编者按：汽车总线网络技术应用正方兴未艾。在传统的汽车ECU设计开发还存在诸多考验并遭遇瓶颈之际，新一轮汽车网络热使得本土汽车电子厂商面临更加严峻的挑战。如何追赶和融入这股车载网络应用潮流，如何尽快掌握并推出相适应的的解决方案，本土汽车电子厂商还需要从哪些方面补课？如何加快合作以取得共赢？本报特邀请相关专家，为国内车载网络开发与应应用层面的相关问题梳理脉络，以期与业界共同进步。

特邀嘉宾

　　·浙江中科正方电子技术有限公司总工 于冬清

　　·上海汽车工程中心总经理助理兼开发部部长 杨晓锋

　　·北京恒润科技有限公司汽车行业技术总监 范永健

　　·中国汽车技术研究中心 许秀香

　　·富士通微电子高级系统设计工程师 庞川

多种总线并存汽车网络

　　目前汽车总线网络技术有CAN、LIN、FlexRay、MOST等，它们在国内外汽车上各自的应用领域及应用情况如何？未来有何新的发展动向？哪种总线技术会占据主流？

　　于冬清：目前汽车电子技术所使用的总线网络技术大概分为三类，即：A类、B类和C类。用于传感器、执行器的通讯总线，代表的有LIN，一般通讯速率在1Kbps～10Kbps属于低速总线。B类：用于控制单元间的通讯总线，代表的有CAN、J1850，一般通讯速率在10Kbps～250Kbps属于中速总线。C类：用于高速、实时、大数据量传输设备间的通讯总线，代表的有CAN、FlexRay、MOST、IBD-1394，一般通讯速率在500Kbps以上，属于高速总线。

　　一般来讲，LIN、CAN、J1850(逐步淘汰)总线用于车身系统，500Kbps的CAN总线用于动力系统和安全系统，FlexRay用于安全系统和主动悬架，MOST和IBD-1394用于多媒体系统。

　　在国外，特别是欧洲，CAN技术应用已经非常普及，80%的轿车均不同程度地使用了该技术，而在美洲汽车使用J1850的居多，代表的有福特的41.6Kbps的J1850和通用、 克莱斯勒使用的10.4Kbps的J1850，现在逐步往CAN技术转移。

　　在国内，目前生产的车型装备CAN的有奥迪A6、奥迪A4、宝来、帕萨特B5、Polo、Fiat Palio、Fiat Siena、BMW等，主要应用在动力系统(发动机、变速箱及仪表)、安全系统(ABS、EBD、BAV、ASR、ESP等)和车身系统(门、窗、空调、灯光、锁、座椅等)。在客车领域，高级的客车国家强制要求采用欧Ⅲ发动机并配置动力CAN总线技术。在卡车领域，重型卡车生产企业由于市场竞争的需要，逐步使用CAN构架动力和车身系统。典型的一汽大众新车速腾，全车使用了34个基于CAN技术的ECU。目前，该技术产品的主要供应商是博世、西门子和Temic公司等。

　　总之，目前国际汽车业界所流行的总线还是CAN总线居多，并有普及之势，同时FlexRay和MOST也有适当的应用。就发展趋势来看，在未来10年内，CAN总线会普及到每辆汽车上的动力及车身系统，FlexRay将逐步普及于汽车的安全系统，MOST将应用于高级豪华型车辆的多媒体系统之中。

　　假设有一天高速网络的成本和低速网络的成本相当，那么低速网络将淘汰，那时汽车功能有了更高的要求，速度更高的网络又将诞生，所以永远不可能用一个网络完成所有工作。FlexRay目前的使用成本比CAN高，对于目前汽车的性能要求来说，CAN技术完全可以满足，FlexRay只不过用于要求较高的安全系统。随着FlexRay技术的成本降低，其全面取代CAN是必然的，不过，那是10年或15年后的事情。同时，CAN技术的退出要有个时间的缓冲，汽车生产厂也要考虑资源的合理利用和衔接，就像目前CAN还没有彻底取代J1850一样。

　　庞川：FlexRay是目前汽车网络的热点，但是其普及要看各汽车厂商的态度。FlexRay基于TDMA驱动，本质上来说符合实时控制的需要。另外，FlexRay的最大速率可达10Mbps，有助于大数据量的网络应用。 IDB1394及MOST都是面向汽车多媒体应用的网络。其中，IDB1394主要被北美厂商支持，MOST主要被欧洲厂商支持。由于IDB1394与现有的计算机网络兼容性更好些，似乎前景更明朗。

