基于CAN总线技术的汽车电动门窗中控门锁系统的研究

1、基于CAN总线技术的汽车电动门窗中控门锁系统的研究 : : : 久一,: .: : : ,河北科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名.矽扛舻?:诫,;年月订日 毒日沙;年河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版

2、,允许论文被查阅和借阅。本人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。口保密,在一年解密后适用本授权书。本学位论文属于画不保密。请在以上方框内打“”学位论文作者签名:卜稚?獬俪矽年旯劢,弓年月石日摘要摘 要随着汽车电子技术的飞速发展,汽车总线技术的出现大大减少了汽车内部的线束数量,降低系统的成本,减少信号之间的互相干扰,并且实现了各控制器之间高速、准确、实时的通信。汽车总线技术中 总线应用最为广泛,而以总线为主要技术的汽车电动车窗中控门锁控制系统更是未来汽车发展的趋势和必然,因此,基于总线技术的汽车电动车窗中

3、控门锁系统的研究具有非常现实的意义。总线是一种支持分布式和实时控制的串行通信网络,以其高性能和高可靠性在自动控制领域广泛应用。本文主要针对基于总线的汽车电动车窗中控门锁系统的设计,以汽车电动车窗中控门锁控制系统的设计为主线,介绍如何实现用总线完成汽车电动车窗中控门锁控制系统的控制。本文从研究汽车局域网入手,主要研究了国内外汽车控制器局域网的发展与现状,对当今国际汽车行业中应用最广的总线原理和应用进行了深入研究与吸收。就开发总线汽车电动车窗中控门锁的有关技术做了分析和研究,重点讨论了总线型汽车电动车窗中控门锁的硬件和软件设计方案,完成了硬件设计和软件编写。通过验证,本研究系统只需要两根信号线就可

4、以实现数据的传输,使得传输线束大大简化,可靠性得到了提高,有效节约了线束安装空间和系统成本。本文综述了汽车总线系统的基本特点,概括分析了总线的相关理论与技术要点,并对具体车型的总线系统进行了分析,总结出了总线的应用方案。关键词汽车;总线;电动车窗;中控门锁;局域网河北科技大学硕士学位论文 、眦 , ,. . .?,.? . . . . , .?, . . , ,. ,.,.,; ;?;目 录目 录摘 要?:第章绪论?.汽车电子技术的概括.当前的国内外汽车电子技术发展状况?.本章小结”第章汽车单片机技术.汽车微控制器系统的组成.微控制器组成.汽车单片机对信息的处理?.输出驱动器和执行器.汽车单片

5、机应用系统的基本要求.本章小结.第章汽车总线系统概述.现场总线控制系统.现场总线功能.现场总线的特点.现场总线的类型.车载网络概况?.车载网络总线协议标准?.控制器局域网?.汽车总线的应用.总线系统信息传输及总体构成.数据总线系统的结构?.数据传输形式和数据传输原理.数据总线数据传递过程.总线的传输判断.本章小结第章典型总线器件及应用?. 控制器. 收发器河北科技大学硕士学位论文. .节点设计.本章小结第章电动门窗中控门锁系统整体方案设计.电动门窗电控系统设计”.电动门窗系统整体设计方案?.控制系统硬件规划?.车窗电路控制设计一.系统软件算法研究与调试?.中控门锁设计方案?“.中控门锁的工作原

6、理?“.中控门锁的整体设计?”.控制系统的电路设计?.门锁控制系统网络软件设计.本章小结?第章大众车系总线系统检修?“.大众车系.网络?.大众舒:适/信息系统总线?.数据总线上的终端电阻.本章小结?结沧参考文献致谢个人简历第章绪论第章绪论在于当今社会,以全数字化现场总线为代表的技术现场控制的仪器、电子传输设备都被大量应用,使其结构复杂的汽车现场连线逐渐的被明了简洁的现场的总线技术网络所替代。 技术数据总线,它就是一种极适合于汽车当前大环境的汽车局域网,这是德国博世公司在八十年代的初期为了实现数据能够可靠稳定交换而开发研究的稳定串行数据通信总线。在当下的汽车设计中,总线己经成为必须采用的一种技术

