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车辆总线是一个专门的内部通信网络，将车辆（如汽车、公共汽车、火车、工业或农业车辆、船舶或飞机）内的部件相互连接。在电子学中，总线只是一个将多个电气或电子设备连接在一起的设备。车辆控制的特殊要求，如保证信息传递、不冲突的信息、最短的传递时间、低成本、抗电磁场噪音，以及冗余路由和其他特性，都要求使用不太常见的网络协议。协议包括控制器区域网络（CAN）、本地互联网络（LIN）和其他。传统的计算机网络技术（如以太网和TCP/IP）很少使用，除非在飞机上使用ARINC 664的实施方案，如航空电子全双工交换以太网。使用AFDX的飞机包括B787、A400M和A380。火车通常使用以太网共识网络（ECN）。自1996年以来在美国销售的所有汽车都被要求有一个车载诊断连接器，用于访问汽车的电子控制器。

车载网络技术发展的主要驱动力是电子行业的普遍进步和政府的规定，特别是在美国，为了使汽车环保而实施的规定。

随着汽车排放标准的严格，如果没有车载计算设备的帮助，就不可能达到要求的控制程度。车载电子设备也对车辆性能、乘员舒适度、制造便利性和成本效益做出了巨大贡献。

曾几何时，汽车收音机可能是汽车中唯一的电子设备，但现在几乎汽车的每个部件都有一些电子功能。今天车辆上的典型电子模块包括发动机控制单元（ECU）、变速器控制单元（TCU）、防抱死制动系统（ABS）和车身控制模块（BCM）。

电子控制模块通常从传感器（速度、温度、压力等）获得输入，用于计算。各种执行器被用来执行模块确定的动作（打开冷却风扇、换挡等）。在车辆的正常运行过程中，各模块之间需要交换数据。例如，发动机需要告诉变速器发动机的速度是多少，而变速器需要告诉其他模块何时发生换挡。这种快速、可靠地交换数据的需要导致了作为数据交换媒介的车辆网络的发展。

汽车工业很快意识到将每个模块与其他每个模块进行布线的复杂性。这样的布线设计不仅复杂，而且必须根据具体车辆所包括的模块而改变。例如，一辆没有防抱死制动模块的汽车将不得不与包括防抱死制动的汽车进行不同的布线。

工业界对这个问题的答案是在汽车中建立一个中央网络。模块可以被 "插入 "网络，并能够与安装在网络上的任何其他模块进行通信。这种设计更容易制造，更容易维护，并提供了增加和删除选项的灵活性，而不影响整个车辆的布线结构。每个模块是车辆网络上的一个节点，控制与其功能相关的特定组件，并在必要时通过车辆网络使用标准协议与其他模块进行通信。

网络并不新鲜，但它们在车辆上的应用却很新鲜。车辆的网络要求：

1. 低成本
2. 免受外部噪音影响
3. 能够在恶劣的环境中运行
4. 整体坚固性和可靠性

尽管车辆网络对数据吞吐量的要求不高，但对更多车载计算的需求正在继续推动这些网络的变化，以提供模块之间更高速的通信。控制区网络包括主机到控制器传输的接收器和发射器以及计算机之间的相互联系。

