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LIN, CAN, FlexRay: Protokollwahl | STAR ELECTRONICS

LIN, CAN und FlexRay: Welches Protokoll sollten Sie für Ihre Automobil-Netzwerkarchitektur wählen?

Einleitung

Bei der Entwicklung der Netzwerkarchitektur eines modernen Fahrzeugs ist eine der ersten und wichtigsten Entscheidungen die Wahl des richtigen Kommunikationsprotokolls. Sollten Sie LIN, CAN oder FlexRay verwenden? Jedes Protokoll hat seine Stärken, Kompromisse und idealen Anwendungsfälle.

In diesem Artikel vergleichen wir diese Protokolle hinsichtlich Geschwindigkeit, Kosten, Topologie, Determinismus, Komplexität und Integrationspotenzial. Ganz gleich, ob Sie an einer neuen Fahrzeugplattform arbeiten oder eine bestimmte ECU aktualisieren – dieser Leitfaden hilft Ihnen dabei, eine fundierte und technisch sinnvolle Entscheidung zu treffen.

Schnellvergleichstabelle

Funktion  

LIN

CAN (Classic/CAN FD)

FlexRay

Maximale Geschwindigkeit   

~20 kbps   

1 Mbps / 5 Mbps

10 Mbps

Kosten pro Knoten 

Sehr gering 

Mittel   

Hoch

Komplexität

Gering (SW-basiert)

Mittel (HW + SW-Stack)

Hoch (zeitgesteuert)

Topologie

Master/Slave (1-Draht)   

Multi-Master (2-Draht)   

Dual-Channel-Synchronisation

Anwendungsbeispiele   

Spiegel, Sensoren   

Antriebsstrang, Infotainment   

Fahrwerk, ADAS

Determinismus   

Hoch (fester Zeitplan)   

Mittel (prioritätsbasiert)   

Sehr hoch (globale Zeit)

Protokollstandard   

ISO 17987   

ISO 11898   

ISO 17458

Wann sollte LIN verwendet werden?

Verwenden Sie LIN, wenn:

  • Sie einfache, kostengünstige Geräte (z. B. Sitzmotoren, Sensoren, Umgebungsbeleuchtung) anschließen müssen.

  • Geschwindigkeit und Latenz nicht entscheidend sind.

  • Sie eine leichtgewichtige Software-Implementierung ohne dedizierten Controller wünschen.

  • Sie nur über eine begrenzte Anzahl von E/A-Pins verfügen oder den Verkabelungsaufwand reduzieren möchten.

Einschränkungen: LIN ist nicht für sicherheitskritische oder Echtzeitsysteme geeignet.

STAR ELECTRONICS bietet LIN-Transceiver, Analysatoren und Breakout-Boards für die schnelle Prototypenerstellung und Systemvalidierung.
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Wann sollte CAN verwendet werden?

Verwenden Sie CAN, wenn:

  • Sie ein Gleichgewicht zwischen Leistung, Kosten und Flexibilität benötigen.

  • Das System Multi-Master-Zugriff und Echtzeitfähigkeit erfordert.

  • Zu den Anwendungen Motorsteuergeräte, ABS, Karosseriesteuergeräte usw. gehören.

Stärken: Ausgereiftes Ökosystem, umfassender Support, weit verbreitet bei Automobilherstellern.

Ziehen Sie die Verwendung von CAN-zu-LIN-Gateways von STAR in Betracht, wenn Sie ältere LIN-Geräte in ein CAN-Backbone integrieren.
Siehe LIN2CAN-Gateway

Wann sollte FlexRay verwendet werden?

Verwenden Sie FlexRay, wenn:

  • Sie an zeitkritischen Systemen arbeiten (z. B. X-by-Wire, Fahrwerkssteuerung)

  • Sie Fehlertoleranz und hohe Determiniertheit benötigen

  • Geschwindigkeit und Synchronisation wichtiger sind als Kosten

Herausforderungen: Hohe Komplexität bei der Implementierung, anspruchsvolle Hardwareanforderungen und rückläufige Akzeptanz zugunsten von Automotive Ethernet.

STAR ELECTRONICS unterstützt FlexRay-Simulations- und Analyse-Tools auf Anfrage für High-End-Projekte.
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Architektur-Tipp: Verwenden Sie einen hybriden Ansatz

In realen Anwendungen koexistieren diese Protokolle häufig:

  • Das CAN-Backbone übernimmt die kritische ECU-Kommunikation

  • LIN-Subnetze steuern periphere Knoten über Gateways

  • FlexRay oder Ethernet verbinden zeitkritische Komponenten in ADAS- oder Fahrwerksdomänen

Fazit

Es gibt kein Protokoll, das für alle Anwendungen geeignet ist. Die beste Wahl hängt von den Anforderungen Ihres Systems hinsichtlich Leistung, Kosten, Zuverlässigkeit und Sicherheit ab. Wenn Sie die Eigenschaften von LIN, CAN und FlexRay verstehen, können Sie eine Architektur entwerfen, die effizient, skalierbar und robust ist.

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Die Ingenieure von STAR ELECTRONICS helfen Ihnen bei der Auswahl der richtigen Tools, Schnittstellen und Protokollintegrationsstrategie.
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Glossar

Begriff   

Definition

LIN (Local Interconnect Network)   

Kostengünstiges serielles Protokoll für einfache Fahrzeugfunktionen

CAN (Controller Area Network)   

Robustes Multi-Master-Protokoll für die Echtzeitkommunikation im Fahrzeug

FlexRay

Hochgeschwindigkeitsprotokoll mit Zeitsteuerung für sicherheitskritische Systeme

ECU (Electronic Control Unit)   

Eingebettetes System zur Steuerung von Fahrzeugfunktionen

Baudrate   

Übertragungsgeschwindigkeit, gemessen in Bit pro Sekunde

ISO 17987 / 11898 / 17458

Internationale Normen zur Definition der Protokolle LIN, CAN und FlexRay

Schedule Table   

Vordefinierte Zeitstruktur, die in der LIN- und FlexRay-Kommunikation verwendet wird

Multi-Master   

Netzwerktopologie, in der mehrere Knoten die Kommunikation initiieren können

Restbus-Simulation   

Simulation fehlender oder inaktiver ECUs in einem Netzwerk

Gateway   

Gerät, das verschiedene Kommunikationsprotokolle miteinander verbindet (z. B. LIN mit CAN)

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