7、装置于年月形成技术规范.版本【】【】。很多高端品牌,比如像很多的世界一级品牌汽车和一些高端汽车企业也将总线技术制定为车载网络的方式方法。同国外发达国家相比汽车电子应用方面的研究相对来讲我国起步还是较晚,对应于汽车领域协议的研发还处于起步阶段。鉴于总结技术在当代汽车电子化进程当中的重要作用,自主研发支持总路线规范协议的汽车电子式产品,并能尽快产业化,势在必行。以往的汽车电子控制方法采用以点对点的方式与汽车车身的其它电子设备电控单元互联,伴随着汽车电子网络技术化的趋势,汽车电动车窗中控门锁也开始逐渐采用网络化的结构。随着总线技术在汽车上的广泛大量之应用,也给汽车修理造成了极大的难度,国内汽车与这相

8、关维修与教学的行业急需掌握总线维修技术人才。.汽车电子技术的概括随着汽车技术与现代科技的不断地发展,人们在现在的社会生活中就会对汽车各方面的要求相应的也会不断提高,很多汽车在研发和生产过程中都使用了大量的电子技术,这是满足人们要求的一种良好的方式,同时也是能够实现现代汽车在燃油经济性、排放污染、节能环保等汽车使用能力不断提高的方法。此技术还能精准地完成各种信息处理,并通过仪器通知驾驶员,使他能够在最短的时间里了解当前汽车的行驶状态,提高汽车行驶安全性。当下,汽车自诊断系统,全球定位系统全球定位系统的大量、复杂的信息服务已经开始广泛用到了汽车上,汽车的传感元件和电子元件能够很好的实现这些产品的任

9、务。相比机械技术,电子技术不仅能够提供很多比较的信息和数据,还能够保证很高的准确性。同时,以微控制器为代表的汽车电子技术在整车电子系统中也得到了广泛应用,汽车控制正由传统的机电控制系统转到以分布式网络为基础的智能系统。是一种支持分布式和实时控制串行通信网络,以其较高性能和较高可靠性在自动化控制领域广泛应用。本设计主要针对的是基于.的汽车电子控制系统的设计,河北科技大学硕士学位论文比如有汽车车灯系统和汽车电动车窗系统和汽车雨刮系统等控制装置的总体设计思想、方法和硬件设计。.当前的国内外汽车电子技术发展状况早在上个世纪八十年代,如德国的.、马自达的、的、德国大众、美国的商用机器.、.等众多世界知名

10、汽车品牌企业,根据以往的生产技术,开始努力的进行汽车总线技术的研究及应用。当前,外国的.技术已经成熟,采用.的车辆有宝马、保时捷、劳斯莱斯、福特等企业和品牌。从年开始,中国才开始完全引入以奥迪系列为主的生产技术来替换以往的线束技术,接着后来又引入了帕萨特、宝来车型,朗逸,菲亚特,依维克等汽车技术,并也先后在线束上进行了更换和升级。在大型汽车和客车上电子技术也在不断升级和发展,有些大品牌的工程机械和高档客车,矿山特种车弄也都陆续的开始使用汽车电子技术和总线技术。而对于现在的轿车来讲,在生产过程中大部分车根据要求是一定要安装使用总线技术。从现在开始,这些技术将会是所有汽车在电子技术方面所必须要使用

11、的装置,从而在各个方面进一步提高了汽车使用的综合能力和性能,美国的汽车工业协会、大众汽车、法国标致、美国的商用机械联合会和德国博士集团等,都在汽车电子技术和总线技术上投入了大量的研发力量。几年来,日本的汽车公司也开始慢慢的广泛使用汽车电子技术和总线技术,在本田、丰田汽车上也同时扒出了一些汽车装备了车载网络系统。在欧洲和美国的汽车技术基础上,韩国也推出了采用网络系统的车型,而且随着电子技术和总线的不断进步和成本的下降,以后的汽车生产中,基本止所有的车型都将安有总线系统,不管是高档的还是经济性的都有。湖北二汽雪铁龙采用的网络系统、“萨拉轿车将也装备和总线技术的网络系统、还有一种技术叫.的车载网络系

12、统会用在“车型;长春一汽大众的很多车型上也装备了两套不同地总线网络系统。伴随着电子技术的进步发展,新结构的感应器、电子新产品元件的出现,对汽车电子技术方面的迅速发展起到了很好的推动作用。.本章小结本章中提到了关于汽车电子技术的发展情况,并简单分析了国外汽车电子技术的发展现况,分析了我们国家汽车电子技术同发达国家的差距,并做出了汽车电子技术未来汽车企业发展的主要方向的结论。第章汽车单片机技术第章 汽车单片机技术.汽车微控制器系统的组成.微控制器组成一般来讲,微控制器都是以汽车的单片机为核心器件的系统,本系统不单单是以部分部件的面目出现在汽车上,而是要将基本上所有的硬件都集中装配在一块印制好的电路

