庖丁解车:关于LIN总线技术之车身网络控制系统(二)

二喵说车 2019-06-23 22:18:43 显示图片

庖丁解车:关于LIN总线技术之车身网络控制系统(二)



上一篇小编主要介绍了关于LIN总线技术之汽车电子概述,这一篇小编主要介绍车身网络的拓扑结构。

   众所周知,在早期的汽车网络中节点数量并不是很多,通常情况下一般为4到5个左右,主要由控制器和显示设备组成,这个时期的汽车网络节点结构大多数采用单总线形式,所有的节点都在同一个传输上,通过合适的仲裁机构就可以实现多路传输。随着时代的发展,科技的不断进步,汽车网络上的节点也越来越多,通讯量不断增大,节点间对通讯功能的要求也也来越高。与此同时节点在汽车内分布的范围也越来越广泛,显而易见,单一的总线网络布局结构明显不能满足车内通讯,主要体现在以下几点:

 带宽难以满足通讯负载的要求:汽车网络中所有节点的消息都在同一媒质上传输,节点的增多使得媒质上越来越“拥挤”

 通信效率降低:汽车网络上所有的节点都链接在同一媒质上,但是很多节点之间其实并不需要或者很少需要通信,那么这样就浪费系统的资源,使得通讯的效率变得很差。

 实时性降低:汽车网络中的某些节点对于通信的实时性其实要求很高,当所有节点都连接到同一媒质上时,必定导致资源的紧张,大家相互竞争,恶性循环。即使有适合的仲裁策略,也难以避免优先级最高的消息不回被延迟。

 性能价格比降低:不同的通信节点对于通信的要求是不一样的,有很大的差异性。如果将所有的通信节点都连接到一个媒质上,那么问题来了。如果这样,汽车网络必须满足对性能要求的最高节点。那么这样则将必定造成很大的浪费,降低了整个网络的性能价格比。

 距离-性能矛盾:汽车网络节点分布很广泛,要将这些节点连接到同一媒质上,那么必然会带来距离-性能矛盾,对于高速通信来说亦是这样。因为在高速通信情况下,我们不能忽视距离带来的传输延时

针对这些问题,近年来汽车网络多数会采用较为复杂的网络结构。针对通信负载、效率的实时性的问题,网络上的节点经过了精心的策划,分别连接到不同的网络段中,对通讯性能要求一样或者相近的且功能密切相关的节点安排在同一网络段,以总线连接,网段之间以网关连接这样就有效地避免了资源浪费;针对性能价格比的问题,产生了面向不同类型节点的多种总线技术标准,节点可以合适的方式连接在网络中;针对距离-性能矛盾,近年来出现了“子总线”的概念,用类似接入网/骨干网的两层结构组织网络,一些物理上分布接近的节点先通过子总线连接成本地网,本地网再通过网关接入到速率较高的控制器网络。


目前有两种最基本的网络结构,分别是并列结构和分层结构,它们各自适用于不同的网络特性。

并列结构 

并列结构适合连接功能相对独立的网段,在这种网络结构中,不同网段之间的信息交换一般较少,网段间的信息交换通过网关实现,图 1.1 是一个典型的并列结构。

图1.1 CAN、LIN总线的整车通信网络

并列式网络结构主要的特点是:

1) 同一子集的节点以总线方式连接;

2) 不同总线之间通过专门的网关连接;

3) 不同总线上设备之间是互相通信的关系。

分层结构

分层结构是随着近年来“子总线”的出现而出现的,它适合连接子网和控制器网络,在这种结构下,功能相对简单的传感器/执行器先被连接至本地子网络,再通过网关连接到控制器网络上。图 1.2 是一个分层结构的典型应用。这种结构主要的特点是:

 

图1.2门控模块网络框图

1) 同一子集的节点以总线方式连接;

2) 通过网关实现下层总线和上层总线之间的信息交换;

3) 网络管理功能集成在网关中实现;

4) 网关与下层总线上的节点之间通常是主从关系,从节点不能主动进行通信,而只有在主节点要求时才可以进行。


【庖丁解车】栏目,是二喵专门请的一众造车专家写的内容,很多东西相对比较晦涩难懂,专业性也较高,不过确是可以从另一方面帮助网友了解车子。本文是系列的第二章。