　　从长远来看，FlexRay在实时控制要求较高的场合，比较有机会。但是，对于车身控制、检测设备等，CAN的优势还是明显的。另外，汽车用网关将多个同质或不同质网络连接是有益的，其意义在于减少网络上的信息量，提高系统的可靠性。

　　比较CAN或FlexRay哪个更好是没有意义的，不同的应用背景有不同的具体要求。另外，比较哪个应用层协议更好也没有很大意义，主要看客户和市场的接受程度，何况没有哪个协议能完全解决所有应用中的问题，同样的协议在实现上也会有不同的理解。

　　杨晓锋：汽车上常用的专为汽车定制的网络总线有CAN、LIN、FlexRay、MOST等。主要的四种汽车总线在整个汽车控制网络中，根据它们传输带宽和价格比而应用在汽车不同的领域，并相互补充、相互支撑。迄今为止，没有一种总线可以满足未来汽车的所有成本和性能要求。因此，今后汽车电子控制网络的发展还是一个多总线并存的系统，只是谁占的比重大、谁占的比重小的问题。目前国内应用车载网络的主要车型情况如下表。 FlexRay总线是一种可伸缩的通信系统，支持同步或异步数据传输，是一种新的特别适合下一代汽车应用的总线系统。相信通过市场培育，随着芯片制造商低成本器件的推出，该技术在汽车中应用的比重会逐渐增加。

　　本土厂商亟待突破

　　中国本土厂商和研发机构提供汽车网络解决方案的实力如何？是否有成熟的不同的车内网络系统解决方案推向市场？本土厂商汽车网络解决方案市场化的主要瓶颈是什么？应该如何解决？国内汽车电子厂商在这一领域取得突破还需要从何入手？

　　于冬清：目前国内汽车电子厂商除联合电子(Bosch)和西门子VDO这样的合资公司或独资公司外，很少有国内成熟的车内网络系统解决方案推向市场。关键在于国内的汽车电子厂商起步晚、投资小等原因，现在国内该技术的研究单位大都属于大学等科研机构，技术不能形成装备产品，影响在该领域的技术发展和应用。随着大学和汽车电子厂商的联合，一些有实力的企业投入汽车电子行业并组织相关开发机构，国内的现状将有改观。

　　目前国内能够提供汽车网络产品的厂商数量少、规模小，很难提供系统解决方案，产品质量与国外还有差距。虽然有一些应用，但相对不成熟，可以说还不具备与国外厂商竞争的实力，在今后的几年内这些企业的发展决定着中国汽车电子技术的成败。

　　国内汽车电子网络技术的研究机构很多，但均没有形成产业化进入市场，究其原因在于：第一，汽车电子网络技术产品要求较高，国内相应研究机构从功能技术上达到要求，但产品技术及性能上达不到装备要求。第二，使用的芯片技术国内没有，很少有自主创新的应用技术。第三，国内研究机构对产品试验不重视，并没有产业化观念。

　　要解决这些问题，就要求产业化的企业来担当重任，也就是说要有一些从事汽车电子的企业来完成技术产品化、市场化的工作，形成完整的产品生产体系，达到装备的标准。

　　国内汽车行业的汽车电子网络产品的需求量越来越大，装备越来越普及，国内的汽车电子厂商要能够在这个市场上占据一定份额，则必须从以下几个方面突破：第一，汽车电子网络产品的开发要以“汽车装备产品”作为开发目标，完善试验，质量和技术达到目前汽车装备的要求。第二，产品的成本设计不可忽视，这是目前市场的要求。第三，开发机构必须和生产企业紧密联合，以弥补产品开发经验和试验条件的不足。

　　杨晓锋：目前在国内生产的主要车型网络技术真正是我们自主开发的车载网络还没有，自主的本土车载网络技术基本上还处于试验或样机阶段。

　　国内随着政府对汽车电子的重视，车载网络又是一个很好的汽车电子切入点，是解决汽车设计空心化和汽车电子技术空心化的关键，可以说未来的汽车平台就是汽车网络平台。所以国内在这方面的工作进行得热闹非凡。

　　相比工业现场的一些豪华总线来说车载网络技术门槛并不高，主要还是缺乏载体和在汽车上大规模应用的经验，汽车电子控制网络的发展必须要有整车厂的紧密合作，以整车厂的需求带动汽车网络系统的发展，系统发展带动器件发展；器件的发展反过来促进系统的进步和整车性能的提高。