13、板上,然后再用一个金属外壳密封包装起来,并采取一些措施进行防潮、防振等,还有在壳体的内部注入树脂胶。因此,我们在汽车上看到的都是由金属外壳封装、并具有各种功能的控制单片机系统,也就是我们说的汽车电子控制单元,它有收集并进行信息交换,实现控制、优化监测的功能,其基本结构如图.所示。.执行搡件搁牌数字信号一图汽车电子控制单?的基本组成微控制器内部的核心部件是中央处理器 ,它决定了微控制器的主要功能特性。基本上有两个部分组成:第一为控制器,第二为算术逻辑运算器。输入电路输入电路的作用是把传感器输入的各种信号进行滤波、整形、放大、变换等一系列的处理,转换后,能为计算机可以识别的标准信号。输出电路输出电

14、路的作用是把计算机发出的标准化控制指令信号,经过放大、变换等进一步的处理转换成可以驱动汽车上各执行器工作的信号。一般分为模拟信号输出电路和数字信号输出电路。模拟量输出是执行机构,例如控制空燃比油门开度的控制器,把送来的数字信号变成机械转动量。/转换器/转换器的作用是实现模拟信号转到数字信号的转换装置。存储器 内存分为髓种,一种是只读存储器,存储器的读写,称为随机存河北科技大学硕士学位论文取存储器,或涨接口的作用是在微处理机和外围设备间控制数据流动的数据。格式接口的电路。简单地说,接口本身就是连接两个电子设备单元的元件。传输中只有一位数据称为串行传输,如图.所示。用并行传输方式通信时,就把多位数

15、据如位数据的各个位一同传送,如图.所示。动力系统控制和舒适系统控制加上信息与娱乐系统控制情况,见图.。图.串行数据的传输教攥怎线囤圈图.并行数据的传输第章汽车单片机技术图.单片机在汽车电子控制系统中的应用.汽车单片机对信息的处理在单片机的系统中有多种输入的传感器,那么传感器就将汽车上的各种信息以标准信号的形式传递到汽车单片机上,传递的方式有两种信号,一种是数字信号,还有一种是模拟信号。进气温度传感器安装位于进气歧管内可以感知进气温度的地方。此传感器当中有一个热敏电阻负温度系数,当空气温度降低时,该电阻元件的电阻值就增加:反之,电阻元件的电阻值就会减小。温度的变化就会使单片机送出一个幅值较大的模

16、拟电压信号,汽车单片机系统的/转换器就氢该信号转换成了数字信号,如图.所示。河北科技大学硕士学位论文进气温度传感器感知进气温度?进气歧管燃油喷对器?进气温度传感器向控制器输入高电压幅值的模拟信号.传递控制器的数字信号图进气温度信号的输入当控制器收到进气温度传感器的信号后就立即访问中的存储单元信息,查询表列出不同温度所对应的空气密度。如果电压信号很高,查询时指出的空气密度就会很大。并把这个信息传给微控制器,控制器以此为标准,通过信号输出驱动器来控制燃油,燃油喷射器和向发动机气缸内提供准确数量的燃油,如图所示。.输出驱动器和执行器很多晶体管组成了单片机控制器的输出驱动器。由控制器来操纵输出驱动器,

17、输出执行器由输出驱动器来控制。通常的输出执行器包括一些继电器和电磁线圈等等。由控制器输出的信号来驱动输出驱动器,再由驱动器通过控制执行器的“接地”方式来控制执行器的工作,如图.所示。由单片机控制的发动机点火提前角的硬件框图,如图.所示,主要是包括单片机。接口、功率放大器、传感器、点火线圈、火花塞和分电器等部分组成。第章汽车单片机技术制器信息图控制器对进气温度信号处理蓄电池歪极图.输出驱动器为执行器线圈和继电器提供“接地信号河北科技大学硕士学位论文分电器图单片机控制点火提前角框.汽车单片机应用系统的基本要求汽车站上使用的单片机和传统的单片机还有些区别,相对来讲功能比较简单,主要是实现各种电子信号

