电控基础总复习3

1、汽车电子控制基础总复习（三）第五章 汽车网络系统第一节 汽车网络的类型与传输原理一、汽车网络的分类：1.按数据传输速率不同SAE将汽车网络划分为A类、B类、C类网络。 A类网络传输速率110kb/s 主要面向传感器和执行器的低速网络. 应用于如车身系统的自动门窗、座椅、灯光照明等网络系统。LIN网是典型的A类网络。 B类网络传输速率10100kb/s面向独立模块间信息共享的中速网络。用于数据传输速度要求较高的一些车身控制系统（如空调、安全气襄、防盗、雨刷等）、仪表盘、以及故障诊断系（OBD）等。典型的B类网络是低速CAN网络、VAN网络。 C类网络速率达1M/S 面向高速实时闭环控制的多路传输

2、网，。主要用于如高档的实时控制系统（如发动机、变速器、制动、悬架、等）。 典型的C类网络是高速CAN网。三类网络功能均向下涵盖，即B类网支持A类网的功能,C类网能同时实现B类和A类网功能。 一辆汽车上可以同时采用多类的不同网络，可通过网关转换。2.按网络的拓扑结构分：常见网络拓扑结构可分为（a）星形式（b）环形式（c）树形式（d）总线形式。汽车网络都采用总线式结构，即将各个节点和一根总线相连，网络结构简单、灵活、可扩充性好、可靠性高、资源共享能力强。3.按通信协议分： 按通信协议不同，汽车网络系统可分为CAN网、 LIN网、VAN网、MOST网等。 CAN网是根据CAN协议设计的汽车网络系统,

3、得到广泛应用。 CAN协议发展很快，有高速CAN协议（如ISO 11898）和低速CAN协议（ISO11519）。 LIN网是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制采用LIN协议建立的汽车网络系统，适应于智能传感器和执行器的低速辅助通信网络。 MOST网 是根据MOST协议建立的汽车网络系统，主要应用于汽车媒体和通信的分布式网络。利用光导纤维作为信息传导媒介，进行数字信号的传输。4.按应用系统分：按应用系统不同，汽车网络系统大致分为 动力传动网络系统；主要是将发动机、ABS、自动变速器三个控制单元连接成一个网络。对通信实时性有较高的要求。一般采用CAN高速网络连接动力传动

4、系统。 车身网络系统：主要将防盗、雨刮、天窗、车门、车灯、座椅等电子控制单元连接成一个网络。采用低速总线还可增加传输距离、提高抗干扰能力以及降低硬件成本。数据传输速度一般为100125kb/s的B类网络。 安全网络系统：主要是将SRS、安全带、加速度传感器、儿童安全带识别等电子控制单元连接为一个网络。 信息与车载媒体网络系统：将GPS、组合仪表、CD、车载电话、电视、收音机等电子控制单元连接为一个网络。信息与车载媒体网络系统的容量大、通信速度非常快，通信速率一般在2Mb/s以上。 故障诊断系统：是专为车用故障诊断设备建立的通信网络系统，以用于汽车再现诊断或远程诊断。二、多路传输基本原理1. 两

5、种信息传输方式：串行传输数据是一位一位在设备之间进行传输，速度慢但导线少。它有接收器、发送器和控制器组成。并行传输数据传输时，多个位在设备间同时传输。速度快但导线多，适用于近距离传输。 数据总线：每块电控单元都只需引出两条线共同接在二条公共的导线上，这两条导线就称为（串行）数据总线，又称BUS线。并行传输方式串行传输方式2.多路传输技术： 在同一条通信线路上，实现同时传送多路信号。该技术采用将时间分段，每一时间段由复用的一路信号占用多路信号交错串行传输。各路信号之间不易互相干扰。汽车网络一般采用时分多路复用传输方式。三、汽车网络的设计要求电磁兼容问题：系统必须具有承受外来电磁干扰的能力和不能对

6、环境造成电磁干扰和辐射。温度范围一般要求在-40125。油、水、盐雾、尘土以及可能遇到的化学腐蚀物质的影响。机械振动、颠簸、冲击的影响。批量生产成本价格。网上节点的增加与软硬件更新（可扩展性）。汽车网络系统要求可靠、廉价、与应用系统一体化、线路简单和实时性好。第二节 汽车网络系统组成汽车网络系统由硬件和软件两大部分组成，其中，硬件主要由模块、传输介质、负载电阻、网关、收发器、控制器等组成。软件主要指通信协议。一、模块通常是指电子控制单元（ECU）、传感器和执行器。模块的功能是将信号发送至数据总线上，并接收来自数据总线上的信号。在汽车网络系统通常将模块称为节点。模块（节点）一般由微处理器、控制器

