电子技术为解决汽车所面临的诸多问题提供了最佳方案。汽车电子化是现代汽车发展的重要标志。随着信息技术的发展, 汽车已经逐步进入电脑控制时代。从电控喷油、电子点火、自动变速到ABS、电子转向助力，从巡航自控，到通信导航、移动办公、车载娱乐等，汽车电子系统在整车中所占的比重正逐年增大，其成本在汽车整车成本中所占比例也正逐步提高。所有汽车创新的80%以上、以及高端汽车总体制造成本的23%都来自汽车电子。汽车电子对提高汽车的动力性、经济性、安全性，改善汽车行驶稳定性和舒适性，对推动汽车工业以及电子工业的技术发展具有重要作用。
汽车电子始于上世纪五十年代的电子管收音机，六十年代有了电控喷油与变速器电子控制装置，七十年代出现了电子点火、电子控制防抱死制动系统；八十年代已初步形成汽车电子控制技术，出现了微机控制的汽车仪表系统，到九十年代美国通用、福特等公司生产的汽车全部采用电控汽油喷射，标志着汽车电子控制技术已走向成熟。而现代汽车电子发展的重要方向是将计算机、控制、通信、电子传感器等技术融入汽车，使汽车由传统意义上的机械产品向机电一体化、向自动化、网络化、智能化的高新技术方向发展。现在汽车上已装有上百个各类传感器，某些高端汽车上单台车使用的CPU个数已达到几十甚至上百个。在使汽车更加自动化的基础上，开始着手解决汽车与社会融为一体的相关问题，因而使得网络在汽车电子系统中的地位与作用日渐突出。
当汽车内部电子设备之间采用传统的一对一连线方式时，电子设备的数量增加将导致连线大幅度增长。有资料表明，1955年汽车制造中的连线长度是45米，而今天高端车内的接线已经超过了4000米。连线增加致使车辆重量随之增加，并削弱车辆性能。为适应汽车电子设备迅速增加的应用需要，汽车电子网络应运而生。
在汽车电子网络中，各电子设备之间采用数字式串行通信，一对总线上挂接多个设备。这种网络连接方式可以节省大量线缆，简化车内连线，有资料表明，一台宝马车仅由于4个车门采用网络式接线，便可在增加功能的同时使车辆重量减少15公斤。同时还能使车内的电子设备在分布式应用中共享信息与资源。
汽车电子网络不仅只改变电子设备间点对点的连线方式，而且正在改变着汽车部件。分布式电子系统一旦真正替代了机械与液压系统，将使汽车部件及其工作方式发生重要变化。车辆将变得更轻。更便宜、更安全、更节能。发展。汽车电子网络已经成为支撑汽车上测量、控制、通信、娱乐、办公设备运行的重要工具。
2． 汽车电子网络的体系结构
汽车电子网络初现于上世纪八十年代。历经近年来的快速发展，已经形成了连接车内传感器、仪表、各部件的电控单元ECU、以及通信、导航、娱乐、移动办公等电子设备的多功能多层次混合网络。图1为汽车电子网络系统的构成示意图。可以看到，它囊括了从低速到高速、从电缆到光纤，从有线到无线，从离散ECU到中央智能控制，从传感、显示到操作，从车载娱乐到通信、导航的复杂网络系统。
该系统以IEEE1394b作为汽车内部的高速主干网段，其传输速率最高可达千兆位。车内的数据库、人机界面、计算机、导航系统等要求信息交换量大的电子设备都可以成为该网段的成员。1394b网段的一侧通过网关连接到汽车的控制网段LIN和CAN，控制网段主要用于连接汽车部件中的传感器、执行器、各类ECU等，属于汽车网络中的低速网段，其典型的传输速率只有20K、125K、250Kbps；1394b网段的另一侧通过网关连接到汽车内部面向多媒体的网段MOST，其传输速率为25Mbps。主要用于连接车载娱乐系统中CD、DVD一类的音频视频设备。此外1394b网段还可通过蓝牙无线网关，以短距离无线通信的方式，与车内的蓝牙设备通信。汽车作为交通工具，还可通过远距离无线通信的方式，如借助全球移动通信系统GSM，解决其移动中与社会沟通信息的需要。
图1. 汽车电子网络系统的构成示意图
3． 汽车电子网络技术简介
下面简要介绍几种用于汽车电子的网络技术。
3．1 IDB( Intelligent Transportation Systems Data Bus) IDB即智能交通系统数据总线。其主要技术特色是致力于汽车电子部件的即插即用，无需针对对不同构造重新设计产品。智能交通系统数据总线由世界范围的汽车制造商组织Automotive Multimedia Interface Collaboration, 负责制定这个规范, 以支持如数字收音机、数字电视、车载电话、PC机和导航系统等高带宽设备。该规范首先认可IDB-C（CAN）作为低速网络，其音频总线可选，并选择了MOST和IDB-1394b作为高速网。而IDB-1394b正是基于IEEE1394标准。
