【课件】1-3 车载网络系统数据传输认知

项目一车载网络系统基础认知任务三车载网络系统数据传输认知VehicleNetworkandBusTechnology任务导入随着人们对于安全、环保、舒适、通信和娱乐的需求日益增长，各种传感器和车载终端在数量和质量上也随之增长，每辆汽车涉及的传感器和车载终端数量已多达200多只，这个数字以7.3%的年平均增长率在增长。据英特尔测算，自动驾驶车辆每天将产生超过4T的数据量，以一台配备有五个雷达传感器和两个视频系统的车辆为例，在采集和存储期间，需要管理大约1G比特/秒的海量数据。如此庞大的数据传输速率是如何实现的呢？你是否了解过呢？任务目标了解车载网络系统数据传输信号的基本认知；熟知模拟信号、数字信号的区别与联系；掌握字节之间的换算的能力；能够说出并行传输、串行传输的工作原理和使用条件；能够说出同步数据传输、异步数据传输的工作原理和使用条件；尝试多元化思考解决问题的方法，形成创新意识；正确认识自身岗位，热爱本职工作，时刻保持恭敬心与敬畏心；具备良好的职业道德，尊重他人劳动，不窃取他人成果。新授PART.01NewTeaching目录CONTENTS车载网络系统数据传输信号的介绍01车载网络系统数据传输信号的类型02车载网络系统数据的传输方式03一、车载网络系统数据传输信号的介绍传输信号（Transmissionsignal），是适于传输的信号的简称，按照信号与系统的定义，信号是传递有关一些现象的行为或属性的信息的函数。而这个函数通常自变量是时间或者是位置。从抽象的角度看，其实就是一个数学上的函数的概念，自变量与数因变量的关系。某车型网络数据传输原理图（一）模拟信号二、车载网络系统数据传输信号的类型模拟信号是指用“连续变化”的“物理量”所表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等等。通常又把模拟信号称为连续信号，它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值，适合长距离传输。模拟显示数据是指通过直接与数据成比例的连续变化物理量进行表示。模拟信号的特点是，它可以采用0～100%之间的任意值。（一）模拟信号二、车载网络系统数据传输信号的类型

表示电压变化的模拟信号模拟信号模拟信号电压（或电流）的变化方式是连续的，如指针式测量仪表、水银温度计、指针式时钟等。①—最大电压值（一）模拟信号二、车载网络系统数据传输信号的类型在听音乐时，人的耳朵就会接收到模拟信号（声波连续变化）。汽车电器设备（音响系统、收音机、电话等）以同样的方式通过连续变化的电压表示出声音。但当这种电信号由某一设备向另一设备传输时，接收装置接收到的信息与发射装置发送的信息并不完全相同。这是由于下列干扰因素造成的：1导线（电缆）长度2导线的线性电阻3无线电波4移动无线电信号（二）数字信号二、车载网络系统数据传输信号的类型数字表示方式是以“数字形式”表示“不断变化”的物理量。数字信号指自变量是离散的、因变量也是离散的信号，这种信号的自变量用整数表示，因变量用有限数字中的一个数字来表示。在计算机中，所有数据都以“0”和“1”的序列形式表示出来（二进制）。因此，“数字”是“模拟”的对立形式。（二）数字信号二、车载网络系统数据传输信号的类型