18、的检测及各部件的控制使用,但是要有较强的通用性,同时还要满足下列要求:具有应急备用功能,可靠性高如果汽车单片机应用系统出现了故障,损失可能比较造成重大。所以,对于可靠性的要求对汽车单片机应用系统是非常之重要的。适应汽车运行的恶劣环境相对来讲,汽车的各种电气设备在工作中产生的电磁波干扰和电压波动,多少都会对汽车单片机系统的正常工作产生一定的影响。所以,为进一步使汽车单片机系统能够更可靠无故障的工作,还要必须满足以下要求:温度工作范围为.;除了防电磁作用并且不是很容易受到外部辐射的影响,本身也要没有电磁干扰的辐射;防潮湿、抗振和防腐蚀;质量轻,生产成本便宜,安装稳定可靠。具有完善的输入/输出通道和

19、实时控制能力 为了对汽车运行的过程进行全面检测和全方位控制,在工作过程中需要传送一定量的数据和各种类型的电子信号,所以要求汽车单片机的系统要具有比较完备的模拟量和数字量的输入与输出通道。易于操作和维护汽车单片机系统一般是安装在汽车发动机舱内,使用者第章汽车单片机技术大部分不是专业计算机工作人员,所以在设计操作和信号控制系统时,界面要简单明了、易于操作,如果发生故障,能够及时查明原因并迅速排除。具有一定的可扩展性汽车在使用过程中会遇到各种情况,所以根据汽车生产和汽车使用过程中的突发变动,汽车单片机系统在输入/输出的端口、存储器等方面应具有一定的可扩展性。并要留出数据接口,以便于维修工作人员为维修

20、提供方便。具有较为完善的软件系统 对于汽车来讲,要有一个较为完善的软件系统除了包括一些常用功能外,还要具有快速优化的控制算法和控制逻辑以及较高的实时性与抗电磁干扰的功能,进一步保证应用系统工作的可靠性。.本章小结本章主要介绍了微控制器的基本组成,微机对外设备的控制和信息交换,以及汽车单片机应用研究系统的要求。河北科技大学硕士学位论文第章汽车总线系统概述第章汽车总线系统概述随着汽车技术的不断发展,在汽车上广泛采用的计算机微处理芯片的数量也不断增多,为了满足这些条件和要求,要把更多更好的信息进行交换和处理,能够实现这些信息交换和处理的系统就组成了现在的汽车网络系统,.也就是这样诞生的】。.现场总线

21、控制系统.现场总线功能总线就是信息传输的公共高速通道,所谓现场总线 是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。现场总线技术是一种集合全面数字化、全方位分散式、可相互操作性和全面开放式与互联网络连接的新一代控制技术,是对计算机网络技术、通信应用技术和控制工程技术的综合与集成。.现场总线的特点总线式结构其结构简单,能够实现信息的快速传递,如图.所示。髌纂零箨站垒攀现场设备,图.现场总线式结构彻底的分散控制如图.所示。开放性、互操作性和互换性现场总线一般都采用统一的协议标准,网络是开放式的互联系统。不同的厂家生产的产品都可以很方便的接入到同一网

22、络,在同一控制系统中进行信息传递互操作;而且不同厂家的性能类似的产品设备还可实现相互代替,降低了成本,简化了集成系统。河北科技大学硕士学位论文操作站控制功能块回攘拟避输出动能模块图.现场总线的分散控制多种传输介质和拓扑结构 由于普遍采用数字通信的方式,所以可以用很多种介质来进行通信。还可以根据控制系统中的节点的空间分布情况,可以应用多种的网络拓扑结构,比如星形网络拓扑结构,通常它的特点为结构简单,但是通信数据量相对比较少,而且中央处理器负载重大,如图.所示。终造譬端爹溻 终端茎鳖兰查兰竺.医篡嚣厂鳖巍蠢奏卜?:萎式篡;端 器?一、椿揣一?终端譬图星形网络拓扑结构可靠性高数字信号的传输能力强抗干

