汽车电器与电控技术 课件 15 汽车车载网络技术（7讲）

主讲：舒华教授汽车电控技术

AutomobileElectronicControlTechnology中国人民解放军军事交通学院第1讲车载局域网的应用与发展主讲：舒华教授

第3章汽车车载局域网技术

VehicleLocalAreaNetworkTechnology3.1车载局域网的应用与发展3.汽车车载局域网技术3.2车载局域网的构成与分类3.3控制器局域网CAN技术3.4控制器局域网CAN的应用3.5车载局域网故障诊断与排除第3章汽车车载局域网技术一、教学要求（3点要求）（1）了解车载局域网的应用与发展概况；（2）熟悉车载局域网的构成与分类方法；（3）掌握控制器局域网CAN的构成、特性、应用与通信速率设定。3.1车载局域网的应用与发展

【辞海】在电气系统中，由若干元件组成的、用来使电信号按一定要求传输的电路或这种电路中的某一部分电路。

计算机互联网（IPV4→IPV6）

远程教育网、开放教育网、校园网

供电网（城市电网、农村电网）

金融服务网

通信网：无线网（移动、联通、网通三大运营商）、有线网（军、民）车载局域网LAN（LocalAreaNetwork）：车载局域通信网、汽车网络的统称——指分布在汽车上的电器与电子设备在物理上互相连接，并按照网络通信协议相互进行通信，以共享硬件、软件和信息等资源为目的之电器与电控系统。

硬件：电器与电子设备在物理上互连——有线通信

软件：通信协议——规则与标准

。网络种类必备条件网络3.1车载局域网的应用与发展物理互连：——利用导线（称为数据总线）将若干个电器或电子设备（称为模块或控制模块）连接在一起组成一个网络；通信：——【辞海】定义：利用电信设备传递信息。通信协议：——为了共享硬件、软件和信息等资源而制订的控制信息交换的一系列规则。

控制器局域网（ControllerAreaNetwork）协议——CAN通信协议

汽车局部互联网（LocalInterconnectNetwork）协议——LIN通信协议

汽车局域网（VehicleAreaNetwork）通信协议——VAN通信协议

多媒体定向系统传输网（MediaOrientedSystemTransport）协议——MOST通信协议通信协议3.1车载局域网的应用与发展计算机互联网：计算机通信网——指分布于各处的多台计算机在物理上互相连接，按照网络协议相互进行通信，以共享硬件、软件和信息等资源为目的计算机系统。——互联网带领人类进入信息化时代：

远程教育、网上授课、远程商品购置、远程医疗会诊、

互联网金融、电子邮政、新闻特写、网上办公等；

网上购物、网上聊天、看电影、玩游戏、

听音乐、写微博、查阅或索取资料、可视电话等。——不仅改变了人们的生活方式，而且改变了采用微电子技术控制的汽车、火车、飞机、船舶、医疗设备、工业设备控制系统的控制方式。信息化时代的显著特征3.1.1汽车采用局域网技术的目的汽车采用网络技术的原因：汽车电子化程度越来越高，电子设备越来越多……表3-1汽车上电器线束50年的增加情况——采用传统布线方式连接，线束变得更加粗大、质量大增。——导线布置杂乱、安装空间狭小、检修不便，为采用网络技术创造了条件。汽车采用局域网（网络）技术的根本目的：

（1）减少汽车线束；

（2）实现快速通信。局域网目的年份线束种类与导线数量1949导线数量约40条，插接器数量约60个1990导线数量约1900条，插接器数量约3800个；线束长度约3km，线束质量约39kg1999线束长度、质量为1990年的3~4倍，ECU数量约60个，电动机数量约110个。用总线连接成3个网络系统3.1.2车载局域网技术的发展表3-2汽车控制器局域网（CAN）通信协议的发展历程年份发