IEEE1394b是车内信息与音视娱乐设施的总线解决方案，它采用光纤或非屏蔽的5类双绞线电缆作为网络的传输介质。光纤的优点是可以把电磁干扰降低到最低，而5类双绞线则可以降低节点费用，设计者可以根据应用需要在这两者之间权衡选择。
3．2 LIN （Local Interconnect Network）
LIN是用于连接智能传感器、执行器的低成本串行通信总线。由主要汽车制造商和半导体生产商共同开发。其标准的1.0版本于1999年6月创建，到2000年11月制定了LIN标准版本1.3。 它遵从ISO-9141标准。数据传输速率为20Kbps,这是因电磁干扰原因受限的许多应用可接受的速度。
LIN基于SCI（串行通信接口）/UART（通用异步接收发送）硬件接口。属于低速、单线总线通信系统。从节点可以不带振荡器。它采用单主多从的组织结构和主从式时间触发协议，多节点可同步接收。报文帧的长度在0~8字节之间可选。具有求和校验和检错机制，能判断出网络中的故障节点。在汽车内部构成分布式电子系统，用于汽车座椅、门锁、顶蓬、雨刷、门镜等设备之间的数据传输与操作。
3.3. CAN（Controller Area Network）
ＣＡＮ是控制局域网的简称，是德国Ｂｏｓｃｈ公司在１９８６年为解决现代汽车中众多测量控制部件之间的数据交换而开发的一种串行数据通信总线。已经被列入ISO 国际标准，为ISO11898。今天，CAN已成为多个行业数据通信的主流技术。据有关资料介绍，2000年售出的CAN节点数多达108个。
CAN采用多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，节点不分主从，通信方式灵活。网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求。CAN采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而节省了总线冲突仲裁时间。它通过报文滤波实现点对点、一点对多点及全局广播等方式传送接收数据。
CAN的直接通信距离最远可达10km（速率5kbps以下）；通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)。在汽车电子网络中采用CAN总线时的数据传输速率一般为125K或250Kbps。CAN总线上的节点数主要决定于总线驱动电路，目前可达110个；CAN2.0A的报文标识符可达2032种，而CAN2.0B的报文标识符几乎不受限制。CAN节点具有出错检测、标定和在错误严重情况下的自动关闭输出功能。CAN器件可被置于无任何内部活动的睡眠方式，其通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，汽车网络中的CAN总线大都采用屏蔽双绞线。
CAN属于封装在芯片内的协议，占据ISO/OSI参考模型的物理层数据链路层，已在汽车电子系统中得到广泛应用，已成为欧洲汽车制造业的行业标准。现代汽车越来越多地采用电子装置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控制（ASC）及复杂的抗锁定刹车系统（ABS）等。由于这些控制需检测及交换大量数据，采用硬接信号线的方式不但烦琐、昂贵，而且难以解决问题，而引入CAN通信技术，组成汽车内部网络，可以使上述问题便得到解决。世界上一些著名的汽车制造厂商如BENZ（奔驰）、BMW（宝马）、PORSCHE（保时捷）ROLLS-ROYCE（罗斯莱斯）JAGUAR（美洲豹）等都已开始采用CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。
3．4 TT-CAN （Time-Triggered CAN）
TT-CAN是在2003年新近对CAN扩展后形成的。它在 CAN 的物理层与数据链路层上添加了一个会话层。其中的时间触发协议主要是为满足实时分布式系统的实时性要求而设计的，并具有容错能力。目前正由ISO负责开发TTCAN，许多主要的汽车与半导体制造商也参与其中。通过TTCAN实现时间触发与时分多用混合调度，同时还提供事件触发通信。TT-CAN准备用于替代机械和液压式制动与操纵系统，构成发动机管理系统，传动与底盘控制系统。
3．5 SAE J1939