23、扰能力强,并且精度比较高,成本也比较低。综合功能现场显示器仪表既有检测、变换和补偿的功能,还有控制和运算功能,真正实现了一表多用,方便了用户,也降低了成本。第章汽车总线系统概述.现场总线的类型现场总线的几种常见类型,如表.所示。表.常见现场总线基金会现场总线 这种现场总线从结构上讲要以/参考形式当中的前几层第一层物理层,第二层数据链路层和第七层应用层。基金会现场总线分为低速的总线和高速的总线两种。过程现场总线 一共有种类型,包括分散化的、现场总线报文规范.和过程自动化的.。局部操作网络 这些操作方法应用范围比较广,从设计上讲它是采用/的参考模型的几层协议来研究的,然后再加上通过网络信息产生的数

24、据变化将网络通信的设计简化数据的变化,它的最大传输速率比一般的都要大,传输的最远距离能够达到接近为,通常传输的介质为射频和电源线等等,采用这些介质进行传输,是根据大量的经验和实验,所以能够保证总线供电和本质安全。控制器局域网是用于汽车内部的测量与执行部件之间的数据通信。它是一种开放式的通信网络,能够将工业设备网 设备比如光电开关、电动机起动器、操作员终端、变频器与条形码全部读入器等联接到网络系统。它是一种高速的、高确定性的和可重复性控制网的网络,特别适合用于对时间有苛刻要求的复杂场合的信息传输。.车载网络概况在汽车内部的网络结构,基于总线的功能,实现了信息资源的共享,减少接线根数,从而降低了成

25、本,提高了整体的可靠性。汽车总体的网络结构,采用多总线,河北科技大学硕士学位论文用于连接不同速率的不同类型的节点,从而实现整个汽车的信息资源和网络管理网关服务器共享,如图.和图.所示。图.车载网络结构图车载网络系统布置.车载网络总线协议标准类.类是提出的标准,虽然最早的标准是推出的,但是现在通用的国际标准是,里面规定了的层的定义,非常的全面和详细,是所有其他规范和厂商规范的基础,也很重。丰田目前还在其多种车公司在制定的一种通信协议型、和中使用。如表.所示,罗列了常用的总线和具体车型的汽车总线用途,传输方式,检错方式等。表. 总线和具体车型的汽车总线特征 摩托罗丰田所属机构 通用汽车 通用汽车

26、克莱斯勒 德特 德特忸控制 车身控 音频控 智能传用途 通用诊断 通用 通用诊断 音频诊断 制、诊断 制 感器双绞单线 单线 双绞线 单线 单线传输媒体 单线 单线线位编码 媒体访问 主从 主从 主从 竞争 主从 主从 主从竞争校验检错方式 检验和 奇偶校验 校验和 校验和 无 校验和和和方式 校验头长度/ 砺 数据长度/ 一位 速 率. % . . /。? ? 总线最芰/一 一?最多节点个一低成本 低 低 低 中 低 低 低类这一类总线是我们主要介绍的,也是我们国家标准的总线类型。这类种线的应用是德国在上个世纪年代设计生产的,解决了很多数据交换方面的问题。相比较,这种类型的总线性能更加稳定,

27、结构上技术上比较先进,很多车型上都采用这类种线,如表.所示。表 类总线及特征?特征 ,./所属机构 . 位编码屹一媒体访问 竞争 竞争 竞争 竞争 竞争 猃检错方法头长度/ 或 数据长度/. . . .位速率/ 总线最长/ 典型最多节点/个河北科技大学硕士学位论文。发达国家的汽车生产企业根类在类总线中,它的标准是据要求基本上使用的都是工作速度通信快的.总线。这个标准除了在汽车上使用以外,在货车和一些其它的农用机械上也有使用,在一些大型的客车上也会采用,能够实现车辆在不同的位置的控制单元的全时赛季环控制功能,在美国,通用公司也自主研发了一种叫做觚的总线标准,从设计上讲也是以.为基础,但他的置办速

28、率比德国的快一倍达到了/的通信标准。类总线协议标准类总线,一般多为车用多媒体总线,比如说影间系统,倒车影像等,如表所示。表车用多媒体总线及特性.控制器局域网。.汽车总线的应用使用汽车总线系统的必要性汽车电控系统的使用明显提高了车辆的综合性能。自从二十世纪年代起,汽车机械技术与电子技术逐渐开始结合以来,汽车电子技术在汽车上的应用范围也逐渐越来越广。汽车电控极大地提高汽车的燃油经济性、稳定性和安全性,这些汽车电子技术的应用,对汽车节能降耗直到了很好的作用。汽车上电控元件的不断增多,使得线束的数量也不断增加,相应的传感器和执行器越来越多,车上线路组成也越来越复杂。线束长度的迅速增加,使线束也变得越来

