第6章车载局域网络技术概述

1、第6 6章 车载局域网络技术概述1汽车总线系统的类型和协议标准 2总线系统信息传输及总体构成3总线系统结构及传输原理第6 6章 车载局域网络技术概述6.1.1汽车网络发展概述 汽车网络是指借助双绞线、同轴电缆或光纤等通讯介质，将车内众多的控制模块（或节点）联结起来，使若干的传感器、执行机构和 ECU 公用一个公共的数据通道，通过某种通讯协议，在网络控制器的管理下共享传输通道和数据。6.1.2 总线技术的优点 减轻重量，节约成本; 提高质量可靠性 减少装配时间 增大开发余地第6 6章 车载局域网络技术概述6.1.3 汽车网络类型及协议标准 1 汽车总线系统类型 A类网络主要应用于价格要求低，数据

2、传输速度、实时性、可靠性要求均较低的情况，面向传感器/执行器控制的低速网络，数据传输位速率通常小于20kbit /s，主要用于车身系统的后视镜调整、电动车门窗、灯光照明和后备箱等系统信号传输和控制。 B类网络是对数据传输速度要求较高的系统，面向独立模块间数据共享的中速网络，位速率在10 125kb / s，用在一些车身电子舒适性模块、仪表显示系统和一些低档的实时控制系统以及故障诊断系统等系统中。典型的B类网络如SAE J1850。第6 6章 车载局域网络技术概述 C类网络是面向高速、实时闭环控制的多路传输网，位速率在125kb / s 1Mb / s之间，系统传输速率可达10 Mbit/s以上

3、，主要用于牵引控制、发动机控制、ABS、某些线控等系统，典型的C 级网络如CAN。 D类网络是网络智能数据总线IDB(Intelligent Data Bus)协议，主要面向信息、多媒体系统等，根据SAE分类，IDB-C为低速、IDB-M为高速、IDB-Wireless为无线通信，D类网络协议的位速率在250 kbit/s-100 Mbit/s。 E类网络主要面向乘员的安全系统，应用于车辆被动安全性领域。第6 6章 车载局域网络技术概述 2 总线系统标准、协议(1) A类总线系统标准、协议 A类网络的通信大部分采用通用异步收发器(UART，Universal Asynchronous Rece

4、iver/Trsmitter)标准，使用起来既简单又经济。但随着技术水平的发展，将会逐步被其他标准所代替。A类目前首选的标准是LIN总线，克莱斯勒的CCD，它是一种基于UART的数据格式、主从结构的单线12V的总线通信系统，传输速率最高可达到20kbit/s。(2) B类总线系统标准、协议 B类中的国际标准是低速CAN总线，SAE J1850是一种串行通信协议，J1850是美国汽车的车内联网标准，包含了两个不兼容的规程。第6 6章 车载局域网络技术概述(3) C类总线系统标准、协议 根据传统SAE的分类，高速总线系统上主要用于与汽车安全相关且实时性要求比较高的系统上，主要有高速通信的高速CAN

5、总线标准，安全总线标准，X-by-Wire总线标准、协议，诊断系统总线标准、协议。(4) D类总线系统标准、协议 IDB（ITS Data Bus）标准 ：汽车多媒体网络和协议、智能交通系统ITS（Intelligent Transportation System）属于D类总线系统，分为三种系统，分别是低速、高速和无线。 DB-C: 低速用于远程通信、诊断及通用信息传送； IDB-M: D2B、MOST实时的音频的视频通信； IDB-Wireless: 在无线通信方面，采用Bluetooth 规范，它主要是面向下一代汽车的应用，如声音系统、信息通信等。第6 6章 车载局域网络技术概述图 6-1

6、 ITS Data Bus结构示意图第6 6章 车载局域网络技术概述 图 6-2 典型的网络结构 返回第6 6章 车载局域网络技术概述6.2 总线系统信息传输及总体构成 6.2.1总线系统信息传输图 6-3 多路传输原理图第6 6章 车载局域网络技术概述6.2.2 总线系统构成总线系统主要由控制器、数据总线、网络、构架、通信协议和网关组成。图 6-4 速腾轿车车载系统第6 6章 车载局域网络技术概述6.2.3 总线系统网络拓扑图 6-5 星形网络拓扑结构第6 6章 车载局域网络技术概述图 6-7 环形网络拓扑结构图 第6 6章 车载局域网络技术概述图 6-8 总线型网络拓扑结构返回第6 6章