有几种网络类型和协议被不同的制造商用于汽车中。许多公司正在鼓励制定一个标准的通信协议，但还没有确定下来。

协议

常见的车辆总线协议包括：

1. A²B -（汽车音频总线）由模拟设备公司开发的音频分配协议。
2. AFDX
3. ARINC 429
4. Byteflight
5. CAN -（控制器区域网络）一种廉价的低速串行总线，用于互连汽车部件
6. D2B -（国内数字总线）一种高速多媒体接口
7. FlexRay - 一种具有安全关键特性的通用高速协议
8. IDB-1394
9. IEBus
10. I²C
11. ISO 9141-1/-2
12. J1708和J1587
13. J1850
14. J1939和ISO 11783--用于商业（J1939）和农业（ISO 11783）车辆的CAN的改编。
15. 关键词协议2000（KWP2000）--用于汽车诊断设备的协议（在串行线上或通过CAN运行）。
16. LIN -（本地互联网络）一个非常低成本的车内子网络
17. MOST -（面向媒体的系统传输）一个高速多媒体接口
18. 多功能车辆总线--列车通信网络IEC 61375的一部分。
19. SMARTwireX
20. SPI
21. VAN - (车辆区域网络)
22. UAVCAN -（非复杂应用级车用通信和网络）大多用于电动飞机、无人机、卫星和机器人。

- 单线

- 双绞线

- 光纤

- IEEE 1394

- MIL-STD-1553，为用于军用航空电子设备而开发，现在也被广泛用于航天器。被米格-35采用[2] 。

- MIL-STD-1773，大致为MIL-STD-1553，采用光缆布线

- 电力线通信

连接器

- OBD-2（16针）。

此外，许多主要的汽车制造商使用他们自己专有的车辆总线标准，或在开放协议（如CAN）上叠加专有信息。

- J1939（9针）。

商业类车辆有I型或II型连接器，根据SAE J1939协议支持基于CAN的通信。

表 1‑1车辆信息传输协议

目前，绝大多数车用总线都被SAE（美国汽车工程师协会）下属的汽车网络委员会按照协议特性分为A、B、C、D四类。

面向传感器或执行器管理的低速网络，它的位传输速率通常小于 20Kb/S。

A类总线以LIN（Local Interconnect Network 本地互联网）规范最有前途。其由摩托罗拉（Motorola）与奥迪（Audi）等知名企业联手推出的一种新型低成本的开放式串行通讯协议，主要用于车内分布式电控系统，尤其是面向智能传感器或执行器的数字化通讯场合。

面向独立控制模块间信息共享的中速网络，位速一般在10~125 Kb/S之间。

B类总线以CAN（Controller Area Network 控制器局域网络）最为著名。CAN网络最初是BOSCH公司为欧洲汽车市场所开发的,只用于汽车内部测量和执行部件间的数据通讯,逐渐的发展完善技术和功能,1993年ISO正式颁布了道路交通运输工具一数字信息交换一高速通讯控制器局域网(CAN)国际标准(ISO11898-1)，近几年低速容错CAN的标准ISO 11519-2 也开始在欧洲的一些车型中得到广泛的应用。B类总线主要应用于车身电子的舒适型模块和显示仪表等设备中。

面向闭环实时控制的多路传输高速网络，位速率多在125Kb/S ~ 1Mb/S 之间。

C类总线主要用于车上动力系统中对通讯的实时性要求比较高的场合，主要服务于动力传递系统。在欧洲，汽车厂商大多使用“高速CAN”作为C类总线，它实际上就是ISO 11898-1 中位速率高于125Kb/S的那部分标准。美国则在卡车极其拖车、课程、建筑机械和农业动力设备中大量使用专门的通讯协议 SAEJ1939。

面向多媒体设备、高速数据流传输的高性能网络，位速率一般在 2Mb/S 以上，主要用于CD等播放机和液晶显示设备。

D类总线近期才被采纳入SAE对总线的分类范畴之中。其带宽范畴相当大，用到的传输介质也有好几种。其又被分为低速（IDB-C为代表）、高速（IDB-M为代表）和无线（Bluetooth 蓝牙为代表）三大范畴，这里不再详细介绍。

控制器局域网 (Controller Area Network，简称CAN或者CAN bus) 是一种功能丰富的车用总线标准。被设计用于在不需要主机（Host）的情况下，允许网络上的单片机和仪器相互通信。 它基于消息传递协议，设计之初在车辆上采用复用通信线缆，以降低铜线使用量，后来也被其他行业所使用。