数字信号数字信号的变化规律数字信号的变化规律如下图所示。（三）信号电压二、车载网络系统数据传输信号的类型汽车上所用电压分为高压和低压，为了能够清楚地区分这两种状态，在汽车网络技术中对信号电压作了明确的规定（如下图所示），高电压为6～12V，低电压为0～2V，2～6V之间属于禁止范围，只用于识别故障。①—高电压范围②—禁止使用的范围③—低电压范围（四）代码表示二、车载网络系统数据传输信号的类型代码就是一组由“字符、符号或信号码元”以“离散形式”表示信息的明确的规则体系。例如，早年间在无线电通信中广泛使用的莫尔斯电报机，其发出的莫尔斯电码就是信息代码。莫尔斯电码的每个字母和数字都是通过不同长度的信号序列进行表达的。（五）比特和字节二、车载网络系统数据传输信号的类型计算机中的所有信息都以位（bit，也称比特，是二进制数字的最小信息单位）为单位进行存储和处理的。因此，必须将所有数据（字母、数字、声音、图片等）转换成二进制代码，以便在计算机中进行处理。最常用的系统和代码用8个位构成一个字节。因此，可以对256个字节进行设码。1千字节（KB）=210字节，即1024字节1兆字节（MB）=220字节，即1024KB（1048576字节）1千兆字节（GB）=230字节，即1024MB（1073741824字节）注意：换算系数不是1000，而是1024。二、车载网络系统的发展史应用光缆的车门控制系统车载网络的产生，使得汽车电控系统发生了巨大的变化。从1980年起，汽车内开始装用网络。在1983年，丰田公司在世纪牌汽车上最早采用了应用光缆的车门控制系统，实现了多个节点的连接通信如图所示。此系统采用了集中控制方法，车身电控单元（ECU）对各车门的门锁、电动玻璃窗进行控制，这是早期在汽车上采用的光缆系统，此后，在较长的一段时间里，其他公司并没有跟进采用光缆系统。三、车载网络系统数据的传输方式并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输，是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。常用的是将构成一个字符的几位二进制码同时分别在几个并行的信道上传输。并行传输时，一次可以传一个字符，收发双方不存在同步的问题，而且速度快、控制方式简单。但是，并行传输需要多个物理通道。所以并行传输只适合于短距离、要求传输速度快的场合使用。1234（一）并行传输如下图所示，采用并行传输方式时，其数据传输如同在具有8条车道（车道相当于数据导线）的公路上行车（每辆车的载运量相当于一位数据，8辆车的载运量之和相当于一个字节），在同一时间内，可以通过8辆车。虽然其通行效率高，但是要构筑8条车道，建设成本高昂。①—发送装置②—数据③—接收装置MSB—最高值数位LSB—最低值数位三、车载网络系统数据的传输方式（一）并行传输三、车载网络系统数据的传输方式（二）串行传输串行通信技术，是指通信双方按位进行，遵守时序的一种通信方式。串行通信中，将数据按位依次传输，每位数据占据固定的时间长度，即可使用少数几条通信线路就可以完成系统间交换信息。特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。如下图所示，采用串行传输方式时，其数据传输犹如在具有1条车道（车道相当于数据导线）的公路上行车（每辆车的载运量相当于一位数据，8辆车的载运量之和相当于一个字节），在同一时间内，只能通过1辆车。其通行效率低，但只需构筑1条车道，建设成本低廉。串行传输方式的优点是降低了布线成本，缺点是延长了数据传输时间。三、车载网络系统数据的传输方式（二）串行传输①—发送装置②—数据③—接收装置三、车载网络系统数据的传输方式（二）串行传输传输距离较长（如在两个或多个距离较远的控制单元之间传输数据）。出于大量节约导线的考虑。对抗干扰能力（屏蔽导线）要求较高。系统需要传输的数据量较小。1234满足下列某个或多个条件时大多使用串行传输方式：使用一个共同的时钟脉冲发生器可保持发送装置和接收装置时间管理的同步性，这种方式就是同步传输方式。如下图所示，采用同步数据传输时，只需使用发送装置的时钟脉冲发生器即可，但必须通过一根单独的导线将其节拍频率传送给接收装置。三、车载网络系统数据的传输方式（三）同步数据传输①—同步脉冲②—数据③—停止④—起始⑤—接收装置三、车载网络系统数据的传输方式（三）同步数据传输321是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。同步字符位于帧开头，用于确认数据字符的开始。数据字符在同步字符之后，个数没有限制，由所需传输的数据块长度来决定。校验字符有1到2个，用于接收端对接收到的字符序列进行正确性的校验。进行同步传输时，通常以信息组形式发送数据，且必须使接收装置与信息组传输同步化。因此，在信息组起始处发送一个起始符号，在停止处发送一个停止识别符号。同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。三、车载网络系统数据的传输方式（四）异步数据传输传输发送和接收装置之间最常用的时间管理方式是异步传输方式。进行异步数据传输时，发送和接收装置之间没有共同的系统节拍。系统通过起始位和停止位识别数据组的开始和结束。只有当接收装置确认已接收到之前的数据后，发送装置才会传输后续的数据。异步传输方式的数据传输速率相对较慢，数据传输速率还取决于总线长度。三、车载网络系统数据的传输方式（四）异步数据传输进行异步数据传输时，仅针对字符的持续时间建立并保持发送和接收装置之间的同步性，这种方式又称为起止方式。进行异步传输时，每个字符起始处都有一个起始位。接收装置可通过该起始位与发送装置的节拍保持同步。随后发送5～8位数据位，并可能发送一个检查位（校验位）。在导线上发送数据位时首先发送最低值数位，最后发送最高值数位。此后，还有一个或两个停止位。停止位用于在传输两个字符之间形成一个最小的时间间隔，以便为接收装置接收后续字符留出必要的准备时间。1234这种由起始位、数据位和停止位构成的单位称为数据帧。进行异步数据传输时数据帧的结构如下图所示。三、车载网络系统数据的传输方式（四）异步数据传输①—接收装置②—起始位③—最低值数位④—5～8位数据⑤—最高值数位⑥—检查位⑦、⑧—停止位⑨—发送装置发送和接收装置的传输形式必须一致。也就是说，两个设备内的下列参数需调节一致：三、车载网络系统数据的传输方式（四）异步数据传输1传输速率2奇偶校验检查3数据位的数量2停止位的数量三、车载网络系统数据的传输方式（四）异步数据传输在异步通信中有两个比较重要的指标：”字符帧格式”和”波特率”。数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。异步传输方式的数据传输速率相对较慢，数据传输速率还取决于总线长度。实训PART.02Practicaltraining任务实施请查阅资料，了解本任务“获取信息”中提到SAE-J1850标准、TTP协议。完成以下填空。1.传输信号（Transmissionsignal），是适于传输的信号的简称，按照信号与系统的定义，信号是传递有关一些现象的__________或__________的信息的函数。2.模拟信号是指用连续__________的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等等，我们通常又把模拟信号称为__________信号，它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值，适合长距离传输。任务实施3.数字表示方式就是以__________形式表示不断变化的物理量。数字信号指自变量是离散的、因变量也是离散的信号，这种信号的自变量用__________表示，因变量用有