美国汽车工程师协会的SAE J1939是在CAN的基础上扩展形成的，其物理层和数据链路层基本上沿用了CAN规范，并增加了网络层、应用层和网络管理规范。相对CAN而言，SAE J1939是一个更为完整的、适用于汽车电子网络的解决方案。CAN只包括物理层和数据链路层，是一个封装在通信控制器芯片内的通信规范，而SAE J1939则是汽车电子控制网络的应用规范。它包括250Kbps, 双绞线物理层规范，网络层、网络管理规范、车辆应用层、虚拟终端应用层、诊断应用及诊断连接器等部分。用于 卡车、公共汽车的控制与通信网络
3．6 Byteflight与FlexRay
Byteflight属于一种柔性时分多用协议TDMA（Time-Division Multiple-Access）。主要用于与安全相关的设备，如气囊、安全带等，也可用于中控锁、电动窗、座椅移动等车身控制。Byteflight是具有许多X-by-wire 特点的高性能控制网络技术。
FlexRay是为高速率数据传输和高级控制应用而设计的故障容错协议。主要特点有全局时间同步，实时数据传输、时间触发通信。正在制定中的FlexRay协议将与Byteflight兼容。
3．7 MOST(Media-Oriented Systems Transport)
由于车载多媒体设备，如DVD、CD播放器，数字电视等都要求具有比控制网络更大的同步带宽，并希望满足移动通信的需要，因而需要开发面向多媒体的专用网络协议。MOST属于其中之一。鉴于汽车内部强电磁干扰环境等原因，在面向多媒体的车载高速数字通信技术的开发中，光纤网络受到青睐。
MOST 由Oasis推出，包括奥迪、宝马、贝克、克莱斯勒在内的50多家汽车制造商参与开发。MOST属于光纤网络协议，具备较强的数据流能力，通信传输速率为25Mbps，用于车载多媒体、个人计算机、导航系统等的连接。
同样用于车载多媒体系统的另一种网络技术是D2B（Domestic Data Bus），1992年前由Philip 和Matsushita开发。其通信传输速率为12Mbps。D2B主要用于音-视频通信、计算机外设、车载多媒体应用。奔驰S级车已采用D2B光纤总线将车载收音机、CD机、电视、电话、自动驾驶仪、语音识别应用系统等连接成网络。
MML （Mobile media link:）也用于音频视频设备、功放、游戏、导航地图、显示器等设备间的数据与控制信息交换。MML由Delphi开发，并有IBM、Sun Microsystem 、Netscape参与。已经在概念车上得到应用。
3．8 Bluetooth
由移动通信与移动计算公司联合推出的蓝牙（Bluetooth）是一种发展十分迅速的短距离无线通信技术。其小功率设备支持的通信距离可达10米，适合在车内使用。
蓝牙采用短距离无线连接技术替代专用电缆连接。将蓝牙微芯片嵌入蜂窝电话、便携电脑、个人数字助理、数字多媒体等设备内部，在这些“长了蓝牙”的设备之间，建立起低成本、短距离的无线连接，取消了设备之间不方便的连线。蓝牙规定了4种物理接口：通用串行总线USB、EIA-232、PC卡、和通用异步收发器UART接口。蓝牙使用跳频（Frequency Hopping）、时分多用（Time Division Multi-Access）和码分多用（Code Division Multi-Access）等先进技术，来建立多种通信与信息系统之间的信息传输。蓝牙工作在2.4GHz的频段上，支持点对点、一点对多点的通信。异步数据通信的最大传传输速率为721Kbps。
采用蓝牙技术可为整合汽车内部的免提电话，便携式DVD、CD、MP3、笔记本电脑、以及诊断设备等接口提供统一方便的连接方式。
4． 网络化是汽车电子技术发展的必然趋势
汽车电子化是现代汽车发展的重要标志，而网络化则是汽车电子技术发展的必然趋势。人们要求汽车本身更加自动化、智能化，要求在车上如同在家一样使用电脑、通信设备和其它电器。汽车内部电子设备数量的急剧增加必然导致汽车电子技术走上网络化之路，在汽车内部形成多层次的混合网络，使汽车成为IT技术的新载体。
从以上介绍可以看到，现有汽车电子网络的现状已是网段种类繁多，所形成的行业和地区标准标准各异。而通信协议与应用规范是网络技术的核心。我国到目前为止还没有自己的汽车电子网络标准，国产汽车距网络化还有一定距离。需要提升我国汽车电子的技术水平。并在我国汽车电子网络技术发展初期就开始注重网络标准规范的建设。参照国际主流技术和中国国情，逐步建立与完善我国自己的汽车电子网络规范，以适应汽车电子网络对部件模块化、标准化的要求，适应我国汽车制造业技术走向世界的迫切需要。
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