国内常用汽车总线（车内通信技术大盘点总线通信与无线通信那些事儿）

本文主要与大家分享一些汽车通信技术的科普知识，希望对大家能有所帮助。

总线通信

通讯协议将汽车内部的各个ECU节点联结起来，从而形成一个汽车内部的局域网络。节点根据自身的传感器信息以及总线上的信息，完成预定的控制功能和动作，如电机启停等，节点之间的通讯通过总线来实现。每个节点一般由MCU(或DSP等)、接口电路、总路线控制器、总线驱动器等构成。

CAN

CAN（Controller Area Network）全称为“控制器局域网”，是1983年德国BOSCH公司研发的一种共享式双线串行通信总线，最高传输速率为1MBit/s，具有非破坏性仲裁，分布式实时控制，可靠的错误处理和检测机制等特性。并且ISO标准化组织将CAN通信进行了标准化，因此，目前CAN网络是车载通信的主干网。CAN网络的优势是成本低，可靠性高，可以用于汽车动力系统、底盘和车身电子领域。不足之处是CAN总线属于共享式总线，通信速率相对较低，不能满足汽车总线带宽日益增加的需求。

CAN FD

CAN FD（CAN with Flexible Data-Rate）是BOSCH公司2011年发布的CAN替代总线，在继承了CAN总线的绝大多数特性的同时，弥补了CAN总线在带宽和数据长度的不足，将数据位最大的字节数提高至64字节，最高通讯速率可达8MBit/s甚至更高，显著提高了通信速率，降低总线负载。CAN FD可以兼容传统CAN网络，因此，目前车内的控制网络正逐步的由CAN网络向CAN FD网络迁徙。

LIN

你可能要问，不都有CAN总线了吗？这个LIN又是干啥的！其实很简单，就是因为CAN总线太贵了！车上处处都用CAN总线的话，那整车的总线架构成本会变得很高！比如一些车身电子配件（如车窗、后视镜、大灯、车锁等），我们不需要报文像CAN总线上传输的那样“高速”，各大厂商脑门一拍就研究出了这个LIN总线。

LIN（Local Interconnect Network）通信技术于2001年运用于汽车工业，作为CAN网络的一种补充，也属于一种低成本的串行总线技术，LIN总线网络采用单主多从的模式架构，使用单信号线进行传输，主、从节点间的通信有具体的规则，只有主节点需要，从节点才能发送信息，不需要总线仲裁。LIN总线最主要的优势在于相比CAN总线更为低廉的成本，带宽仅有不到20Kbps，多应用于带宽要求不高的系统。

Flex Ray

Flex Ray于2005年应用于汽车领域，是继CAN和LIN之后的新一代汽车控制总线技术，同样属于共享式总线技术，带宽可达10Mbps，是一种具备时间可确定性的、分布式时钟同步的、故障容错的总线标准。Flex Ray的主要优势在于相比CAN总线具有较高的带宽，可以满足汽车关键应用的要求，但是同样作为共享式总线技术，其成本却很高，仅适用于豪华车中的线控系统（如悬挂控制、换挡控制、刹车控制、转向控制等）。

MOST

MOST（Media Oriented Systems Transport）是由德国MOST合作组于2001年制定的一个针对汽车领域的多媒体应用通信标准，以解决传统总线不适用于汽车娱乐信息传输的不足。由于MOST通信物理层使用的是光纤传输，采用环形网络拓扑结构，其线束质量轻、抗干扰性强、带宽高、信号衰减少，最新的MOST-150标准速率可达150MBit/s，可同时传输音像流数据、文本数据等。目前，MOST的带宽性能能够满足汽车的需求，但是它的扩展性差，技术开发周期长，专利技术成本昂贵，难以得到普及，也仅仅应用于中高端车中。

LVDS

LVDS（Low Voltage Differential Signaling）虽然不是专门为汽车领域设计的，但是它相比于MOST技术有着更低的成本，且最高带宽可达655MBit/s，是一种低压差分高速信号标准，受到众多普通厂商的青睐，被视为MOST技术的替代产品。但是LVDS技术也有比较严重的缺陷，为了满足汽车严格的电磁兼容（EMC）、电磁干扰（EMI）等要求，它的传输线缆增加了较厚的传输屏蔽层，增加了车重，并且在传输协议上，LVDS属于点对点的图像传输技术，每个接口只能有一个摄像头或者一个视频输出口，严重限制了扩展功能。