7、车载局域网络技术概述6.3 总线系统结构及传输原理 6.3.1 LIN内联局域网 LIN(Local Interconnect Network)，即内联局域网，又称本地互联网。LIN协会创建于1998年末，最初的发起人为宝马、Volvo、奥迪、VW、戴姆勒-克莱斯勒、摩托罗拉和 VCT等，五家汽车制造商，一家半导体厂商以及一家软件工具制造商。该协会将主要目的集中在定义一套开放的标准，该标准主要针对车辆中低成本的内部互联网络。第6 6章 车载局域网络技术概述LIN总线传输特征 1) 最大传输速率为19.2kbit/s； 2) 低成本基于通用UART接口，几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件；

8、3) 只需要一根数据传输线； 4) 单主控制器/多从控制器设备模式无须仲裁机制，通过单主/多从的原则保证系统安全。 5) 从节点不需振荡器就能实现同步，节省了多从控制器部件的硬件成本； 6) 保证信号传输的延迟时间； 7) 不需要改变LIN节点上的硬件和软件就可以在网络上增加节点； 8) 通常一个LIN网络上节点数目小于12个，共有64个标志符；第6 6章 车载局域网络技术概述图 6-9 奥迪A6空调系统的LIN总线子系统实物图第6 6章 车载局域网络技术概述图 6-10 LIN-BUS系统结构第6 6章 车载局域网络技术概述图 6-11 LIN信号结构示意图第6 6章 车载局域网络技术概述图

9、 6-12 LIN报文帧第6 6章 车载局域网络技术概述6.3.2 MOST总线 特点： (1) 重量轻、占用的空间小。MOST总线系统采用聚甲基丙烯酸甲酯(俗称“有机玻璃”)制造的塑料光纤作为传输媒介。相比于铜芯电缆的其他总线来说，在提供相同传输频宽时，能减轻重量约4.5 kg，这对减少汽车油耗以及整车设备的布置有一定的意义。 (2) 能力强。MOST总线再以光纤为媒介传输信号时，光信号是时行的，不会出现串扰与电磁辐射的情况，系统工作的稳定性与可靠性能够得到保障。 (3) 传输速度高。MOST总线采用光纤在传输数据时，其传输速率可达24.8M bit/s，明显高于其他总线的传输速率。第6 6

10、章 车载局域网络技术概述图 6-13 基于MOST总线的车载娱乐系统第6 6章 车载局域网络技术概述 图 6-14 MOST16帖结构第6 6章 车载局域网络技术概述6.3.3 蓝牙 图 6-15 2004款Audi A6总线网络示意图第6 6章 车载局域网络技术概述 FLEXRAY 由BMW、DaimletChrysler、Motorola、Philips等公司组成的， FlexRay联盟 （FlexRay Consortium）推进了FlexRay的标准化，使之成为了新一代汽车内部网络通讯协议。FlexRay关注的是当今汽车行业的一些核心需求，包括更快的数据速率，更灵活的数据通信，更全面的

11、拓扑选择和容错运算。FlexRay能够提供很多CAN网络所不具有的可靠性特点。尤其是FlexRay具备的冗余通信能力可实现通过硬件完全复制网络配置，并进行进度监测。FlexRay同时提供灵活的配置，可支持各种拓扑，如总线、星型和混合拓扑。可以通过结合两种或两种以上的该类型拓扑来配置分布式系统。第6 6章 车载局域网络技术概述FlexRay 工作原理 FlexRay 是最初设计目标是为达到汽车更高的安全性要求，实现线控控制技术的。FlexRay是一种既支持时间触发，又支持事件触发访问方式的协议。以飞机控制系统为例，介绍线控系统的工作过程；首先交飞机驾驶员的操纵命令转换成电信号，利用计算机控制飞机飞行。这种控制方式引入到汽车驾驶上，就是将驾驶员的操作动作经过传感器转变成电信号，通过网络直接传