29、越庞大,如图所示。采用总线技术的优点能够减轻整车质量并减少线束,采用细线束,节省安装空间,但是线束所承担的功却有所能增加。线束减少后,成本会有所降低,采用共享传感器,可实现控制器与执行器的就近安装原则。安装简单,质量相对可靠,插头数目减少,故障率有所下降生产过程中,减少了装配时间和装配步骤比如:装配奥迪轿车时,方向盘模块减少个,安装步骤减少个有利于增加开发余地,使各控制器能够把整车功能根据使用情况随意地分担,而且新的功能和技第章汽车总线系统概述术也可以通过软件进行升级更新。墨 永盈掣堋:弓册基宅善啪啪磊.垂曼。争 舛她年癸图轿车线束不同年份增长图.总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输 多

30、路传输是总线系统一般采用的信息。通俗的讲多路传输也叫做时分复用技术.】,该技术是将不同的信号加以相互交织在不一样的时间段内,沿着同一个信号通道传输在接收端,然后再用其它方法,将各个时间区内的信号要提取出来还原成为原始信号的通信网络技术,如图.多路传输原理图所示。为了进一步提高通信系统通信道的使用率,语音信号的传输大都采用多路复用的技术通信的方式。多路复用通信方式,一般通常是指:在一个通信道上能够同时传输若干多个话音信号的技术,常常也将这种技术称为复用技术。这个复用技术有很多种工作方式,比如时分复用、波分复用、频分复用、时分多址等。蘩广矿灯泡.,“厂,【. 止商瓤电动枫闷 机关蓄电池篾 关刊加热

31、器 .?苫 剐睦电磁阀多路传输娥站图.多路传输原理图所谓时分复用建立在抽样定理的基础上的。抽样定理的使用连续模拟的基带信号也有可能被在时间离散出的抽样脉冲值而替代。时分多址方式为 ,而多址技术就是要使广泛众多的客户使用公用共享通信信道所采用的一种先进技术,帧是由时间分割成河北科技大学硕士学位论文周期性的,再把每一帧分割成不等的时隙不论帧还是时隙都是互相不重叠地,时隙是分配时的原则,通过时隙再把每个移动台所在的每帧内,信号要通过向基站发送出来的信号进行安排。总线系统构成主要由控制单元、架构、网络、通信协议、数据总线、网关等组成了总线系统结构。控制单元,比较简单的比如进气温度传感器和进气压力传感器

32、,控制单元是信号检测或进行处理信号的电子控制装置。数据总线是信息通道,用来控制单元之间数据传递运行的,也就是常说的的信息“高速路”。假果单个控制单元能够通过总线发送数据,又能从总线收到相应的数据,这样的数据总线我们把他称为又向数据总线。汽车上的数据总线从根本上来讲是一条导线,也可能是两条。高速总线容易受到电磁干扰而出现数据传输错误。一般解决的办法有:价格较高、功能更为强大、结构更加复杂的控制执行单元。可以用双绞线如图.所示,该图为克莱斯勒系统而采用的双绞线数据总线,它的工作原理是根据两条线的电压差来实现控制。墨节气门位:。争龆板温图 克莱斯勒系统采用的双绞线数据总线数据总线的传输速度通常都用波

33、特率来表达,波特率的单位是每秒千字节数/。波特:一般都是指每秒钟的信号的变化次数要么就是传输的字位数,?的速度最大能够达到它得名于一名法国工程师的名字 ,/。并行通信中,传输速率的单位是/来表示,采用串行的方法,传输速率在传输的情况下不加调制,以其固有的频率传送以每秒钟传送的位数即波特率来表示。最常用的很标准的波特率是,第章汽车总线系统概述,和波特。比特率:指每秒可传输的二进制位数。字符数据在过程中所传输的是按位来实现的,字符组成是由很位。因此,字符速率和波特率是两种不同的概念。波特率与比特率的区别:波特率是用信号每秒的变化次数来表示,而比特率是每秒钟能够传输的二进制位数】。在没有任何调制的情