展

情

况年份发

展

情

况1983德国博世公司开始研究CAN1992使用CAN的车辆实现批量生产1986博世公司发表CAN通信协议、欧洲汽车于同年12月开始采用CAN1994CAN通信协议被国际标准化组织ISO11898标准认可1987首批CAN单片机制成1995对ISO11898标准进行修改1989CAN单片机实现批量生产1996日本三菱公司投产CAN单片机（M37630）1991CAN通信协议被国际标准化组织ISO11519-1标准认可；同年9月，CAN协议升高至Ver.2.0B版本1999CAN通信协议被国际标准化组织ISO11898-1标准认可3.1.3局域网技术与职业技能标准汽车专业领域职业技能等级标准专家委员会制定：《汽车运用与维修

(含智能新能源汽车)职业技能领域职业技能等级标准》1-1.汽车动力与驱动系统综合分析技术-模块

1-2.汽车转向悬挂与制动安全系统技术-模块

1-3.汽车电子电器与空调舒适系统技术-模块

1-4.汽车全车网关控制与娱乐系统技术-模块1-5.汽车I/M检测与排放控制治理技术-模块1-6.汽车维修企业运营与项目管理技术-模块

1-7.汽车营销评估与金融保险服务技术-模块

1-8.汽车美容装饰与加装改装服务技术-模块

1-9.汽车车身漆面养护与涂装喷漆技术-模块

1-10.汽车车身钣金修护与车架调校技术-模块初级中级高级3.1.3局域网技术与职业技能标准1-1.汽车动力与驱动系统综合分析技术-模块（1）电控发动机燃油喷射系统（EFI，EngineFuelInjectionSystem）。（2）微机控制点火系统（MCI，MicrocomputerControlIgnitionSystem）。（3）发动机爆燃控制系统（EDCS，EngineDetonationControlSystem）。（4）可变气门定时控制系统（VVT-i，VolatileValveTimingControlSystem）。（5）电子式柴油机控制系统（EDC，ElectronicDieselEngineControlSystem）。（6）高压共轨式柴油喷射系统（CRS，CommonRailSystem）。（7）电控自动变速系统（ECT，ElectronicControlledAutomaticTransmission）（8）电控无级变速系统（CVT，ElectronicControlledContinuouslyVariableTransmissionSystem）。（9）电子控制手动­自动一体变速系统（ActivematicECT，ElectronicControlledActive-maticTransmissionSystem）。3.1.3局域网技术与职业技能标准1-1.汽车动力与驱动系统综合分析技术-模块1-2.汽车转向悬挂与制动安全系统技术-模块（1）电子调节悬架系统（EMS，ElectronicModulatedSuspensionSystem）。（2）电控动力转向系统（EPS，ElectronicallyControlledPowerSteering）。（3）电控四轮转向系统（4WS，ElectronicallyControlled4-WheelSteering）。（4）差速器锁止控制系统（VDLS，VehicleDifferentialLockControlSystem）。（5）防抱死制动系统（ABS，Anti-lockBraking或Anti-SkidBrakingSystem）。（6）电控制动力分配系统（EBD，ElectronicBrakeforceDistributingSystem）。（7）电子控制制动辅助系统（EBA，ElectronicBrakeAssistSystem）。（8）车身稳定性控制系统（VSC，VehicleStabilityControl）（9）驱动轮防滑转调节系统（ASR，AccelerationSlipRegulationSystem）或牵引力控制系统TCS/TRC（TractionForceControlSystem）。3.1.3局域网技术与职业技能标准1-1.汽车动力与驱动系统综合分析技术-模块1-2.汽车转向悬挂与制动安全系统技术-模块1-3.汽车电子电器与空调舒适系统技术-模块（1）辅助防护安全气囊系统（SRS，SupplementalRestraintSystemAirBag）。（2）安全带收紧系统（SRTS，Seat-BeltEmergencyRetractingTriggering）。（3）座椅位置调节系统（SAM，SeatAdjustmentPositionMemorySystem）。（4）中央门锁控制系统（CLC，CentralLockingControlSystem）。（5）防盗报警系统（GATA，GuardAgainstTheftandAlarmSystem）。（6）前照灯控制与清洗系统（HAW，HeadlampAdjustmentandWash）。（7）挡风玻璃刮水与清洗控制系统（WWC，Wash/WipeControlSystem）。（8）自动采暖通风与空气调节系统（AHVC，AutomaticHeatingVentilatingAir-ConditioningSystem）。