CAN创建在基于信息导向传输协定的广播机制（Broadcast Communication Mechanism）上。其根据信息的内容，利用信息标志符（Message Identifier，每个标志符在整个网络中独一无二）来定义内容和消息的优先顺序进行传递，而并非指派特定站点地址（Station Address）的方式。

因此，CAN拥有了良好的弹性调整能力，可以在现有网络中增加节点而不用在软、硬件上做出调整。除此之外，消息的传递不基于特殊种类的节点，增加了升级网络的便利性。

罗伯特·博世公司于1983年开发了控制器局域网（CAN bus）。该协议于1986年美国密歇根州底特律市举行的国际汽车工程师学会（SAE）会议上正式发表。第一个CAN控制芯片，由英特尔和飞利浦生产，并且于1987年发布。 世界上第一台装载了基于CAN的多重线系统的汽车是1991年推出的梅赛德斯-奔驰 W140。

博世公司发表了关于CAN规范的几个版本，最新的CAN 2.0于1991年发布。该规范被分为两部分；A部分适用于使用11位标识符的标准格式，B部分适用于使用29位标志符的拓展格式。使用11位标识符的CAN设备一般被称作CAN 2.0A，而使用29位识别码的CAN设备通常称为CAN 2.0B。博世公司免费提供标准、规范和白皮书。

1993年，国际标准化组织（ISO）公布了CAN标准ISO11898。后来CAN标准被重新编译分成两个部分：ISO11898-1涵盖了数据链路层；ISO11898-2涵盖了高速CAN总线的物理层； ISO11898-3于晚些时候公布并且涵盖了低速CAN总线的物理层和CAN总线容错规范。 物理层标准ISO11898-2和ISO11898-3并不包含在博世CAN2.0规范中，它们可以单独从ISO购买。之后，博世公司仍然积极地拓展CAN标准。2012年，博世公布CAN FD 1.0或称作可变数据速率的CAN。这个规范使用不同的架构，允许在仲裁之后，切换至更快的比特率，传输不同的数据的长度。CAN FD兼容现有的CAN 2.0网络，所以新的CAN FD设备能够与现有CAN设备共存于同一控制网络。

CAN总线是五个使用在车载诊断 (OBD)-II标准的协议的其中一个。1996年以后，所有在美国销售的汽车及轻型卡车被强制要求符合OBD-II标准。在欧盟，自2001年后销售的汽油载具及2004年后销售的柴油载具都强制规定需要符合EOBD标准。

CAN总线通常应用于如下领域

1. 乘用车、卡车、公共汽车（汽油车及电动车）
2. 航空、航海电子仪器
3. 工业自动化及机械控制
4. 电梯、扶梯
5. 建筑自动化
6. 医疗仪器及设备
7. 汽车

现代的汽车可能为其子系统配备多达70个电子控制器（ECU）。最常见的控制器为发动机控制器。除此以外，变速器、安全气囊、防锁死刹车系统/ABS、定速巡航、动力方向盘、音响系统、动力车窗、车门、后视镜调整、电池和混合动力电动汽车的充电系统等等均使用电子控制器。这其中，有的是独立的子系统，有些需要跟其他子系统进行通信，控制驱动器或接收传感器的反馈信息。为此设计了控制器局域网络，将汽车的不同系统相互连接在一起。传统的“电缆直连”成本高，布线复杂，而控制器局域网络仅需软件就可实现，不仅安全、经济还十分便利。

自动启动/停止：车辆各处的各种传感器（速度传感器、转向角、空调关闭，发动机温度）所发出的各种信号可由CAN总线收集并用于决定是否可以在停车时关闭发动机，进而改善燃油效率和尾气排放。

电子驻车制动："斜坡驻车"的功能需要车辆的倾斜传感器（同时用于防盗报警器）和道路的速度传感器（同时用于防锁死制动、发动机控制和牵引力控制）通过CAN总线传输采样信号并决定车辆是否停在斜坡上。同样，安全带的传感器(安全气囊的一部分)通过CAN总线传输信号，以确定安全带是否扣上，然后泊车的刹车会自动在移动时关闭。

