在傳統(tǒng)的汽車中，電氣信號的連接是通過線束實現(xiàn)的。隨著汽車中電子部件數(shù)量的增加，線束與配套接插件的數(shù)量也在成倍上升。在1955年平均一輛汽車所用線束的總長度為45米，而到了2002年，平均一輛汽車所用線束的總長度卻達(dá)到了4千米。線束的增加不但占據(jù)了車內(nèi)的有效空間、增加了裝配和維修的難度、提高了整車成本，而且妨礙整車可靠性的提高。這無形中使汽車研發(fā)進(jìn)入了這樣一個怪圈：為了提高汽車的性能而增加汽車電器，汽車電器的增加導(dǎo)致線束的增加，而線束的增加又妨礙了汽車可靠性的進(jìn)一步提高。
隨著電子技術(shù)在汽車中的拓展，特別是在上個世紀(jì)80年代以后，MCU/MPU在汽車中得到了廣泛應(yīng)用，也出現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)通訊的車載網(wǎng)絡(luò)，這為提高汽車性能和減少線束數(shù)量提供了有效的解決途徑。
在各種數(shù)據(jù)通信方式中最常見的是UART，因此最早的車載網(wǎng)絡(luò)是在UART的基礎(chǔ)上建立的。比如通用汽車的E&C、克萊斯勒的CCD、褔特的ACP、豐田的BENA等等。UART在汽車中的成功應(yīng)用，標(biāo)志著汽車電子開始走向成熟，并逐步邁向網(wǎng)絡(luò)化。
英國Luton大學(xué)Yong Yue博士曾比較了不同時代、但車型類似的汽車所采用的線束及相關(guān)接插件的使用情況。1975年-1996年的數(shù)據(jù)顯示出隨著ECU(電子系統(tǒng)控制單元)的增加，線束和接插件的數(shù)量也會相應(yīng)增加;1998-2002年的數(shù)據(jù)卻揭示了另一種現(xiàn)象，2002下線的Epsilon共有34個ECU，但它所使用的線束數(shù)量、總長度、總重量，以及接插件的數(shù)量卻比1998年下線只有29個ECU的Omega明顯減少。而從上個世紀(jì)90年代到現(xiàn)在，正是車載網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)電氣信號線束的過渡時代。
高速的汽車總線：CAN
由于汽車對電子部件在可靠性、工作溫度、成本等方面的特殊要求，通用MCU/MPU集成的UART逐漸不能適應(yīng)汽車發(fā)展的要求。于是在上個世紀(jì)80年代初，開始了研制適用汽車內(nèi)部信息交互的專用通信方式。
在各種車用總線中，全球第二大汽車電子OEM博世公司(Bosch)推出的CAN(控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò))總線具有突出的可靠性、實時性和靈活性，因而得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)同，并在1993年正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)Strategy Analytics公司統(tǒng)計，2001年用在汽車上的CAN節(jié)點數(shù)目超過1億個。
為了調(diào)查汽車總線在中國的實際應(yīng)用情況，筆者曾在2003年12月到北京車市現(xiàn)場統(tǒng)計了當(dāng)時售價在8萬～20萬人民幣之間的轎車采用總線技術(shù)的情況(表3)。盡管統(tǒng)計不完全，但表3所列出的車型己超過了2002年～2003年兩年新下線，價格在8～20萬之間車型的40%以上。汽車總線在中國生產(chǎn)的普及性轎車中所占的比重如此之大，說明總線技術(shù)在轎車中己經(jīng)很成熟，而不再是高檔轎車的獨享技術(shù)。而賽弗CC6?50BY采用了CAN總線，進(jìn)一步說明汽車總線技術(shù)已開始溶入中國自有品牌的轎車當(dāng)中。同時表3還說明CAN總線己成為普及性轎車的主流總線技術(shù)。
當(dāng)然，CAN總線技術(shù)也在不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的CAN是基于事件觸發(fā)的，信息傳輸時間的不確定性和優(yōu)先級反轉(zhuǎn)是它固有的缺陷。當(dāng)總線上傳輸消息密度較小時，這些缺陷對系統(tǒng)的實時性影響較小;但隨著在總線上傳輸消息密度的增加，系統(tǒng)實時性能會急劇下降。為了滿足汽車控制對實時性和傳輸消息密度不斷增長的需要，改善CAN總線的實時性能非常必要。于是，傳統(tǒng)CAN與時間觸發(fā)機(jī)制相結(jié)合產(chǎn)生了TTCAN(Time-Triggered CAN)，ISO118?8-4己包含了TTCAN。
TTCAN總線和傳統(tǒng)CAN總線系統(tǒng)的區(qū)別是：總線上不同的消息定義了不同的時間槽(Timer Slot)。在同一時間槽內(nèi)，總線上只能有一條消息傳輸，這樣避免了總線仲裁，也保證了消息的實時性。對于非周期信息，在TTCAN中有一個名為仲裁槽的時間槽，非周期性消息在仲裁時間槽內(nèi)，采用傳統(tǒng)CAN優(yōu)先級仲裁方式傳輸。
TTCAN系統(tǒng)需要全局時間同步，但采用傳統(tǒng)CAN控制器很難實現(xiàn)TTCAN，因此新推出的CAN控制器，如：Microchip的MCP2515就增加了與TTCAN相關(guān)的硬件資源，它們在軟件配合下就能實現(xiàn)TTCAN。作者在2004年1月至2004年6月的工作計劃就是開發(fā)TTCAN的測試平臺，為進(jìn)一步開展CAN實時性分析作好準(zhǔn)備。
成本有效的低速串行總線：LIN
以CAN為代表的總線技術(shù)在汽車的應(yīng)用不但減少了線束，也提高了汽車的可靠性。隨著電子與信息技術(shù)在汽車中的持續(xù)滲透，車用電器的電子化使CAN及UART都不能滿足汽車制造業(yè)對成本的苛刻追求。從1998年開始由寶馬、Volvo、奧迪、VW、戴姆勒-克萊斯勒、摩托羅拉和 VCT等7家汽車和IC公司共同開發(fā)能滿足車身電子要求的低成本串行總線技術(shù)，該技術(shù)在2000年2月2日完成開發(fā)，它就是LIN(Local Interconnect Network)。
實際上，LIN是基于UART的，它采用了主從單線方式傳輸，最高波特率為20Kbit/s。LIN的最大優(yōu)勢是低成本，它對總線上各節(jié)點的時基要求很低。LIN雖然基于UART，它與UART的最大區(qū)別在于對各節(jié)點波特率誤差的容忍度：UART要求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸兩個節(jié)點波特率誤差不大于±4%;LIN總線只要求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸兩個節(jié)點波特率誤差不大于±15%。±15%的波特率誤差容忍度決定了節(jié)點上的MCU可以不用精度高、價格也相對較高的石英晶體，而采用穩(wěn)定度很差但價格十分低廉的RC電路來提供時鐘。
由于LIN價格低廉，因此它可將MCU嵌入到車身零部件中，使其成為具備網(wǎng)絡(luò)功能智能零部件(Smart Parts)從而進(jìn)一步減少線束、降低成本。
