汽車應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)之爭 凸顯LIN競爭優(yōu)勢

　　汽車電子升溫：加爾文制造公司（今摩托羅拉公司）在二十世紀(jì)三十年代推出車載收音機(jī)時，沒有幾個人能看清其未來。多年來這種收音機(jī)一直是唯一的車載電子組件。當(dāng)今汽車中的信息娛樂系統(tǒng)僅僅是眾多電子控制系統(tǒng)之一：當(dāng)今現(xiàn)代汽車中的電子控制單元（ECU）數(shù)量多達(dá)80種（如圖1所示）。汽車電子組件市場自然一直保持增長勢頭，到2018年市值有望達(dá)到185億美元。

　　在最初幾年，汽車采用獨立自主電子系統(tǒng)。后來很快意識需要一種支持系統(tǒng)間相互通信的機(jī)制。這不僅催生出諸如能夠協(xié)調(diào)各個電子系統(tǒng)的串行通信信道（總線）等網(wǎng)絡(luò)，同時也促進(jìn)了汽車整體功能改進(jìn)。

　　圖1：多個車載電子系統(tǒng)

　　汽車網(wǎng)絡(luò)：

　　1983年，博世公司開始開發(fā)控制器局域網(wǎng)（CAN）總線，并且在1986年正式發(fā)布相關(guān)協(xié)議。目前有多種不同汽車總線標(biāo)準(zhǔn)，但是CAN仍然是最流行的標(biāo)準(zhǔn)。在CAN網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點（源于不同的ECU）都擔(dān)當(dāng)主節(jié)點（即，不存在主從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)），而且并不分配具體地址。而是由消息攜帶標(biāo)識符。

　　在給定時間，多個節(jié)點可以同時向CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)。然后由消息標(biāo)識符幫助確定消息的優(yōu)先級。最高優(yōu)先級的消息會使CAN總線進(jìn)入顯性狀態(tài)（dominant state），而所有其他節(jié)點會停止發(fā)送。這些節(jié)點實際上是收發(fā)器，除發(fā)送消息之外，其可以根據(jù)特定功能從總線查找特定消息。因此，CAN總線所連接的不同節(jié)點之間會出現(xiàn)信息流。

　　由于CAN會進(jìn)行填充錯誤、誤碼、校驗和錯誤、誤幀以及應(yīng)答錯誤等多項錯誤檢查， 因此具有高可靠性。CAN支持高達(dá)1Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，從而成為連接汽車關(guān)鍵功能ECU（如：變速箱、溫度傳感器等）的默認(rèn)選擇。

　　為什么選擇LIN？

　　但是，汽車電子的作用并非僅僅局限于這些關(guān)鍵單元。車身電子市場多年來一直在增長。典型車身控制應(yīng)用包括座椅、車窗、智能雨刷以及汽車空調(diào)傳感器等。對車身電子的關(guān)鍵要求是確保汽車更舒適、更安全。盡管這些系統(tǒng)可能不要求像關(guān)鍵ECU那樣的高安全性，但是它們?nèi)匀恍枰欢ǖ钠嚲W(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)。

　　其所需不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與類型分類如下：

　　- 常規(guī)車身與動力總成應(yīng)用采用具有實時特性的協(xié)議，主要是需要CAN；

　　- 多媒體應(yīng)用需要更高的帶寬與速度，甚至需要無線互聯(lián)。所采用的網(wǎng)絡(luò)包括Bluetooth、MOST 或Firewire；

　　- 安全關(guān)鍵應(yīng)用需要具備可靠性和容錯的協(xié)議。時間觸發(fā)CAN（TT-CAN）和FlexRay是其所采用的典型網(wǎng)絡(luò)；

　　- 座椅、車窗、雨刷，甚至某些復(fù)雜的ECU中的智能傳感器及促動器具有更低的通信需求。這些應(yīng)用通常采用定制OEM協(xié)議尋址，其通信并不需要采用CAN或FlexRay接口。

　　對于最后一類應(yīng)用而言，由于OEM廠商采用其自有協(xié)議，因此OEM的供應(yīng)商在沒有標(biāo)準(zhǔn)情況下設(shè)計不同系統(tǒng)會面臨一些難題，如：復(fù)雜性與費(fèi)用。所以，不同汽車制造商在二十世紀(jì)九十年代后期共同成立了LIN聯(lián)盟。該聯(lián)盟在2002年終于實現(xiàn)了此類系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其稱為LIN。

　　LIN與CAN對比：

　　實現(xiàn)CAN比實現(xiàn)LIN的成本高。導(dǎo)致CAN成本更高的因素包括：

　　- CAN網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都需要時鐘發(fā)生器或晶體；

　　- CAN的芯片級實現(xiàn)起來更復(fù)雜

　　- 采用雙線傳輸。

　　最重要的是，整個昂貴的架構(gòu)對于不需要高可靠性和高數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用來說過于奢侈。

　　上述種種缺陷促進(jìn)了對LIN網(wǎng)絡(luò)需求增長。LIN總線的作用是補(bǔ)充而非替代CAN總線。它是一種支持汽車網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程以及非關(guān)鍵應(yīng)用的低成本串行通信協(xié)議。與CAN不同，LIN采用主從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)一般包含一個主節(jié)點和多達(dá)16個從節(jié)點。所有通信均由主節(jié)點發(fā)起。由于所有節(jié)點都是由主節(jié)點進(jìn)行時鐘控制，因此只有主節(jié)點中需要精密時鐘。這是使LIN成本低于CAN的原因之一（CAN中的所有節(jié)點都需要采用晶體或精密時鐘發(fā)生器）。