　　国内整车厂基本上侧重于机械和常规电器方面的自主系统设计，我们的汽车电子厂商不能仅仅局限在一个基于网络模块的设计和供应，需从整车的网络拓扑结构设计上和总线资源的分配上提供方案，授之以“渔”而非以“鱼”。有了自主的整车网络就自然形成了自主的汽车电子零部件，这样就建立了良性的汽车电子市场体系。

　　应用层需标准化支持

　　目前网络协议一般集中在物理层和数据链路层，在应用层协议方面有何相关标准？我国在总线标准制定方面有何最新进展？

　　于冬清：在国外，总线的协议种类繁多，各汽车厂使用的总线标准也就局限在数据链数层以下，在应用层上各不相同。就轿车CAN总线来讲，不同车厂、同一车厂不同车型的应用层均不相同，很难使世界上各车厂采用同一标准，即使ISO/IEC、SAE、JASO等国际标准化组织，也难完成应用层协议的统一，可以说轿车在未来的10年内不可能有统一的应用层协议标准被大家所接受和采用。其原因在于不同的轿车生产企业有着自己独立的技术标准、设计理念和完整的零部件生产体系，汽车的制造技术有保密性。

　　在商用车和农用机械应用领域上要好一些，该行业不同企业协作性较强，在历史形成的影响下，标准化组织对该行业的指导地位很高，统一标准要相对容易。目前，SAE J1939、11783被大多数车厂接受，欧洲和美洲已经遵循该标准，它将很快成为一个世界上广泛应用的应用层协议标准。

　　在国内，全国汽车标准化技术委员会成立的汽车电子标准化工作组，正在积极推进汽车电子标准化的制定工作，并将以ISO、SAE中的汽车电子标准就作为中国汽车电子标准体系制定及标准研究制定的主要依据。中国汽车电子标准体系包括：汽车电子术语、电气和电子设备环境条件、网络通信协议和诊断协议、电磁抗扰性等。

　　中国近期的标准制定工作包括OBD标准的制定；电气和电子设备环境条件，将等同采用ISO16750进行制定；电子术语，采用SAE1213进行制定；电磁抗扰性标准，等同采用ISO7637进行制定；目前正在采用SAE1939制定中国的车载网络通信标准。这里将要制定的车载网络通信标准，合资企业及引进车型不可能完全遵循该标准，即使有自主产权的汽车生产厂也将是指导性的而不可能是强制性的标准。

　　许秀香：汽车电子标准工作组组织行业有关单位采用SAEJ1939起草了《商用车控制系统局域网络(CAN)通信协议》系列国家标准，目前正在陆续上网征求意见，标准结构为：

　　GB/T××××《商用车控制系统局域网络(CAN总线)通信协议》包括11个部分。第1部分：物理层—屏蔽双绞线(250Kb/s)(对应SAE 1939-11)；第2部分：物理层—非车载诊断连接器(对应SAE 1939-13)；第3部分：物理层—非屏蔽双绞线(250Kb/s)(对应SAE 1939-15)；第4部分：数据链路层(对应SAE 1939-21)；第5部分：应用层—车辆(对应SAE 1939-71)；第6部分：应用层—诊断(对应SAE 1939-73)；第7部分：网络管理(对应SAE 1939-81)；第8部分：参数组分配(对应SAE1939附录A)；第9部分：地址和标识分配(对应SAE 1939附录B)；第10部分：可疑参数编号(SPN)(对应SAE 1939附录C)；第11部分：网络层。

　　在目前我国汽车电子产品开发热潮中急需标准化的支持，网络连接着车身、底盘、发动机各个控制系统，该系列标准是汽车电子标准的重中之重，对我国汽车网络的使用，特别是对切入发动机和底盘动力控制系统具有里程碑的意义。

　　国内ECU开发从中低端起步

　　汽车网络开发如何与ECU开发保持同步？目前，国内ECU开发与测试的发展现状如何？如何取得更快发展？

　　范永健：中国汽车市场的高速成长促进了汽车ECU研究的进展。经过多年的持续的努力，对于像汽车电子控制中最复杂的发动机控制，许多高等院校和研究单位实现发动机在台架上的稳定运转和基本的控制功能已经不是很困难的事，显示了汽车ECU开发在中国已经取得了相当的进步。然而，中国汽车ECU所取得的进步主要集中在研究和和原型开发方面。这种开发工作，对于完成整个批量产品的开发过程来说，大约仅占到20%～30%的工作量，更何况许多原型开发在功能的完整性方面与国外存在巨大差距，剩余的70%～80%的工作属于产品的工程化技术范畴。这些工作主要集中在安全性、可靠性、完善性、EMC等方面，需要做大量试验，进行大量的持续改进工作。