34、况下,波特率的精确等于比特率。数字信号通道中,比特率是衡量数字信号的传输速率标准,它是以单位时间内能够传输的二进制代码的有效位数直接来表示。数据总线的幅宽也会影响数据传输的速度,比如位的数据传输量就要比位快倍。网络汽车的局域网是在比较有限的区域内相互连接的计算机网络,这个网络可以完成此系统的信息资源共享。如图所示,一汽大众速腾轿车的数据总线与连接到总线上的控制部件,很多条数据总线又都连接到局域网上,组成了整个的车载网络。售恩娱乐驱动口翁适莲栽强口?一.气一图速腾轿车车载网络系统架构信息通道的高速公路的配置,它的输入和输出端规定了具体的信息才能有数据交换。数据总线和网络架构的其它重要特征主要包括

35、:能统一工作的模块数量;可确定展性,不用大的改动就可以增加新的模块版式;互交数据信息的种类:数据传输的速度:可靠稳定性或容错性抗故障性以及数据交换的平定与河北科技大学硕士学位论文 准确性;本钱的高、低;架构特定的通信协议。 通信协议通信协议就好像交通规则一样,包括了“交通标志”的规定方 法。通信协议制定的标准蕴涵了唤醒访问和握手功能。唤醒访问就是发出信号的模 块,此模块为了节省电源一般处于休眠状态。 网关根据汽车装配需要的不同控制单元对则对总线系统性能要求也不相 同,一般说汽车上的总线系统都有不同。如图所示,为一汽大众迈腾轿车. 数据总线。 图.一汽迈腾轿车.数据总线由网关连接的系统 不同的车

36、辆,组合仪表内有些网关也可能会安装、供电控制单元车上内还有在 自己的单元内实现网关控制。因为网关通过.对所有信息进行使用,因此网 关也是诊断接口。网关就好像是站台,如图.所示。 图. 网关的功能 数撂总线第章汽车总线系统概述.?数据总线系统的结构 .?数据总线主要是由:控制单元、收发器、控制器、数据传输终端。如图.所示。图 数据总线组成控制单元控制单元是?的数据总线,主要是由计算器,把控制器传递过来的信息进行分析运算,然后再将运算结果通过数据传输给控制器。本身还具有故障记忆的功能。控制器通信的控制单元是控制器,它的主要作用是接收来自传感器的信号,根据要求形成要发送的指令,然后再把总线的通过接收

37、器的传递信号进行传递转换给控制单元,最后再将控制单元传来的信号形成传输指令通过发送器传递总线。否则就直接驱动执行元件。如图?所示,为总线控制系统内部原理图。数据传输的总线构件是通过接受信息存储器也可能是发送信息存储器和控制单元联接,本构件一般集成于控制单元的微控制器的芯片内【¨。收发器的收发器一般是由的发送器和它的接收器组成,其作用是将控制器数据转换为.信号发送出去,同时,也收总线数据,将数据送到系统的控制单元里。发出器再把逻辑电平转换成相对应的线路传输电平,如果电压值匹配铜导线上的传输数据。接收器就把电压的信号转成连接的比特流,比特流被处理。收发器经过线发送导线和线接收导线同数据传

38、输总线构件联接,如图.所示,线则通过放大器直接数据传输线相连,监控总线的信号。发送器特点为线和总线藕合,如图.所示,能够看到总现的输出端会出现两种情况,工作原理是依靠断路式的集流器通断电来实现的:河北科技大学硕士学位论文状态:截止状态和晶体管截止开关未闭合;图.控制单元内部结构图.收发器与线稿合第章汽车总线系统概述图一总线开关状态不意图电路没有通电,则电平为,说明电阻高电路如果通电,则处于接通状态,导通则电路电平为,说明电阻低如图.所示,在一根总线上同时安装了三个控制器和接收藕合器,开关没有闭合则表示无源;开关如果闭合则表示有源。则收发器为有源,收发器的和就是无源。实现的变换过程如下:测得总导

39、线上的电压为时,说明有一处的开关合上了,其上的电阻就会有电流通过。收发器 收茂器 收楚器图.在一条总线上抿合的三个收发器如果测得导线上的电压为,说明开关都没有闭合,导线上就没有电流通过,电阻上也就测不到电压。按照图.所用的连接方式,个控制器连接安装在总线上的工作状态,如表.所示。表 控制器和总线状态对应关系表俸一 一 总一控一懈一羰一四 态一。.四四.四四.四四。四总线系统里的信号传递一般采用二进制传输,要是总线的开关没有接通,没有电压,则此控制单元的状态用有源开表示。将无源总线电平定义为隐性的,有源总线电平称为显性。其能实现逻辑运算模型,如图.和图.所示。河北科技大学硕士学位论文正逻辑:数值

