽车整车系统通信网络。汽车上各个控制系统对网络信息的传输延迟比较敏感，如发动机控制、变速箱控制、安全气囊控制、ASR/ABS/ESP控制、牵引力控制等对网络信息传输的实时性要求较高，需要采用高速CAN总线，其传输速率高达500kbps～1Mbps；空调控制、仪表控制、雨刷控制、照明控制、门窗控制等需要采用低速LIN总线，其传输速率为20kbps。低速LIN总线对信息传输的实时性要求不高，但子系统数量较多，将这些低速子系统与高速子系统分开，有利于保证高速子系统的实时性，同时还可以降低成本。基于上述考虑，汽车整车CAN/LIN总线网络拓扑结构图如图1所示。

CAN和LIN总线相互独立，通过主控制器（CAN/LIN网关）进行数据共享和数据交换。主控制器也是整车管理系统的核心，它的主要功能就是分析处理各种信息并发出指令，还起到协调汽车各个控制单元及电器设备工作的作用。

4 系统软硬件设计

4.1  CAN/LIN接口设计

CAN/LIN网络中有很多的CAN节点和LIN节点，它们通过一个CAN/LIN接口网关实现CAN/LIN网络之间的数据通信。CAN/LIN总线接口设计如图2所示，通过CAN/LIN总线的接口，CAN、LIN数据通过中央控制器可以相互转换，当LIN数据帧需要传输到CAN网络时，控制器网关收到LIN总线数据帧后就会将LIN标志符转换成CAN标志符，这样数据就从LIN总线传输到了CAN总线，反之数据也可以从CAN总线传输到LIN总线。

图2 汽车CAN/LIN总线网络拓扑结构图