7、、接收发送器等组成。1.控制器的功能 控制器位于模块的内部，安装在微处理器与收发器之间。控制器是双向作用的，既可接收微处理器传来的数据，并对这些数据进行处理后，传送到收发器。又可以接收收发器从网络传来的数据，并对这些信号处理后，传送到控制单元中的微处理器。2.控制器的类型 不同通讯协议网络采用不同的控制器型号。 控制器分为两大类，即独立控制器和片存控制器。独立控制器是指单一集成芯片，不与ECU的微处理器集成。使用起来比较灵活，可与多种类型的单片机进行接口组合片存控制器。片存控制器与ECU微处理器集成为一体，它们在许多特定情况下，使电路设计简化和紧凑，效率提高3.收发器 收发器又称为驱动器或线路

8、接口，收发器也位于模块的内部，安装在控制器与数据传输介质之间。收发器的功能主要有：收发器是用来把控制器传来的数据转化为电信号送入数据线，同时也为控制器接收数据。收发器是提供控制器与物理介质（总线）之间的接口，是影响网络系统安全性、可靠性，电磁兼容性的主要因素。 不同通信协议采用不同型号的收发器，二、传输介质 汽车网络系统的传输介质主要有双绞线、同轴电缆、光纤、无线介质等。1.双绞线 双绞线是CAN网最常用的一种传输介质双绞线中的两条线的电位总相反，如果一条是5V，另一条就是0V，始终保持电压总和为一常数。2.同轴电缆 有两种同轴电缆被广泛使用，一种是50电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输，

9、也叫基带同轴电缆；另一种是75电缆，用于模拟传输，一般用于电视信号的传输，称为宽带同轴电缆。3.光纤 光导纤维的任务是将在某一控制单元发射器内产生的光波传送到另一控制单元的接收器。4.无线介质无线介质信号传输技术称为蓝牙（Blue tooth）技术。是指通过大气传输电磁波的三种技术，即微波、红外线和激光。这三种技术都需要在发送方和接收方之间有一条视线通路。三、网关 网关是连接不同汽车网络的接口装置。其功能是将不同网络的通信协议进行翻译和解释，并进行无差错数据传输。即从第一个网络接收信息、翻译信息，向第二个网络发送信息。不同的总线系统通过网关来进行信息的交换与传递。 四、通信协议1.通信协议是指

10、通信双方控制信息交换规则的标准和约定的集合，即指数据在总线上传输的规则。2.主流网络通讯协议有：LIN、TTP/A、中速CAN、高速CAN、TTP/C、MOST协议等3.通信协议主要内容信号电平的电压传送字符的格式信息传输的速率起始和结束约定等。4.几种通信协议介绍： LIN协议的主要优点LIN是一种低端网络系统，可提供简单的网络解决方案。LIN的通信量小、配置灵活、单线连接和单主机/多从机的通信结构（无需总线仲裁）可保证低端设备和电子控制单元简便、快捷的实时通信。通过主机节点（网关），可将LIN与上层网络（如CAN）相连接，实现LIN的子总线辅助通信功能， CAN协议 CAN总线是一种串行数

11、据通信协议，它是一种多主总线，通信介质是双绞线。CAN协议可用于B类和C类汽车网络系统，得到广泛采用。并被ISO作为国际标准。 MOST协议 MOST协议是一种专为媒体信息传送的协议，得到了广泛采用。MOST网络可以不需要额外的主控计算机系统，结构灵活、性能可靠和易于扩展。MOST网络光纤作为物理层的传输介质。第四节 CAN总线局域网一、CAN总线的基本结构1.什么叫CAN总线？ CAN总线就是控制器局域网，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。这种网络属于现场总线的范畴，可称为CAN-BUS。2.CAN数据传输系统的构成：CAN数据传输系统系是有控制单元微处理器加上一个CAN控制

12、器、一个CAN收发器、两条数据传输线和两个终端电阻组成。控制器的作用，既可接收微处理器传来的数据，并对这些数据进行处理后，传送到收发器。又可以接收收发器从网络传来的数据，并对这些信号处理后，传送到控制单元中的微处理器。 收发器是用来把控制器传来的数据转化为电信号送入数据线，同时也为控制器接收数据。 终端电阻是为了防止数据在终端被反射并以回声的形式返回破坏数据。3. CAN系数据传输统的优点：  将各种信号线减至最少，同时优化了车身的布线方式。 共享信息资源，减少冗余的传感器。  CAN总线符合国际标准，便于维修。 CAN数据总线可靠性高，可有效防止电磁波的干扰和向

13、外辐射。 系统增加新功能，仅需升级软件即可。 二、CAN总线的基本特点：（1）国际标准 CAN是到目前为止唯一有国际标准且成本较低的现场总线。（2）多主方式 CAN网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，有极高的总线利用率。（3）标识符报文 CAN数据传输报文中不包含源地址或目标地址，仅用标识符来表示功能信息及优先级信息。（4）总线仲裁技术 采用非破坏总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息出现冲突时，优先级低的节点会主动退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情况下，也不会现网络瘫痪情况。（