40、袭示开篾闭含 图.正逻辑运算模型在总线里规定使用彘逻辑 数值为“的状态数值为“”的状态开关闭合开关于开总线电压慧线电压舒遣系绕总线:大约或耆 舒适系统总浅:大约 或者驱动系统总线:大约,或管, 驱动系统慧线:大约.图负逻辑运算模型总线系统则采用二进制式传输,为负逻辑运算。数据传输终端 一般都是由终端电阻组成;要防止信号反射。.数据传输形式和数据传输原理数据传输形式汽车上应用总线数据传输可用单线形式,也可用双线形式。一般来讲,数据传输总线用一根导线就可以满足功能要求,第二条导线传输信号是为了与第一条导线传输信号形成镜像关系,如此可有效抑制外部干扰。电控单元信息都是通过.和.两根数据线来传输,比如

41、发动机与自动变速器控制单元之间的传输,如图.所示。电控单元之间进行大量的数据信息交换,第章汽车总线系统概述.数据总线也能完成。自寂速器控制单元发动几转连燃滴篱耗奄尊气门谴萱:窆逮格干预僖譬鸯拦涟拦窿.总三;:三;图.数据传输形式数据传输原理数据传递对于?数据总线就像一个电话会议,如图.。图. .数据总线数据传输原理.数据总线传递数据的格式在数据中,位数多少由数据域大小决定“。.数据总线在各控制进行单元传递的数据,如图所示,可能看到数据总线在工作中传递数据的格式分成了七个单元,该数据构成形式在两条数据传输线上是一。开蛄.山?乙么代 褒、 、 酶 夕 丁检查域 侥 夏垒域位 结束城位图 .数据总线

42、传递数据的格式河北科技大学硕士学位论文开始域。标志数据列开始,由构成。带有约电压系统定的位送高位线:带有约电压的位送低位线。状态域。数据判定中优先权,由位构成。两个单元控制进行数据的交换,其中控制单元发优先权是以提前设置为准。检查域。这部分是把数据通过域进行罗列和显示,主要的内容包含各种信息项目数字,部分由位构成。允许所有接收器检测是否接收。数据域。给其它单元传递信息,位构成。安全域。检测有哪些错误,位构成。确认域。它由位组成。接收器数字信号告知发送器,随着检查的过程接收器进行通知,系统根据收到的信息再发送。结束域。它由位组成,是数据列的结束。本部分显示错误还要重复发送数据是最后一次机会。传递

43、的信息信息是用于交换的数据,每一个控制单元都可以发送和接收传递的信息。数据信息传递是以二进制的形式和来表示,还包含着要传递物理量。,如图.所示比特流,也就是二进制数据流。信号电平时阁图?二进制数据流控制单元都可以接收发送出去的信息。此原理称为广播,好像一个电台发送节目一样,大家都可以接收,此过程收不收收用户决定。此种广播方式可以使所有控制单元处在同样的信息状态。如图.和图.所示。图.数据传递和广播原理第章汽车总线系统概述/, / / / /控销单烈 茬割篡元控制单元弗行的信急 雯动机转逮 是动机转速 疑动机转速一 书一连铵的 。? 一比特流.? ? 一, / /收发器? .丫丫/ ,。一、 ,

44、一一一?图?控制单?内部信息转换.数据总线数据传递过程.数据总线也并没有一定的数据接收员,部分数据在.数据总线传输过程时,可被所有电控的单元收到和计算。总线的数据传递过程,如图.所不。控制单元 控睾单应 控制单元 控制单元数据传递线图. .数据总线的数据传递过程数据发送完成,收发器接收是控制器的数据,转为网络标准电信号再发送到.数据的总线上。例如,发动机控制单元的发送过程,如图河北科技大学硕士学位论文?所不。在图中能够看到,总线系统是否接通电源是否正在接收交换信息是通过线来得到的,如果需要时间等待,前提是总线完全没有任务为止,如图.所示,如果总线是空闲的,则发动机的信息就会被发送出。所有的与.数据总线一起全部构成网络的电控单元并转为接收器,从?获得需要的数据。接收过程分为两个程序,如图.所示。:信息检查是否正确;:信息检查是否可用。通过线进行数据的传输,信息都是来自发动控制