3.1.3局域网技术与职业技能标准1-1.汽车动力与驱动系统综合分析技术-模块1-2.汽车转向悬挂与制动安全系统技术-模块1-3.汽车电子电器与空调舒适系统技术-模块1-4.汽车全车网关控制与娱乐系统技术-模块（1）车载局域网（LAN，LocalAreaNetwork）。（2）汽车局部互联网（LIN，LocalInterconnectNetwork）。（3）控制器局域网（CAN，ControllerAreaNetwork）。（4）汽车局域网（VehicleAreaNetwork）。（5）多媒体定向系统传输网（MOST，MediaOrientedSystemTransport）。（6）光缆总线音频网（D2B/Optical，DomesticDigitalBus/Optical）等。3.1.3局域网技术与职业技能标准1-1.汽车动力与驱动系统综合分析技术-模块1-2.汽车转向悬挂与制动安全系统技术-模块1-3.汽车电子电器与空调舒适系统技术-模块1-4.汽车全车网关控制与娱乐系统技术-模块1-5.汽车I/M检测与排放控制治理技术-模块（1）车载故障自诊断系统（OBD，OnBoardSelf-DiagnosisSystem）。（2）维修周期显示系统（LSID，Load-DependentServiceIntervalDisplay）。（3）燃油蒸气回收系统（FEC，FuelEvaporativeEmissionControlSystem）。（4）电控废气再循环系统（EGR，ElectronicControlExhaustGasRecirculation（5）空燃比反馈控制系统（AFC，AirFuelRatioFeedbackControlSystem）。（6）发动机怠速控制系统（ISC，IdleSpeedControlSystem）。（7）发动机断油控制系统（SFI，SeverFuelInjectionSystem）。3.1.4车载局域网技术的应用1.车载局域网在汽车内部的应用——车内网局域网缩写（协议名称）核心内容通信速率时间开发与推行单位应用情况车内网络CAN：ControllerAreaNetwork（控制器局域网协议）动力传动与车身系统控制用局域网协议1Mb/s1986Bosch公司、ISO欧洲汽车VAN：VehicleAreaNetwork（汽车局域网协议）车身系统控制用局域网协议1Mb/s1988国际标准化组织ISO美国汽车LIN：LocalInterconnectNetwork（汽车局部互联网协议）车身系统控制用局域网协议，液压控制组件用局域网协议20kb/s1999LIN协会欧洲汽车SAEJ1850协议车身系统控制用局域网协议10.4kb/s1994SAE美国汽车TTP：TimeTriggeredProtocolonCAN（CAN时间触发协议）重视安全、按用途分类控制用局域网协议2Mb/s2000计算机技术公司TTT—TTCAN：TimeTriggeredCAN（CAN时间触发通信协议）重视安全、按用途分类控制用局域网协议1Mb/s2000Bosch公司—Byteflight（通用时分多路复用协议）重视安全、按用途分类控制用局域网协议10Mb/s2000BMW公司—FlexRay（光缆总线局域网协议）重视安全、按用途分类控制用局域网协议5Mb/s-Chrysler和BMW公司—3.1.4车载局域网技术的应用2.车载局域网在汽车外部的应用——车外网局域网缩写（协议名称）核心内容通信速率时间开发与推行单位应用情况车外网络D2B/Optical：DomesticDigitalBus/Optical（光缆总线音频协议）音频系统通信协议5.6Mb/s1986Chrysler公司美国、日本及欧洲MOST：MediaOrientedSystemTransport（多媒体定向传输网协议）信息系统通信协议22.5Mb/s1988DaimierChrysler和BMW公司宝马BMW7系列IEEEl394：InstituteofElectricalandElectronicsEngineers（电气与电子工程师学会信息系统网协议）信息系统通信协议100Mb/s—电气与电子工程师学会—第3章车载局域网技术教学要求——这是一个全新的知识领域，也是当今智能时代必需熟悉的领域！（1）了解车载局域网的应用与发展概况；（2）熟悉车载局域网的构成与分类方法；（3）掌握控制器局域网CAN的构成、特性、应用与通信速率设定。第一次工业革命：1784~1870（86年）→英国，蒸汽机为基础的机器革命第二次工业革命：1870~1969（99年）→美国，电力为基础的产业革命第三次工业革命：1969~2019（50年）→美国，计算机互联网基础信息技术革命第四次工业革命：2019→中国、美国，大数据物联网人工智能基础的工业革命课程小结（1）这次课主要介绍了：（1）汽车采用局域网技术的目的（2）车载局域网技术的发展概况（3）车载局域网技术的应用概况以及职业技能标准相关内容这一讲是网络知识概述内容。希望同学们认真复习，为后续学习和使用维修打好基础。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材，并在网上完成课后作业。同学们，下次课再会！第2讲汽车车载局域网的构成与应用主讲：舒华教授

