汽车线束的发展史（四）—数据线缆的崛起

线束设计图

随着1980年代数字引擎管理系统的广泛应用，车辆底盘的线束设计面临着新的挑战，即需要适应数字信号及高度敏感的模拟传感器信号的传输。使用成本较低的PVC作为绝缘材料在此过程中出现了问题，原因在于其较高的介电常数。

介电常数是衡量材料在电场作用下极化能力的指标，高介电常数材料会吸收更多能量，这可能导致信号在高频率下的衰减与失真。

信号失真

另外，信号线需在由点火系统及充电系统产生的电磁干扰环境中正常工作，同时还需抑制线束内部线路间的串扰。

信号线被影响

为此，低介电常数的绝缘材料如聚乙烯和交联聚乙烯成为了更佳的选择，因为它们能够在高频下最小化信号损耗，特别适用于ABS传感器或氮氧化物传感器等敏感信号的传输。

ABS线束

在20世纪90年代，随着计算机技术的融入，汽车电子系统开始与之集成，网络拓扑结构逐步被大多数汽车制造商采纳。

网络拓扑结构

在该架构中，各车辆子系统均配备有电子控制单元（ECU）。而多路复用信号协议则允许在单一物理通道上进行多路数据的交换。

多路复用系统

初期的多路复用系统采用了衍生自工业领域的基础串行通讯协议，例如RS-232、RS-485和RS-422。

RS-232

RS-458

RS-422

这些协议基于预设的固定波特率以及必要的连接管理数据，以实现比特流的直接传输。其中，最简易的形式为单端通讯，它通过与地相对的电压级别来表征比特。尽管此方式仅需一根信号线且易于实现，但限于其对噪声的高度敏感性，比特率受限。相较之下，差分串行通讯则通过双绞信号线进行改进，其中一条传输正信号，另一条传输相反的信号。

两根信号线

由于传输线路上的噪声会均匀地影响这两个信号，接收端可通过将反相信号从正信号中减去的方式有效消除噪声。该技术显著提升了抗干扰性，并相较于单端串行通讯，实现了在更长距离上的高速、可靠传输。

信号被噪声均匀影响

20世纪80年代初，汽车行业涌现了多种串行通信协议，包括L-Line。

L-LINE

L-Line 1850基于脉宽调制技术，而通用汽车则采用了SCI协议。尽管这些早期协议为车辆诊断与模块间的通讯提供了便利，但它们在传输速率与灵活性方面仍显不足。

CAN BUS

SERIAL BUS

1986年，在密歇根州底特律举行的汽车工程师协会大会上，博世公司推出了控制器局域网络（CAN）总线协议。

CAN总线

CAN总线作为一种多主站串行数据总线，其设计允许多个节点通过单一信道进行无干扰、高可靠性的数据交换。它利用一对传输线传递差分信号，有效滤除噪声干扰。

具备传输功能的CAN

此外，CAN协议定义了一个信息封装机制，将模块间的交互信息打包成数据帧，并具备优先级传输及错误检测等先进功能。

到了20世纪90年代中期，业界已广泛接纳最初推出的8位模数转换器作为车辆数字通信的标准。随着时间的推进，这一标准不断演进，以适应更高速的数据传输需求和更大的负载容量。