1．为什么需要总线系统

    现如今，不管是小型车辆还是高级车辆都使用了大量的车内电子装置。可以预见，在未来几年内电子组件的数量会明显增加。无论是立法机构还是客户都要求进行这种改进。立法机构关注于降低废气排放和燃油消耗，而客户则希望不断改善驾驶舒适性和安全性。

    在很早以前车辆就已经使用了能够满足这些要求的控制单元。例如，数字式发动机电子系统和安全气囊系统就采用了控制单元。由此实现的复杂功能必然要求控制单元之间进行数据交换。通常情况下，通过信号线路传输数据，但由于控制单元的功能越来越复杂，只能以更高的成本实现这种数据传输方式。各个控制单元原本独立的处理过程通过各种总线系统相互联系起来。也就是说，对所有处理过程进行分配、在整个车载网络系统内完成处理过程，并使这些过程共同发挥作用，从而增加了车载网络内的数据交换。此外，通过这种交换方式还能执行很多新功能。其结果是带来了更高的安全性和舒适性，而过去使用的车载网络已无法实现这些要求。宝马车总线系统在世界各国车型中的应用较为典型，引领总线技术的发展，本文将重点对宝马车总线系统进行介绍。

2．过去使用车辆线路的局限性

    由于布线成本提高、生产成本提高、车内空间要求提高、组件构造难以控制以及整个系统可靠性下降等原因，车辆电气化进程收到了限制。为了尽可能地减少这些不利因素，汽车上开始广泛使用新一代车载网络系统（在下文中将该网络系统称为总线系统）。

    总线系统可通过“串行接口”将车内各个控制单元进行联网，其具有下列作用：

    （1）提高整个系统的可靠性；

    （2）降低布线成本；

    （3）减少各种电缆数量；

    （4）减小电缆束横截面；

    （5）灵活布线；

    （6）多重使用传感器；

    （7）能够传输复杂数据；

    （8）进行系统变更时更具灵活性；

    （9）随时能够扩展数据范围；

    （10）为客户实现新型功能；

（11）有效诊断及降低硬件成本。

 

1．模拟信号

    “模拟”这个概念来源于希腊语（Analogos），表示“类似于”。模拟显示数据（信息）是指通过直接与数据成比例的连续变化物理量进行表示。

    模拟信号（图1）的特点是，它可以采用0～100％之间的任意值。因此模拟信号电压（或电流）的变化方式是连续的，如指针式测量仪表、水银温度计、指针式时钟等。不完全相同。这是由于下列干扰因素造成的：

    （1）导线（电缆）长度；

    （2）导线的线性电阻；

    （3）无线电波；

    （4）移动无线电信号。

    出于安全技术的原因，在车辆应用方面不会通过模拟方式传输信息。此外，电压变化太小则无法显示出可靠值（ABS、安全气囊、发动机管理系统等）。

2．数字信号

    “数字”这个概念来源于拉丁语“Digitus”，表示手指或脚趾，其本意是指可以用几根手指算清的所有事务，或者更确切地说，“数字”就是可以分解为各自独立的事务。

    数字表示方式就是以数字形式表示不断变化的物理量。尤其在计算机内，所有数据都以“0”和“1”的序列形式表示出来（二进制）。因此，“数字”是“模拟”的对立形式。数字信号的变化规律如图2所示。