第3章汽车车载局域网技术

VehicleLocalAreaNetworkTechnology3.2汽车车载局域网的构成与应用一、教学内容（1）车载局域网的控制模块与数据总线（2）车载局域网的通信协议与网关二、教学要求（1）熟悉车载局域网控制模块与数据总线的含义和特点（2）掌握车载局域网通信协议与网关的含义与特点3.2车载局域网的构成与应用3.2.1车载局域网的构成——丰田雷克萨斯LS430型轿车车载网络系统

控制模块：29个模块

数据总线：

通信协议：

网关GW：Gate-way局域网构成3.2车载局域网的构成与应用3.2.1车载局域网的构成——丰田雷克萨斯LS430型轿车车载网络系统控制模块：29个模块数据总线：5条总线通信协议：控制软件网关GW：Gate-way——5条数据总线将模块连接成5个局域网，各局域网之间通过网关实现信息交换。局域网构成3.2车载局域网的构成与应用3.2.1车载局域网的构成1.控制模块：硬件=节点具有独立工作和通信能力的电子装置或控制系统。简单模块：——电子装置。如传感器；——仪表盘、控制开关等。复杂模块：——单片机CPU、——电控燃油喷射系统等。局域网构成3.2车载局域网的构成与应用3.2.1车载局域网的构成1.控制模块：硬件安全系统网络节点——车载局域网：把单个分散的控制设备（模块）变成网络节点，以数据总线为纽带，将其连接成可以相互沟通信息、共同完成各自控制任务的网络系统或控制系统。被动安全局域网3.2车载局域网的构成与应用3.2.1车载局域网的构成1.控制模块：硬件2.数据总线：硬件模块之间传输数据和信息的通道。——“信息高速公路”。功用：——传输（发送和接收）数据和信息。总线形式：——一根导线：双向数据总线。——两根导线：双绞线数据总线——普遍采用。双绞线数据总线的数据传递是基于两条线的电位差，可以有效抑制电磁干扰信号，大大提高数据传输效率。克莱斯勒CCID局域网3.2车载局域网的构成与应用3.2.1车载局域网的构成1.控制模块：硬件2.数据总线：硬件3.通信协议：软件——人与人之间直接交谈时，必须使用相同语言才能进行成功交流。——在局域网的实体（模块）之间进行通信，也必须使用“相同语言”才能成功交流，并按约定的控制法则来保证相互配合——这种“相同语言”就是通信协议。

在车载局域网的实体（模块）之间，为了达到共享硬件、软件和信息等资源的目的而制定的、控制信息交换的一系列规则。——换句话说，通信内容（传输什么数据）、通信方法（怎样传输数据）和通信时间（何时传输数据）等，都是各个实体可以接收且必须遵从的“条约”。通信协议3.2车载局域网的构成与应用3.通信协议：软件通信协议犹如交通规则，包括“交通标志”的制定方法。通信协议的标准（“条约”）蕴含“唤醒访问”和“握手”。“唤醒访问”指发给一个模块信号。为了减少功耗，模块是处于休眠状态。

