数据总线技术在ADAS中的应用探讨

黄小波 熊毅

摘要：随着智能驾驶技术的不断成熟，车辆内部需要共享和处理的数据越来越多，类型也越来越复杂。首先简要概述几种常用成熟的数据总线，随后结合ADAS工程应用，详细描述当前车辆主流使用的数据总线，并分析了其他几种数据总线在ADAS中的应用展望。

关键词：高速数据总线;ADAS;光纤总线

中国分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）25-0066-03

Abstract： With the development of intelligent drive，more and more data needs to be shared and processed inside the vehicle.Firstly， several commonly used data buses were introduced in this paper. Then，combined to the application in ADAS，the current mainstream data buses used by vehicles was describedsubsequently. Finally，the outlook of severalnewdata buses application to ADAS was given.

Key words： high speed data bus;ADAS; fiber optic data bus

1引言

汽车先进驾驶辅助系统（ADAS）主要是指通过搭载在车辆上的传感器实时采集周围环境信息，通过一定的算法和控制准则，辅助汽车控制单元做出相应决策，实现车辆在部分场景能够代替驾驶员对汽车进行操作，减少因驾驶员对汽车的操作失误而引发的交通事故。

目前车辆上使用的较为成熟的传感器主要包括：雷达传感器（如激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达）、视频传感器（如摄像头、立体相机）、V2X传感器等。大量数据的注入，必然导致车辆内部需要共享和处理的数据越来越多。因此，车辆内部纷纷逐步采用数据总线技术。

本文首先简要概述几种常用的、成熟的数据总线，随后结合ADAS工程应用，详细描述当前车辆主流使用的数据总线，并分析了其他几种数据总线在未来被应用的可能。

2总线介绍

2.11553B总线

1553B总线是一种军用串行总线标准，具有分布处理、集中控制、实时响应、冗余容错、支持非智能远程终端等特点，最大传输速率可达10Mbps，在航天航空、军事等领域得到广泛应用。1553B 总线属于一种指令/ 响应式总线，采用消息作为传输基本单位。

组成1553B总线的子系统包含3种类型的终端：总线控制器（BC）、远程终端（RT）和总线监视器（MT）。总线控制器负责数据总线上数据流动的方向，远程终端负责总线和子系統之间数据传输，总线监视器监视数据总线上信息的变化。1553B总线体系结构[1]如图1所示：

2.2 CAN总线

CAN总线作为一种全数字式现场控制设备互连总线，具有实时性好、可靠性高、使用灵活等特点，多用于汽车、工业领域内部测量和执行部件间数据通信。CAN总线可以进行点对点、一点对多点和全域广播方式传递信息，通信速率可达1Mbps。

CAN总线是一种串行数据通信协议，包含4种帧数据格式。在报文传输中，报文分为数据帧、远程帧、出错帧、超载帧。CAN总线体系结构如图2所示：

2.3 MOST总线

MOST总线是由汽车工业协议在1999年制定的一种高速媒体总线，具有性能可靠、成本低、系统简单、结构灵活、数据兼容性好和电磁干扰性能良好等特点，在车载多媒体设备上得到广泛应用。

MOST总线是一种以光纤为物理载体的环形总线，能够传输最高25Mbps的数据流。MOST总线是一点对多点的数据流系统，提供Most总线接口的设备可以方便地挂到总线上或从总线上去除。在MOST总线上，既可以传输如音频、视频流这种同步数据，也可以传输基于其他数据传输协议的非同步数据。MOST总线体系结构如图3所示：

2.4 1394B总线

1394B总线是由IEEE于1995年根据FireWire制定的一种高性能数据总线，由于其高可靠性、低延迟、高实时性等特点，已成为航空领域应用中比较成熟的一种数据总线。作为一种高速串行总线，1394B总线支持点对点的光纤数据传输，传输速率可覆盖100Mbps～3.2Gbps范围。