TTP/C

TTP/C协议是一种基于TTA架构定义的高速、无主机、双余度、分布式、多点串行、硬实时容错总线规范。C是指该协议满足SAE（美国汽车工程师协会）的C类标准。该协议的主要目标是为分布式应用提供一个便于集成和分割的高可靠一致性通用计算平台，简化分布式系统的设计、测试和集成，降低全寿命周期成本。TTP/C协议具有严格的时间确定性和完备的容错策略，十分适合作为航空、汽车、铁路等安全关键领域的通用底层解决方案。

以太网（Ethernet）

以太网，准确的说是车载以太网，是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术，与传统以太网使用4层非屏蔽双绞线电缆不同，车载以太网在单对非屏蔽双绞线上可实现100Mbit/s，甚至1Gbit/s的传输速率，同时还满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。车载以太网同时支持AVB、TCP/IP、DOIP、SOME/IP等多种协议或应用形式。

AVB是对传统以太网功能的扩展，通过增加精确时钟同步、带宽预留等协议增强传统以太网音视频传输的实时性，是极具发展潜力的网络音视频实时传输技术；SOME/IP则规定了车载摄像头应用的视频通信接口要求，可应用于车载摄像头领域，并通过API实现驾驶辅助摄像头的模式控制。

几种总线技术的对比

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无线通信

无线通信是指仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式，无线通信的实现方式有很多种，如：无线电、广播、蜂窝式网络（1G、2G、3G、4G、5G）、短距离点对点通讯（遥控、DSRC…）、无线感测网络（ZigBee、Bluetooth…）、无线局域网（WLAN、WiFi）等。

汽车上的无线通信技术（LTE、WiFi、BT、NFC、ETC、5G、C-V2X），在汽车上都有什么用途？

LTE

LTE（Long Term Evolution）中文名叫通用移动通信技术的长期演进，名字有点长，简单来说就是3G与4G技术之间的过渡，是蜂窝式网络中的一种。该技术主要有TDD（Time DiVision Duplexing，时分双工系统）和FDD（Frequency DiVision Duplexing，频分双双工）两种主流制式，FDD-LTE在国际中应用广泛，而我国比较常见的是TD-LTE。

LTE技术在汽车上主要用于TBOX（车载终端），这也是汽车上唯一一个能远距离通信的零部件（基本上无距离限制，手机能打电话的地方，它都能够通信），正是它的存在，汽车上才有了紧急呼叫、远程语音播报、远程启动空调等功能。你可以把TBOX理解为一个手机，它内部有通讯模组（3G、4G、5G），有一张SIM卡。

因此，LTE是一切远距离通信的基础。

WiFi

WiFi谁都听过，你随便问一个跳广场舞的大妈，她都知道。但实际上，我们可以了解的稍微深入一点，不能太肤浅。

WiFi英文全称是Wireless Fidelity，属于无线局域网的范畴。以前通过网线连接电脑，现在则是一个无线路由器，这个路由器会发出无线电波，它覆盖到的有效范围内，电脑/手机都可以上网。

（以上图片来自太平洋电脑网）

WiFi的覆盖范围大概是100米，这个在局域网里还算比较广的。它的传输速度也非常快，可以达到54Mbps。此外，它不需要布线，这个很适合移动办公。

在汽车领域，一般车机和TBOX这两个零部件会带WiFi模块，便于车上的乘客用手机连接WiFi上网。但实际上，随着手机流量越来越便宜，车主或乘客也不会去使用车上的WiFi热点，自己手机流量都用不完呢！此外，有些主机厂会基于WiFi给TBOX刷写程序或传输TBOX本地日志，这对售后人员排查车辆问题会很便捷。

BT

提起BT（Bluetooth），你首先想到了蓝牙，这不完全正确。蓝牙4.0、经典蓝牙、BT、BLE是什么关系？

蓝牙4.0标准是2012年推出的，相比于3.0版本，它更省电、成本更低、3ms低延迟、具有超长有效连接距离和AES-128加密等。

蓝牙4.0实际上包含了两个标准：经典蓝牙部分（Classic Bluetooth）和低功耗蓝牙部分（Bluetooth LowEnergy），这两个部分适用于不同的应用或者应用条件。BT一般指的就是经典蓝牙，而低功耗蓝牙通常被称作BLE，因此，当我们说某设备支持蓝牙4.0时，还得进一步确认设备是支持BT单模、BLE单模还是BT和BLE都支持的双模。