14、5）数据传输方式灵活 CAN节点只需通过报文的标识符滤波即可实现点对点、点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据。（6通信距离与速率高 CAN的通信速率最高可达1 Mb/s （此时通信距离最长为40 m）。（7）节点数多 CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路。使节点的个数几乎不受限制。（8）短帧结构 报文采用短帧结构，其传输时间短，受干扰概率低，保证了数据的出错率极低。（9）错误检测和校正能力强 CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了极好的检错效果，从而保证了数据的可靠传输。（10）通信介质选择灵活 CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。（11） 自动关闭和自动

15、重发 CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，而且发送的信息遭到破坏后，可自动重发。三、CAN协议的技术规范：CAN协议的网络结构： CAN网络结构大致可分为三层，物理层、数据链路层、应用层。物理层： 规定了双绞线上信号的电平和逻辑属性。 A. 一条线信号是CAN-H 高电平为逻辑“1”， 属隐性。 B. 另一条线信号是CAN-L 低电平为逻辑“1”， 属显性。 C. 终结电阻，总线（双绞线）终端电阻为120。 数据链路层：A.规定了报文格式及长度 B.规定了起始和结束标记 C.规定了总线同步的规则 D.规定了总线故障模式数据链路层是CAN的核心部

16、分，其功能是保证物理层处于各种通信环境条件下，都能向高层提供一条无差错、高可靠性的传输通道。应用层： 由用户编制的信息处理实用子程序。四、CAN协议报文格式：1. CAN的报文格式（信息帧）：有数据帧、远程帧、错误帧和超载帧四种类型。数据帧数据帧的功能是将应用数据从发送器传到接收器。远程帧 远程帧的功能是将数据请求从发送器传到接收器。错误帧 错误帧的功能是可以对所发送的数据进行错误监测、错误标定，如果节点在接受到一个报文时发现有错误信息，它就会发送一个差错指示帧，表示总数上数据传输有问题。超载帧超载帧的功能是当CAN接收器尚未准备好，或接收器在间歇域期间检测到一个“显性”位时，发送过载信息，以

17、延迟数据的传送。五、数据帧有标准帧和扩展帧两种。标准数据帧均由7个不同的域组成：起始域，仲裁域，控制域，数据域，安全域，应答域，结束域。六、CAN协议的数据报告优先权 如果多个控制单元要同时发送各自的数据，那么系统就决定具有最高优先级的数据，首先发送。在数据帧的仲裁域中，有11位的标识符，前三位表示优先权（P）。优先权可以在最高位0和最低位7之间设置， 000 （第1优先权）、 001 （第2优先权）、 010 （第3优先权）、 011 （第4优先权）、第六章 电磁干扰和电磁兼容第一节 电磁干扰与电磁兼容标准一、电磁干扰的产生及其危害1.什么叫电磁干扰和电磁兼容：电磁干扰（简称EMI） ：是指

18、任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对生命或无生命物质造成有损害影响的电磁现象。.电磁兼容（简称EMC）：是指零部件或独立技术单元在其电磁环境中能令人满意地工作，又不对该环境中任何事物造成不应有的电磁干扰的能力。电磁兼容性技术：车载电子电气设备的电磁兼容性是指设备本身不应对周围空间内的其他设备产生过大干扰，与此同时，它在接受环境干扰时也不应产生性能下降。2.电磁干扰产生的原因：干扰源于公共的车载电源点火高压及电火花产生高频干扰。电气部件接通和断开瞬间造成干扰。电流、电容、电感耦合造成干扰外部环境引起的干扰3.电磁干扰的危害干扰能扰乱无线电接收器、雷达和计算机电路控制系统的正常工作。电磁波若

19、是通过导线传导的形式传播，其危害会更大，它会引起相邻电子元件形成共鸣干扰，轻则失控，重则产生误动作、功能丧失或使控制程序混乱而报警。二、车载电子设备电磁兼容的相关标准：汽车电磁兼容性标准是对汽车整车和零部件的抗干扰水平、干扰限值、测试方法、测试环境等作了具体规定。1.国外标准： ISO有四项标准，CISPR的汽车电磁兼容标准共2项标准。2.国内标准：GB/T 176191998机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法。GB/T 199512005道路车辆静电放电产生的电骚扰试验方法。GB/T 214372008/ISO 7637：2004道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰。3.机动车电磁兼容测试方法： 主要有车外干扰源法 车载干扰源法 大电流注入法第二节 电磁兼容一、电磁干扰的环节电磁干扰包括电磁干扰源、电磁干扰的传播方式（耦合路径）和干扰敏感设备三个环节 1.电磁干扰源电磁干扰源是多种多样的，总的来说可以分为内部干扰源和外部干扰源两大类。2.电磁干扰传播方式传播方式有：传导方式、辐射放射方式、传导辐射方式和辐射传导方式