1394B总线通信协议层包含4个协议层：依次为总线管理层、事务层、链路层和物理层。其中总线管理层主要负责对总线资源和节点资源进行管理，事务层主要支持异步传输中读、写等操作，链路层将事务层的请求和响应转化为相应的包，准备发送到总线上，物理层提供了数据传输所需的电子和机械接口。1394B总线体系结构[2]如图4所示：

2.5SFODB总线

SFODB总线是1999年美国国家航空和宇宙航行局联合国防部而开发制定了SFODB 标准。具有高可靠性、低延时以及能够适应空间恶劣环境的特点，因而非常适合于航天应用。SFODB既可采用串行传输方式也可采用并行传输方式，支持200Mbps～1Gbps的数据传输速率。

SFODB总线符合ANSI标准，支持主机与外设、主机与主机之间的通道连接。其物理拓扑由光纤连接多个FBIU单元以及单个CFBIU单元组成的环形网络[3]。其中CFBIU主要完成网络配置、控制及状态监控，而FBIU主要完成数据收发。SFODB总线体系结构如图5所示：

3工程应用

ADAS功能通过传感层、决策层、执行层三大部分实现。传感层通过摄像头、雷达等设备对周围环境数据进行采集;决策层对采集到的环境数据进行判断并做出决策;控制层通过执行机构对车辆实行驾驶控制。当前常用的ADAS功能如下表所示：

从表1中我们可以看出，通过装载在车辆上的电子传感装置，对车辆进行全面感知，实现对汽车每个参数进行交通全程控制，提高交通效率和交通安全。

目前车辆内部是广泛使用的数据总线组成形式如图6所示。从图中可以看出，车辆动力/控制系统总线广泛使用CAN数据总线[4]，这主要得益于CAN总线较高性价比、成熟公开的技术和通信高可靠性。而车载多媒体系统总线，选择的是技术日益成熟的MOST数据总线，由于其采用光纤作为信息传输媒介，能够支持较高的数据速率，因而开始被广泛使用[5]。作为汽车辅助驾驶系统，ADAS系统要适配整车已有的数据总线，所以在上述车载系统中，ADAS对外所使用的数据总线基本也是CAN+MOST总线这种架构形式。

从2.4和2.5章节我们可以看到，1394B总线和SFODB总线都属于新一代光纤总线，具有传输速率高、通信高可靠的特点，且在航空航天领域已成熟应用，由于价格和技术公开度等方面原因，导致这类高速数据总线在民用汽车领域尚未广泛应用。目前已有该类数据总线在车辆中使用的相关研究[6]，相信未来不久，该类光纤数据总线也会广泛使用于车载网络领域，为ADAS搭建更加快速、稳定、可靠的通信平台。

4結束语

智能驾驶技术研究的不断深入，推动着越来越多汽车厂商开始搭载ADAS。ADAS在给汽车驾驶带来舒适、便捷和安全的同时，也对车辆内部使用的数据总线提出更高要求。高可靠性、高实时性、高数据传输率，同时又具备体积小、质量轻、功耗低等特点，这将是未来汽车智能驾驶系统对数据总线的新要求。

参考文献：

[1] 庞茂，吴瑞明，杨礼康.军用车辆常用数据总线性能比较及发展趋势[J].浙江科技学院学报，2015，27（3）：203-207.

[2] 张杰.机载高速数据总线技术的应用研究[J].电子测量技术， 2016（6）：163-166.

[3] 邱爱华，张涛. SFODB总线在飞行器数据管理中的应用探讨[J].空间科学学报，2013（6）：664-671.

[4] 马福萍.2016年款五门版路虎极光车载数据总线传输信息解析[J].汽车电器，2017（4）：42-44.

[5] 陈益锋.2014年新款宝马5系MOST总线系统功能详解[J].汽车电器，2015（1）：41-42.

[6] 王妍，董全林，文怀涛，等.基于1394b光纤总线的视频发送系统设计[J].微计算机信息，2011，27（3）：80-81，100.

【通联编辑：梁书】