经典蓝牙BT又可细分为传统蓝牙和高速蓝牙模块。传统蓝牙是2004年推出的，正是智能手机爆发的一年；高速蓝牙是2009年推出，速率提高到了约24Mbps，是传统蓝牙模块的8倍。传统蓝牙有3个功率级别，Class1、Class2、Class3，分别支持100m、10m、1m的传输距离。当然，功率随距离的增大而增加，所以也不是传输距离越长越好，要看具体的使用场景。

低功耗蓝牙BLE采用非常快速的连接方式，平时处于“非连接”状态，链路两端相互之间只是知晓对方，只有在业务触发时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路，每次最多传输20字节。

这么多蓝牙，该如何选型呢？

经典蓝牙：传声音（蓝牙耳机、蓝牙音箱）、传大量数据（把蓝牙当作一个无线串口使用）。

BLE蓝牙：耗电低、数据量小（无线鼠标、共享单车锁、心跳带等）；手机和智能硬件。

汽车上带有蓝牙的两个常见零部件仍然是车机和TBOX。车机上主要用于蓝牙音乐，有些车配置较低，没有4G流量，司机无法听在线音乐，只能将手机用蓝牙连接至车机，然后通过车机播放手机上的音乐。而TBOX上的蓝牙，则可实现远程寻车或解闭门锁，通常是在地下车库，无4G网络，这个时候，手机可以通过连接TBOX的蓝牙，将指令发送给TBOX，再由TBOX发给其他车内ECU（PEPS、BCM等），进行远控。当有4G网络时，远控一般无需用蓝牙，直接走4G网络远控即可。

NFC

NFC（Near Field Communication）是一种近场通信技术，使用了该技术的设备（如手机），可以在彼此靠近的情况下进行数据交换。

这种技术实际上是由非接触式射频识别（RFID）及互连互通技术整合后演变而来，其在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能，基于移动终端实现移动支付、门禁等应用场景。

NFC的通信距离一般在10cm以内，传输速度有106Kbit/s、212Kbit/s和424Kbit/s三种。

高端一点的汽车使用NFC技术后，你可能无需带车钥匙，手机就可以当车钥匙了。用手机开车门，启动车辆将很常见。

ETC

ETC（Electronic Toll Collection）中文名是全自动电子收费系统，在汽车上已经很普遍了，说到底，它也是近场通信技术中的一种，ETC的通信距离一般在10m左右。

5G与C-V2X

5G（5th Generation MobileCommunication Technology）是第五代移动通信技术，你只要知道它相比于4G具有高速率、低时延和大连接的特点就行了。

5G技术出来快2年了，但一直没有找到好的应用场景。我们的手机之前用的是4G，换成5G后，也没啥特别的感觉，因为用4G手机看视频已经很流畅了，5G的低延时在手机领域更是无用武之地。

实际上，行业内一直有个观点，就是5G技术将在汽车领域得到大发展。我们可以利用5G网络大带宽、低时延和高可靠的特性实现远程驾驶、车辆编队等应用场景。

C-V2X（Cellular Vehicle-to-Everything）是基于蜂窝网络的车用无线通信技术，主要分为四大类：V2V（Vehicle to Vehicle，车与车）、V2I（Vehicle to Infrastructure，车与路边设施）、V2P（Vehicle to Pedestrian，车与人）、V2N（Vehicle to Network，车与云）。

《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用层数据交互标准》第一阶段定义的17个应用场景（前方碰撞预警、高度优先车辆让行、智能车邻近场域支付等），以及第二阶段定义的12个应用场景（感知数据共享、协作式变道、协作式车辆编队管理等）都是基于V2X技术。

在此要说明一点，V2X通信的主流技术其实有两种：DSRC（Dedicated Short Range Communication，专用短程通信）和C-V2X（基于蜂窝移动通信系统）。DSRC出现的更早，早期一直是美国推崇的，但C-V2X后来居上，它有更远的通信距离、更高的可靠性，部署成本低，兼容性高，因此在我国得到了很大推广。

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