1915年，福特汽車公司把電燈和電子喇叭用于其T-型汽車。自那時起，汽車對于電氣和電子系統的依賴便不斷增加。初始系統往往都是局部和獨立的，例如，一個控制車頭燈的開關直接連接至電池。但在今天-，這些系統都相互連接在一起。當車頭燈開啟時，儀表盤照明、后視鏡和其他系統可能都會轉入新的工作狀態。為了實現這些功能，各種系統必須彼此相互通信。隨著汽車技術的發展，汽車擁有了許多網絡，讓這種通信成為可能。由于自動駕駛汽車的不斷發展，對于汽車內部和汽車之間進行數據傳輸的需求日益增長。本文為您介紹三種汽車通信標準—控制器局域網(CAN)、以太網和平板顯示鏈路(FPD-Link)，并探討每種接口最適合的系統。
CAN總線
CAN總線最初于20世紀80年代由RobertBoschGmbH制訂。今天，它得到許多集成電路和子系統制造廠商的支持，并應用于所有現代汽車中。CAN總線允許通過總線上傳輸的消息，讓總線上的不同控制器或者處理器進行相互通信。它使用一種優先次-序方法，這樣低優先級的消息便不會干擾高優先級的消息。CAN總線的傳輸速率小于1Mbps，消息長度(CAN幀)通常為50到100比特。
由于許多不同控制器可以共用一條CAN總線，因此它一般不太適合發送要求每秒進行約100次以上更新的消息。理想情況下，它適合于轉播更緩慢的狀態更新，從傳感器到引擎控制單元。它所包括的應用為與其他機械系統相關的通信(變速器、制動、巡航定速控制、動力轉向、車窗、門鎖等等)，其數據量有限，并且涉及帶寬往往相對較低。
由于越來越多的傳感器和處理器不斷被加入到這個網絡中，總傳輸速度進一步降低，汽車系統變得更加復雜。圖1顯示了用于實現車門和溫度控制功能的CAN總線。由于所有這些都是低帶寬應用，因此相互干擾并不是一個大問題。但是，如果同一條總線還要處理更高的帶寬，如引擎控制等更重要的功能，則需要把車門和溫度控制的優先級設為足夠的低，以使這些功能不干擾引擎控制。
最終結果是，CAN總線同樣適合于作為汽車機械傳感器和系統之間的一個通信網絡，但它很難達到如娛樂系統或者攝像頭或雷達傳感器等應用的高帶寬要求。
以太網
以太網是我們家里和辦公室最為常見的高速接口之一，一些汽車通過以太網來傳輸各種高速數據。與CAN總線一樣，以太網是一種打包分組系統，網絡各-部分上節點之間的信息以包的形式傳輸。同CAN總線一樣，以太網為雙向網絡，隨著系統節點數量的增加，所有單條鏈路的傳輸速度隨之下降。但是，以太網傳輸數據的鏈路速度是CAN總線的100倍。
以太網適合于應用中中等帶寬通信，例如：導航系統與控制等。它能夠以相同的方法用作CAN總線，并同時提供更多的帶寬。以太網是代替CAN總線的一個理-想選擇，但是由于以太網的每節點成本較高，因此它可能不會取代CAN總線，而會作為CAN總線的補充。
今天，一些汽車正在將以太網用于滿足大數據傳輸要求，例如：車尾攝像頭和娛樂系統等。汽車應用中特別需要提及的是德州儀器公司(TI)的DP83848Q-Q1。它是一種以太網PHY(歸為AEC-Q1002級)，包括一個輔助系統診斷的回路測試。
要想通過以太網網絡傳輸視頻，即使傳輸的視頻通道只有一條，也必須在其源頭對視頻進行壓縮，然后在目的地解壓縮，以避免超出以太網帶寬限制。就如車尾攝像頭等應用而言，意味著攝像頭內部需要有一顆相對高功耗的處理器，以對圖像進行充分的壓縮，使其能夠通過以太網傳輸。也就是說，攝像頭的物理尺寸更大，成本更高，并且與不要求更多圖像壓縮工作的解決方案相比，它的功耗也更高。這種解決方案的-另一個缺點是，視頻壓縮和解壓縮增加了鏈路的延遲。如果同一條以太網被汽車內數個攝像頭或者其他視頻-源共用，則需要在壓縮量(以及相應的視頻質量)和支持視頻通道數目之間做出折中與平衡。利用分層結構，在汽車內建立起多個網絡，可以緩解這個問題。-一個網絡僅處理引擎控制和診斷程序，第二個網絡處理汽車后排娛樂和音頻系統，而另一個網絡則處理駕駛輔助功能，例如：視線增強攝像頭等。最后，以太網擁有比CAN總線更強的功能，代價是更高的復雜度，并且仍然很難應對最高帶寬應用(例如：視頻等)。
FPD鏈路
FPD鏈路是一種專為高帶寬數據點對點傳輸而開發的技術。它擁有一條速度非常高(每秒幾千兆比特)的正向通道，以及一條低速反向通道。反向通道用于以400kbps速率傳輸I2C，或者以1Mbps的最高速率控制GPIO。開發FPD鏈路的目的是在汽車內部傳輸視-頻數據。例如，它可以用于把未經壓縮的視頻傳輸至視頻顯示器，而反向通道則把顯示屏觸摸板的信息發回給產生該視頻的處理器。FPD鏈路的物理層可以是一條雙絞線或者同軸線纜。布線為專用，所以，如果FPD鏈路用于車尾攝像頭，則一條線纜從車尾攝像頭連接至處理器，另一條線纜從處理器連接至車載顯示-器。
本應用中，使用FPD鏈路的重要好處是，攝像頭和顯示器都可以是十分簡單的一些電路，因為不要求使用壓縮和解壓縮。另外，由于該鏈路為專用，因此視頻系統的圖像質量與汽車內其他部分無關。反向通道可用于結構攝像頭，操作變焦鏡頭，或者把觸摸屏信息發回控制器，無需中斷正向通道的視頻流。
就自動駕駛汽車而言，另一個重要的因素是鏈路的延遲量。壓縮和解壓縮圖像所要求的處理工作，會增加這種延遲。對于如后排娛樂等應用而言，從DVD讀取數據和在屏幕上顯示其內容之間的延遲并不是很重要。但是，如果所傳輸的圖像來自攝像頭，顯示的是公路上行人的情況，則這種延遲可能就會造成可怕的后果。
當高帶寬和低延遲是最為重要的考慮因素時，應首選FPD鏈路來實現一些重要的連接。另外，由于可以支持反向通道，并且能夠通過單條雙絞線對或者同軸線連接來供電，因此布線更加簡單。圖2顯示了一個OMAPTM視頻處理器，它連接兩個不同的攝像頭和顯示器，通過單條雙絞線對線纜連接外圍設備。這種雙絞線對線纜支持攝像頭視頻數據和觸摸屏/攝像頭設置數據。它還為顯示器或者攝像頭供電。由于每條鏈路專用于一個外圍設備，因此兩個攝像頭的信號之間不會出現干擾。
結論
那么，哪種接口最適合于汽車通信呢?它們都適合，但需根據具體的用途來確定。CAN總線在用于那些要求不斷降低成本的低速控制應用中占據統治地位。當帶寬要求提高時，以太網作為一種增強型接口，可滿足中等帶寬要求。當要求最高帶寬和最低延遲鏈路時，例如：為自動駕駛程序提供周圍環境情況的環視攝像頭系統，則FPD鏈路完全可以滿足要求。
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