汽车电子控制技术第十章-汽车网络技术课件

1、第十章 汽车网络技术目 录第一节 概述第二节 总线网络及其诊断技术第三节 LIN总线网络第四节 其它网络简介第一节 概述传统布线方式的主要缺点：1）整个汽车的布线将十分复杂，显得凌乱；2）增加的复杂电路降低了汽车的可靠性；3）一般线束都装在纵梁下等看不见的地方，一旦线束出现问题，查找相当麻烦，增加了维修的难度；4）占用空间大，使得在有限的汽车空间内布线越来越困难，限制了功能的扩展；5）电控单元并不是仅仅与负载设备简单的连接，更多的是与外围设备及其它电控单元进行信息交流，并经过复杂的控制运算发出控制指令，如果按传统的连接方式，线束的成本较高。6）增加装配困难以及车身重量，增加售后维修人员对故障诊

2、断、维修的难度，最终导致故障率增加。汽车网络系统：1）布线简化，降低成本；2）电控单元之间交流更加简单和快捷；3）传感器数目减少，实现信息资源共享；4）提高汽车总体运行可靠性。二、车载网络系统简介总线分类1、A类总线面向传感器/执行器控制的低速网络，大多数A类总线都遵循UART (通用异步接收/发送器)标准，它们结构简单、使用经济，通讯速率通常小于20Kb/s ，主要用于天窗、雨刮、空调、照明等控制。A类总线以LIN规范为代表，它是由摩托罗拉( Motorola)、奥迪( Audi) 等知名企业联手推出的一种新型低成本的开放式串行通讯协议，主要用于车内分布式电控系统，尤其是面向智能传感器或执行

3、器的数字化通讯场合。2、B类总线面向独立模块间数据共享的中低速网络，通讯速率在20 125Kb/s，主要应用于车身电子舒适性模块、仪表显示等实时性要求不高的系统。B 类总线以低速CAN 为代表。CAN 是20 世纪80 年代中期由德国Bosch公司开发出来的一种车用现场总线，硬件接口较为廉价，芯片种类丰富，软件支持厂家众多，因而较其它网络总线使用得更为广泛。3、C类总线面向实时性控制的中高速网络，通讯速率在125Kb/s1M/s之间，主要用于牵引控制、发动机、自动变速器、ABS等系统。C 类总线以高速CAN 为代表。4、D类总线面向媒体传输的高速网络，通讯速率在250Kb/s400M/s以上，

4、主要应用于导航、车载音响、车载电话等信息娱乐系统，带宽范围大，D类总线所使用的传输介质主要是光纤，目前主要的D类网络总线有IDB-1394和MOST。 IDB-1394是从IEEE 1394标准演化而来的一种支持车内信息娱乐系统的高速通信协议，传输速率可以达到400 Mb/s。MOST是专门针对多媒体设备在汽车上的应用，以及其它诸如以流媒体传输效率为主要目标的市场而设计的，传输速率可达50 Mb/s 。 5 、E类网络 面向乘员的安全系统以及车辆被动安全领域。目前主要的E类网络是Byte flight，其最高传输速率可达10 Mb/s。它是由BMW , Motorola , Elmos , I

5、nfineon等公司针对应用在汽车主动安全性、被动安全性及车身电子系统制定的网络通信协议。一个典型的汽车网络结构第二节 总线网络及其诊断技术（1）成本低；（2）极高的总线利用率；（3）远的数据传输距离（可长达十米）；（4）高速的数据传输速率（可达1Mb/s）；（5）可根据报文的ID来决定接收或屏蔽该报文；（6）可靠的错误处理和检错机制；（7）发送的信息遭到破坏后，可自动重发；（8）节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；（9）报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。CAN总线系统的组成及工作原理1、控制单元带有CAN 收发功能的控制单元内部结构2链路）双绞线由两

6、根相互绝缘的铜导线按照一定的规格互相缠绕在一起而成的网络传输介质。双绞线主要是用来传输模拟信号的，但同样适用于数字信号的传输。）同轴电缆也是局域网中最常见的传输介质之一。它用来传递信息的一对导体是按照一层圆筒式的外导体套在内导体（一根细芯）外面，两个导体间用绝缘材料互相隔离的结构制选的，外层导体和中心轴芯线的圆心在同一个轴心上，所以叫做同轴电缆。）光纤光纤即为光导纤维的简称。光纤通讯是以光波为载频，以光导纤维为传输媒介的一种通信方式。3. 数据传输总线构件数据传输总线是链路的一种，是控制单元/节点之间传递数据的通道，如果一条数据总线既可以发送数据也可以接收数据，则这样的数据总线称为双向数据总线

7、。汽车上的数据总线实际上是一条导线（单线制），或者是两条导线（双线制）。双线制中的一条导线不是用作额外的通道，它的作用有点像公路上的路肩上面立的交通标识和信号灯，一旦数据通道出现了故障，这条导线可用来通过数据总线中未发生故障的部分或者令数据换向4. 收发器收发器通过TX 线(发送导线)或RX 线(接收导线)与数据传输总线相连发送器与总线的藕合三、CAN总线的数据传输过程1. 发送过程数据总线传输信息格式2. 接收过程3. CAN 总线的传输仲裁（1) 每个控制单元在发送信息时通过发送标识符来识别。（2) 所有的控制单元都是通过各自的RX线来跟踪总线上的一举一动并获知总线的状态。（3) 每个发射

8、器将回信和RX线的状态逐位进行比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送；如果发送的是“0”电平，而监视的是“1”电平，那么单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。（4）数据传输总线的调整规则：用标识符中位于前部的0 的个数代表信息的重要程度，从而保证按重要程度的顺序来发送信息，当具有相同标示符的数据帧和远程帧同时初始化时，数据帧优先于远程帧。第三节LIN总线网络LIN 的主要特性如下:(1)低成本，基于通用UART 接口，几乎所有单片机都具备LIN 必需的硬件;(2) 极少的信号线即可实现国际标准IS09141 规定;(3)传输速率最高可达20 Kbps;(4) 单主控器/多从设备模式，无需仲裁

9、机制;(5) 从节点不需晶振或陶瓷振荡器就能实现自同步，节省了从设备的硬件成本;(6) 保证信号传输的延迟时间;(7)不需要改变LIN 从节点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。二、LIN 总线组成及工作原理一个LIN 节点的结构LIN 网逻辑0/1 的电平帧结构LIN 总线控制实例门模块驱动部分结构原理图一、MOST总线（1）MOST在制订上完全符合ISO/OSI的7层数据通讯协议参考模型，在网线连接上MOST采行环状拓扑，也允许改采星状（亦称放射状）或双环状的连接组态。 （2）MOST支持随插即用机制，可在MOST网络运

10、作时直接加插装置或移除装置，每套MOST网络允许最多容许连接64个的节点，两节点间最多可有8个接口接头，最长可达10米。 （3）在MOST中有一个时序主控者（Timing Master）的节点，此节点会持续地将资讯送入环状接线中，在传输的讯框中，其前段的预序（Preamble）部分，或称封包档头（Packet Header）部分将会重复地发送，与休闲中的时序受控者（Timing Slave）保持同步性。（4）现有的MOST的传输率为24.8Mb/s，今后MOST将朝50Mb/s与150Mb/s的更高速化方向努力。第四节 其它网络简介二、FlexRay （1）冗余和非冗余通信。为了增强系统的可用性，FlexRay提供了冗余传输消息的选项。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，