Noch vor einigen Jahrzehnten gab es in einem PKW nur wenig Elektrik
und kaum Elektronik. Im Motorraum gab es Batterie, Lichtmaschine,
Regler, Anlasser und Zündung. Am Armaturenbrett Schalter
Kontrollämpchen, Blinkererelais und Sicherungen. Vom
Armaturenbrett bis zum Fahrzeugheck gab es nur noch einige Leuchten und
die dazugehörigen Kabel. Das Autoradio war mit Abstand das
beeindruckendste Stück Elektronik in einem Auto bis zur Mitte der
70er des vorigen Jahrhunderts. All das lies sich mit weniger als 50
Metern Draht verkabeln.
Moderne Autos sind heutzutage mit kleinen elektronischen Helfern
geradezu gespickt. Das erfordert bis zu 4 km Draht in einem einzelnen
Auto. Damit wird die Verkabelung zu einem Gewichts- und Kostenfaktor.
Der Kabelwust läßt sich nur durch den Einsatz von
Datenbussen in den Griff bekommen. Ein nur aus 2 Drähten
bestehender serieller Datenbus kann sich durch das ganze Auto ziehen
und von vielen unterschiedlichen Elektronikboxen zur Komunikation
benutzt werden. Er ersetzt dann dutzende herkömmliche
Einzeldrähte. Jedes Gerät, das diesen Bus nutzen
will, benötigt natürlich ein Businterface (sozusagen die
"Netzwerkkarte"). Diese Funktion übernimmt in der Regel ein
Microcontroller.
In einem herkömmlichen PKW werden die Heckleuchten mit 6
Dräten mit dem vorderen PKW-Teil verbunden:
Wird das Heckleuchtenmodul über einen Bus angesteuert,
reduzuiert sich das auf 4 Drähte:
Der gleiche Bus kann aber auch zusätzlich den
Heckscheibenwischer, die Heckscheibenwaschanlage, die
Heckscheibenheizung, die Kofferraumbeleuchtung ... steuern, und so noch
viel mehr Drähte einsparen. Fällt der Bus aber aus (z.B.
durch einen Kuzschluß) Sind die Folgen aber viel weitreichender,
als wenn ein einzelner Draht in einem herkömmlichen Auto
ausfällt.
ISO-11898
In den '80ern entwickelte Bosch das Controller
area network (CAN), der sich heutzutage
als Quasistandard in Fahrzeugen durchgesetzt hat.CAN ist besonders
störunempfindlich und eignet sich deshalb besonders für den
Einsatz unter den rauen Bedingungen eines Autos. Der CAN-Bus kann
sowohl mit Glasfaser- wie auch mit Kupferleitungen ausgeführt
werden. Im Auto werden Kupferleitungen verwendet. Zwei verdrillte
Drähte übertragen die Daten dabei mit inversem Pegel.
Der CAN-Bus ist ein Multi-Master-Bus. Alle am Bus angeschlossenen
Geräte sind gleichberechtigt. Es können bis zu 128
Geräte an einen Bus angeschlossen werden.
In einem Fahrzeug gibt es meist zwei CAN-Netzwerke. Ein
low-Speed-CAN-Bus (125 Kbps) vernetzt all die kleinen Helfer, die das
Autofahren so bequem machen, die aber andererseits nicht von
essenzieller Bedeutung sind (z.B. elektrische Fensterheber) und deren
Reaktion problemlos etliche Millisekunden verzögert erfolgen darf.
Dieser Bus wird auch 'Komfort-Bus' genannt.
Ein High-Speed-CAN-Bus (bis zu 1 Mbps) kümmert sich um die
zeitkritischen Dinge (Motormanagement, Antiblockiersystem, Tempomat...)
Der Media-oriented systems
transport (MOST) ist ein Glasfaserbus für Audio- und
Videoanwendungen. Er wird vorwiegend bei den gehobeneren Automarken
eingesetz (Audi, BMW, Volvo) und verbindet Radio, Navigationssystem,
CD/DVD-Wechsler und Lautsprecher mittels Glasfaser.
Der Mobile media link (MML)
ist (ähnlich wie MOST und D2B) ein Multimedia-Glasfaserbus.
Das Local interconnect network
(LIN) ist ein 1-Draht-Bus niedriger Datenrate mit
Master-Slave-Architektur (enhanced ISO-9141). Er steuert vor allem
Türschlösser, elektrische Schiebedächer,
Außenspiegel, elektrische Sitze... Der Master des Lin-Bus
ist am CAN-Bus angeschlossen.
Der LIN-Bus wird vor allem dort eingesetzt, wo ein Dieb versuchen
könnte in das Fahrzeug einzubrechen. Die Master-Slave-Architektur
ist deutlich robuster gegenüber Manipulationen. Wäre der
elektrische Außenspiegel am CAN-Bus angeschlossen, dann
könnte ein Dieb versuchen, sich von dort aus in das Auto zu
hacken, und so die Alarmanlage zu deaktivieren und die
Türschlösser zu öffnen.