汽车内部日益增多的ECM形成了一个汽车网络环境。车身控制电子模块可提高车内乘员的舒适性和安全性。对汽车制造商而言,先进的车身控制模块是生产出更智能化、更可靠、更安全的汽车的关键要素。车身控制电子模块可简化汽车操作并将驾驶人员从辅助活动中解放出来,从而提高汽车的安全系数。网络是车内电子架构的关键部分。单一的网络协议无法满足遍布车身的众多应用的要求。汽车电子系统架构师面临的挑战是:定义适当的网络协议以在目标预算内获得所需要的性能。因此,选择的网络协议必须匹配符合性价比要求的适当应用。
一旦汽车架构师予以定义,满足成本预算就成为嵌入式系统设计人员必须满足的要求。图4所示为车内采用的多个通信网络,以及实现每个节点的相关成本。目前最流行的两种汽车网络是控制器局域网和(CAN)和本地互联网(LIN)。

车内采用的多个通信网络
CAN提供了一个多主体系,支持智能冗余系统的开发。在此类网络中,如果一个网络节点出现问题,不会影响到网络功能。消息仍通过网络广播。所有节点都能够接收、读取消息,并判断是否与自己相关以及是否需要采取行动。在这种环境中,数据完整性可得到保证,因为系统中的所有节点使用同样的信息。数据完整性通过错误检测机制和错误消息重传机制来保证。

LIN协议是适用于较小规模车内网络的完整通信规范。该规范包含了协议定义和物理层定义,以及开发工具和应用软件接口定义。对于汽车开关、智能传感器和致动器等不需要CAN那样大的带宽和通用性的应用,LIN提供了一个具成本效益的通信网络。LIN通信协议基于SCI(UART)数据格式,采用单主/多从方式,带有一条单线12V总线,节点时钟同步不需要稳定的时基。
鉴于LIN主要用于低端应用,有两个因素非常关键:首先,相比CAN,每个节点的通信成本必须相当低;其次,不需要CAN那么高的性能、带宽和通用性。相比CAN,LIN的成本节省主要来自:1. 单线传输,2. 硬件和软件可在芯片内低成本实现,3. 从节点不需要使用晶体或陶瓷谐振器。LIN和CAN协议的主要特性如表2所示。

LIN和CAN协议的主要特性
现在,嵌入式设计人员已可使用带片上外设支持CAN和LIN通信协议的微控制器。网关微控制器用于高速和低速CAN总线 间,以及低速CAN和其它网络(比如多媒体、光纤点到点网络以及面向媒体系统传输(MOST)协议)间的切换。LIN是可直接连接到CAN网络的子总线网络。在车内ECM数目不断增加的情况下,支持这些通信协议的集成式微控制器能够帮助降低元件数目和系统成本。
本文小结
随着对现代汽车舒适性和安全性要求的不断提高,汽车变得越来越智能化。对嵌入式系统设计人员来说,微控制器是利用汽车电子模块解决有关下列挑战必不可少的工具:在车内实现具成本效益的ECM网络;在预定的有限空间内提供所需要的功能;满足预定功率预算。