指工作模块之间相互确认兼容（表示“欢迎光临”）。——汽车维修人员并不关心通信协议本身，只关心协议对汽车维修诊断的影响。——为什么各汽车制造厂家都制定通信协议呢？——∵通信协议本身取决于车载网络系统要传输多少数据，要用多少模块，数据总线的传输速率要多快。大多数通信协议以及使用该协议的数据总线和网络都是专用的。——∴维修诊断时必须使用专门的软件或测试仪器。唤醒访问握手3.2车载局域网的构成与应用4.网关GW：Gate-way——硬件——众所周知：从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关(GW),就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。——在LS430车载网络系统中，5个局域网之间的网关模块就相当于5道“关口”。

为不同体系结构或通信协议的网络提供协议转换、数据交换、路由选择等网络兼容功能的设备。（1）汽车网关既是网间插接器，又是协议转换器。汽车网关是一种连接不同类型的车载局域网，并将信息从一个网络协议转换到另一个网络协议必不可少的计算机系统或智能服务器（接口设备）。网关定义网关特点（1）3.2车载局域网的构成与应用3.2.1车载局域网的构成4.网关GW：Gate-way——硬件

（2）网关也是一种语言转换器或翻译器。在人与人之间进行交谈时，如果交谈双方使用的语言不同，就需要翻译人员进行翻译。在不同类型的车载局域网使用不同的通信协议、数据格式或语言时，就需要网关来进行转换或翻译。——∵汽车网络系统是由若干个局域网组成，由于不同车载局域网的速率和识别代码各不相同。当信号从一个局域网进入另一个局域网时，其速率和识别代码必须改变，才能被另一条数据总线接收（识别和处理），网关担此重任。

（3）改变信息的优先级别。碰撞时，SRSECU向整车网络发出信号→

动力系统局域网时→调高优先级→控制切断动力→防止造成更大伤害；

舒适系统网局域时→调低优先级→控制车门和车灯开启→安全逃生。网关特点（2）网关特点（3）3.2车载局域网的构成与应用3.2.1车载局域网的构成4.网关GW：Gate-way上海大众途安（TOURAN）CAN网关模块：J5335个局域网：5条总线：——动力系统总线（AntriebCAN-Datenbus）、——舒适系统总线（KomfortCAN-Datenbus）、——娱乐信息系统总线（InfotainmentCAN-Datenbus）、——仪表系统总线（KombiCAN-Datenbus）——诊断总线（DiagnoseCAN-Datenbus）利用1个网关模块J533将5个局域网连接成为一个网络系统。途安CAN课程小结（2）这次课主要介绍了：1.车载局域网的构成（控制模块、数据总线、通信协议、网关GW）2.车载局域网网关GW的特点这一讲的内容抽象、理解较难。希望同学们熟悉定义、掌握特点，为后续学习奠定基础。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材，并在网上完成课后作业。同学们，下次课再会！第3讲车载局域网的分类与特点主讲：舒华教授

第3章汽车车载局域网技术

VehicleLocalAreaNetworkTechnology3.2车载局域网的分类与特点一、教学内容（1）车载局域网的分类及应用（2）汽车局部互联网LIN的特点（3）多媒体定向系统传输网MOST的特点二、教学要求（1）了解局部互联网LIN和多媒体定向系统传输网MOST的特点；（2）熟悉车载局域网的分类方法和车载局域网的优点；（3）掌握车载局域网按功能分类的方法与应用对象和范围。3.2车载局域网的分类3.2.2车载局域网的分类及应用按用途、应用范围和功能分类。1.按用途分类信息系统局域网：动力与传动局域网：安全系统局域网：车身系统局域网：2.按应用范围分类车内网：CAN：ControllerAreaNetwork——控制器局域网

LIN：LocalInterconnectNetwork——汽车局部互联网车外网：MOST：MediaOrientedSystemTransport——多媒体定向传输网

D2B/Optical：DomesticDigitalBus/Optical——光缆总线音频协议按用途分类3.2车载局域网的分类3.2.2车载局域网的分类及应用1.按用途分类2.按应用范围分类3.按功能分类SocietyofAutomotiveEngineers，SAE的车辆网络委员会划分为A、B、C三类按功能分类网络类别应用对象数据传输速率应用范围备

