随着汽车各系统的控制逐步向自动化和智能化转变，汽车电气系统变得日益复杂。为了满足各电子系统的实时性要求，我们须对汽车数据，如发动机转速、车轮转速、节气门踏板位置等信息，实行共享，因而我们需要汽车通信总线。目前，车用总线技术被美国汽车工程师协会SAE下属的汽车网络委员会按照协议特性分为A、B、C、D四类。

　　图18 车用通信总线

　　下面我们主要了解下局部互联协议LIN，控制器局域网CAN，以及高速容错网络协议FlexRay。

　　局部互联协议LIN

　　LIN是面向汽车低端分布式应用的低成本，低速串行通信总线。它的目标是为现有汽车网络提供辅助功能，在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合使用，降低成本。LIN相对于CAN的成本节省主要是由于采用单线传输、硅片中硬件或软件的低实现成本和无需在从属节点中使用石英或陶瓷谐振器。这些优点是以较低的带宽和受局限的单宿主总线访问方法为代价的。LIN采用单个主控制器多个从设备的模式，在主从设备之间只需要1根电压为12伏的信号线。这种主要面向“传感器/执行器控制”的低速网络，其最高传输速率可达20Kb/S，主要应用于电动门窗、座椅调节、灯光照明等控制。典型的LIN网络的节点数可以达到12个。以门窗控制为例，在车门上有门锁、车窗玻璃开关、车窗升降电机、操作按钮等，只需要1个LIN网络就可以把它们连为一体。而通过CAN网关，LIN网络还可以和汽车其他系统进行信息交换，实现更丰富的功能。

　　LIN包含一个宿主节点（Master）和一个或多个从属节点（Slave）。所有节点都包含一个被分解为发送和接收任务的从属通讯任务，而宿主节点还包含一个附加的宿主发送任务。在实时LIN中，通讯总是由宿主任务发起的。除了宿主节点的命名之外，LIN网络中的节点不使用有关系统设置的任何信息。我们可以在不要求其它从属节点改变硬件和软件的情况下向LIN中增加节点。宿主节点发送一个包含同步中断、同步字节和消息识别码的消息报头。从属任务在收到和过滤识别码后被激活并开始消息响应的传输。响应包含两个、四个或八个数据字节和一个检查和（checksum）字节。报头和响应部分组成一个消息帧。LIN总线上的所有通讯都由主机节点中的主机任务发起，主机任务根据进度表来确定当前的通讯内容，发送相应的帧头，并为报文帧分配帧通道。总线上的从机节点接收帧头之后，通过解读标识符来确定自己是否应该对当前通讯做出响应、做出何种响应。基于这种报文滤波方式，LIN可实现多种数据传输模式，且一个报文帧可以同时被多个节点接收利用。

　　图19 LIN总线

　　控制器局域网CAN

　　在当前的汽车总线网络市场上，占据主导地位的是CAN总线。CAN总线是德国博世公司在20世纪80年代初为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换问题而开发的一种串行数据通讯协议。它的短帧数据结构、非破坏性总线性仲裁技术及灵活的通讯方式适应了汽车的实时性和可靠性要求。CAN总线分为高速和低速两种，高速CAN最高速度为1Mbps（C类总线），低速CAN为250Kbps（B类总线）。

　　图20 CAN总线

　　CAN总线一般为线型结构，所有节点并联在总线上。当一个节点损坏时，其他节点依然能正常工作。但当总线一处出现短路时，整个总线便无法工作。CAN总线是采用CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）机制。各节点会一直监听总线，发现总线空闲时便开始发送数据。当多个节点同时发送数据时，会通过一套仲裁机制竞争总线。每个节点会先发送数据的ID，ID越小表示优先级越大，优先级大的会自动覆盖小的ID。当节点发现自己发送的ID被覆盖掉时，就知道有比他优先级更高的消息正在被发送，便自动停止发送。优先级最高的消息获得总线使用权，开始发送数据。当高优先级的数据包发送完后，各节点便又尝试竞争总线。如此反复下去。这样能最大程度的利用总线。弊端是会有时效延迟，优先级越低的数据包，可能需要等待的时间越长。从这点上来讲，CAN总线不是一种实时总线。当CAN总线有节点发现当前发送的数据有误时，会发送错误帧告知总线上的所有节点。发送错误数据的节点会重发。每个节点都有一个错误计数器。当一个节点总是发送或接收错误超过一定次数时，会自动退出总线。

　　高速容错网络协议FlexRay