　　产品工程化工作的特点决定了它是以企业为中心的工作，需要大量的资金投入、专业的开发工具和设备以及大量的有经验的工程技术人员，对管理要求很高，需要依靠企业的技术标准对产品质量进行控制。这些工作是高等院校和研究所难以企及的。在国外，真正的ECU产品开发技术掌握在汽车厂商或配套商手里。这样的规律在中国也不会被打破，中国汽车工业目前在这方面仍然非常薄弱。

　　ECU产品开发是一项系统工程，与机械系统、传感器、执行器、芯片、接插件、外壳等紧密相关。由于要求特殊，常常需要对某些部件进行定制，涉及复杂的软、硬件设计过程。复杂的ECU(发动机ECU、ABS等)开发需要做大量的试验，这些试验需要昂贵的设备支持、试验周期长、费用高。要覆盖这么多的方面对任何一个中国汽车或配套厂商在资金、技术能力和管理能力上都是很困难的，甚至是不可能完成的任务。在产业分工尚不清晰、产业链尚未形成的中国，当代汽车行业进行ECU开发无疑是非常困难的。

　　因而，以整车厂为龙头，进行产业分工，逐步培养配套商，双方共同发展是解决问题的有效方法。一方面，整车厂商需要建立系统开发能力，能够对配套商提出总体要求和测试、验收标准，这是外包的必要条件；另一方面，配套商需要充分理解汽车ECU的应用环境和性能要求，具备很强的产品实现能力。培养供应商，形成产业链决不是一个在短期内可以完成的工作。由于ECU的中低端产品产业链较短，更容易获得成功。这些中低端的ECU指的是汽车仪表ECU、胎压检测ECU、倒车雷达ECU、车身控制系统ECU等。中国的ECU产品开发将首先在中、低端获得成功，然后逐步向高端扩展。

　　整车厂应加快网络平台建设

　　目前国外汽车厂商在纷纷建立自己的网络开发平台，国内整车厂商进展如何？应该如何建立自己的网络开发平台？

　　于冬清：国内整车厂商都认识到该问题，在逐步制定自己的应用层协议，如奇瑞、比亚迪，长安汽车等，不过目前还处于制定阶段，没有完善。预期在2年～3年内，各汽车生产企业会逐步形成自己的汽车网络应用层协议及相关标准。

　　国内整车厂商建立自己的网络开发平台是该技术应用的必然，一般汽车网络产品开发流程是汽车企业制定了自己企业的协议和标准后，委托一家汽车网络产品供应商来完成产品的开发工作，并保持产品的更新。所以整车厂商建立自己的网络开发平台主要任务是制定了自己企业的协议和标准，不需要建立一个有自己的汽车网络零部件企业。

　　ECU测试趋向标准化网络化

　　如今，汽车车载网络也成为应用趋势，汽车CAN、LIN网络的V模式开发中主要面临和需要解决什么问题？如何实现车内网络多种协议测试？

　　范永健：在CAN、LIN网络的V模式开发中，面临的主要问题是分布式系统网络协议设计及测试。对于基于网络的分布式系统设计，与单独的ECU设计之间，从设计方法、技术手段和实现工具上都有比较大的差异。而其中对于各部件之间的通信协议设计又是其中的核心技术，直接影响到后续开发流程中的各个环节，例如系统的前期验证、部件代码的自动生成、测试案例(Test case)的生成等等。

　　而网络的测试也是网络开发中的难点。目前，国际上各个系统集成供应商以及整车厂都有自己的网络测试规范和标准，在行业内也没有一定的标准，国内在这方面也处于空白状态，这也是我国在ECU及网络技术发展中亟待解决的问题。

　　未来的汽车ECU测试技术将会向着标准化、网络化方向发展。

　　标准化是在行业或各个企业内部，针对各种ECU会建立起更加规范和严格的测试标准。网络化是相对于单个ECU测试而言，随着车载网络的发展，ECU的测试也会越来越多的在集成网络中进行测试，国外例如奥迪、丰田等公司都建立了自己的网络测试平台。同时，在ECU的测试过程中，越来越多的高精尖科技也将被应用，例如目前在ECU及网络测试中被广泛采用的HIL(硬件在回路)测试，利用虚拟被控对象和测试环境进行快速的功能测试和故障测试，可以极大地提高测试效率，降低成本。