注A类控制传感器与执行器的低速网1~10kb/s电动车窗、电动座椅、灯光照明和后视镜等控制

B类独立模块之间信息共享的中速网10~125kb/s车辆信息中心、故障诊断、电动车门、车顶天窗和组合仪表显示等控制相当于车身系统局域网C类实时控制的多路传输高速网125kb/s~1Mb/s发动机控制EEC、防抱死控制ABS、牵引力控制ASR、悬架控制EMS等领域相当于动力与传动系统局域网和安全系统局域网3.2车载局域网的分类3.2.2车载局域网的分类及应用1.按用途分类2.按应用范围分类3.按功能分类（1）A类局域网。低速网：速率1~10kb/s电动车窗、电动座椅、灯光照明、后视镜等。

图3-7汽车防盗报警系统局域网

车门开关及行李舱开关等信号仅在一定的情况下产生，正常时没有信号，对数据传输速率要求极低，低速A类局域网就能充分满足系统要求。——车身线束大大减少，设计更为简单方便。A类低速网3.2车载局域网的分类3.2.2车载局域网的分类及应用3.按功能分类（1）A类局域网。（2）B类局域网。中速网：速率10~125kb/s车辆信息中心、故障诊断、中控门锁、车顶天窗、组合仪表显示等控制。

图3-8基于CAN的B类局域网——无须单独设置检测发动机冷却液温度、机油压力、燃油液位高度、车灯偏转角度和检测汽车碰撞等信号的传感器以及车门开关，这些信息ECU可从控制器局域网总线上直接获取（共享信息）。

减少传感器、控制开关和电子器件数量，节约线束和安装空间，降低成本。B类中速网3.2车载局域网的分类3.2.2车载局域网的分类及应用3.按功能分类（3）C类局域网。高速网：速率125kb/s~1Mb/s发动机控制、自动变速控制、防抱死控制、安全气囊控制、防滑转调节、悬架控制、巡航控制等。图3-9基于CAN的整车局域网——各系统之间的数据交换量很大，直接影响整车性能——需要实时控制。——多路传输总线设计，图3-9所示，2条CAN总线相互独立。信息传输速率要求很低：低速CAN总线；信息传输实时性要求高：高速CAN总线；中央控制器（网关服务器）CEM：控制高、低速网间数据交换和资源共享。C类高速网3.2车载局域网的分类3.2.2车载局域网的分类及应用3.按功能分类SAE分类的特点：从控制功能出发。A类网络：面向低水平的传感器和执行器；B类网络：侧重于信息共享；C类网络：面向实时控制。A、B、C三类网络的功能均向上涵盖：

B类网支持A类网的功能；

C类网能同时实现B类网和A类网功能。——控制器局域网CAN能够满足C类网络标准的要求。C类高速网SAE分类特点3.2车载局域网的分类与特点3.2.2车载局域网的分类及应用3.2.3汽车局部互联网LIN的特点LIN：LocalInterconnectNetwork。1999年提出，2003年投入使用。1.用途：控制开关与操作系统局域网：车门模块、车顶模块、座椅模块、空调模块、组合仪表模块、车灯模块等。2.目的：降低车载局域网成本。——低速CAN总线用于车身控制网络成本太高。LIN应用3.2车载局域网的分类与特点3.2.3汽车局部互联网LIN的特点1.用途：2.目的：3.LIN协议的特点：LIN是车身低端网络协议。（1）节约材料、降低成本。——LIN协议与低速CAN协议相比，数据传输线从2根减少至1根，可以节省大量导线；副节点的振荡器由石英或陶瓷振荡器改为电阻式振荡器；收发器由差动放大式改为比较式；通信软件减少。因此，网络成本约为采用低速CAN总线网络的一半。（2）网络扩展方便。——在LIN中，无须改变任何副节点的软件或硬件，就可直接添加节点。LIN连接3.2车载局域网的分类与特点3.2.4多媒体定向系统传输网MOST的特点MOST：MediaOrientedSystemTransport。——将音响装置、车载电视、全球定位系统及车载电话等设备互连组成的局域网。实例：宝马BMW7系列轿车，ECU有70多个，用8种网络按ECU的作用连接。——其中，连接多媒体装置的网络就选用了MOST。（1）可传输三种数据。MOST协议用一个低价光纤网络传输数据：