驻车辅助系统：当司机切换至倒档，变速器控制单元可以通过CAN总线发送信号，激活停车传感器系统和车门控制模块，使副驾驶侧的后视镜向下倾斜显示路涯。 CAN总线也可以从雨水传感器获取信号，在倒车时自动触发后挡风玻璃雨刮。

车道偏离警示/防撞系统：车道偏离警示/驻车传感器的信号也可通过CAN总线用于驾驶辅助系统判断附近物体，比如车道偏离警示。最近，这些信号可以通过CAN总线触发防撞系统中的电子刹车系统。

汽车刹车清扫：雨水传感器(主要用于的自动挡风玻璃雨刷)通过CAN总线将信号送达防抱死制动系统模块中，在行驶中轻微触发一次人体不会察觉的刹车来清除刹车片上的液体。奥迪和宝马的某些高性能型号搭配有这一功能。

近些年又开发出了LIN（区域互联网络）标准，用在非关键系统中的应用，例如空调和信息娱乐系统等数据传输速度和可靠性不是很重要的系统中。

CAN总线协议自2009年后被用于禧玛诺DI2的公路自行车电子变速系统上。同样的，Ansmann和BionX在它们的直驱电机中使用CAN协议。

由于CAN控制器和处理器价格低廉，CAN总线同样可应用于普通自动化环境的现场总线中。

包括NISMO在内的开发商致力于使用CAN总线数据在GT赛车6中利用游戏内的GPS数据，重建真实的赛车视觉动态模糊，玩家将获得真实的赛车动态模糊效果。

约翰·霍普金斯大学应用物理学实验室的模块化假肢（MPL）使用局域CAN总线使假肢上的伺服电机和控制器的沟通更容易。

CAN是一个用于连接电子控制单元（ECU）的多主机串行总线标准。电子控制单元有时也被称作节点。CAN网络上需要至少两个节点才可进行通信。节点的复杂程度可以只是简单的输入输出设备，也可以是包含有CAN交互器并搭载了软件的嵌入式组件。节点还可能是一个网关，允许普通计算机通过USB或以太网端口与CAN网络上的设备通信。

所有节点通过两根平行的总线连接在一起。两条电线组成一条双绞线，并且接有120Ω的特性阻抗。

ISO 11898-2，也称为高速度CAN。它在总线的两端均接有120Ω电阻。

图 1‑1 高速CAN网络

高速CAN网络。ISO 11898-2

高速CAN总线在传输显性（0）信号时，会将CAN_H端抬向5V高电平，将CAN_L拉向0V低电平。当传输隐性（1)信号时，并不会驱动CAN_H或者CAN_L端。 显性信号CAN_H和CAN_L两端差分标称电压为2V。 终端电阻在没有驱动时，将差分标称电压降回0V。显性信号（0）的共模电压需要在1.5V到3.5V之间。隐性信号（1）的共模电压需要在 /-12V。

图 1‑2 高速CAN信令

ISO 11898-3，也被称作低速或者容错CAN。它使用线性主线，星形主线或者连接到一个线性主线上的多星结构主线著称。每个节点都有终端电阻作为全局终端电阻的一部分。全局终端电阻不应低于100 Ω。

图 1‑3 低速容错CAN网络

低速/容错CAN信号在传输显性信号（0）时，驱动CANH端抬向5V，将CANL端降向0V。在传输隐性信号（1）时并不驱动CAN 总线的任何一端。在电源电压Vcc为5V时，显性信号差分电压需要大于2.3V，隐性信号的差分电压需要小于0.6V。CAN总线两端未被驱动时，终端电阻使CANL端回归到RTH电压（当电源电压Vcc为5V时，RTH电压至少为Vcc-0.3V=4.7V），同时使CANH端回归至RTL电压（RTL电压最大为0.3V）。两根线需要能够承受-27V至40V的电压而不被损坏。