同步数据——实时传送音频信号、视频信号等流动型数据；

非同步数据——传送访问网络及访问数据库等的数据包；

控制数据——传送控制信息以及控制整个网络的数据。（2）抗干扰能力强。光纤传输信息，不受电磁辐射干扰和搭铁点位置的影响。（3）连接多媒体设备多。一根光纤传输信息，最多可以同时传送15个频道CD音质的非压缩音频数据。在一个局域网上，最多可以连接64个节点（电子装置）。MOST传输数据3.2车载局域网的分类与特点3.2.5车载局域网的优点（1）提高控制系统的可靠性。

网络技术解决了汽车上一直存在的集中控制与分散控制的矛盾。分散控制：一个部件如点火器、喷油器或电磁阀等，分别用一只CPU控制；完全集中控制：一只CPU控制发动机点火与爆燃、超速报警、车轮防抱死制动、牵引力控制、自动门锁和防盗系统等——通用公司分级集中控制：一只CPU控制其余4只CPU，分别控制发动机燃油喷射、点火与爆燃、车轮防抱死制动以及数据传输——日产公司分布集中控制：分块控制，对发动机、底盘、信息、显示和报警等分别控制。五十铃I-TEC系统，对点火、燃油喷射、怠速转速以及废气再循环分别控制。网络控制：共用所有传感器，共享信息资源。在几只或几十只CPU中，一两只出现问题时整车仍然可以正常运行——功能增加、可靠性提高。3.2车载局域网的分类与特点3.2.5车载局域网的优点（1）提高控制系统的可靠性。（2）网络组成灵活方便。

针对不同电子设备配置情况，无须进行重新设计就可组合构成网络并投入使用，且扩展容易。汽车局域网使用流行的软件和硬件，易于开发和升级。（3）降低生产成本。

局域网的硬件、软件和信息等资源可以共享，因此所需传感器、线束及插接器减少，使得生产成本降低。（4）扩充功能方便。

系统的硬件和信息资源共享，在不增加硬件的情况下，通过修改软件即可提高、扩充子系统的控制功能。课程小结（3）这次课主要介绍了：（1）车载局域网的分类及应用（SAE：A、B、C三类传输速率、应用对象）（2）汽车局部互联网LIN的特点（3）多媒体定向系统传输网MOST的特点这一讲重点是车载局域网的分类方法、应用范围与特点。希望同学们好好复习、掌握重点，为后续控制器局域网CAN学习奠定基础。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材，并在网上完成课后作业。同学们，下次课再会！第4讲控制器局域网CAN技术主讲：舒华教授

第3章汽车车载局域网技术

VehicleLocalAreaNetworkTechnology3.3控制器局域网CAN技术一、教学内容（1）控制器局域网CAN的构成与连接方法（2）控制器局域网CAN总线的特点（3）控制器局域网CAN通信速率的设定二、教学要求（1）了解控制器局域网CAN的构成与连接方法；（2）熟悉控制器局域网CAN的通信速率的设定方法；（3）掌握控制器局域网CAN总线的特点。3.3控制器局域网CAN技术3.3.1控制器局域网CAN构成应用情况：车内网：CAN：ControllerAreaNetwork——动力与传动系统——应用最多

LIN：LocalInterconnectNetwork——车身控制系统车外网：MOST：MediaOrientedSystemTransport——音频视频系统CAN定义：——分布在汽车上的多个ECU在物理上互连，并按照网络通信协议（CAN协议）相互通信，以共享硬件、软件和信息等资源的控制器系统。CAN应用3.3.1控制器局域网CAN构成3.3.1控制器局域网CAN构成1.CAN示意图：中央控制组件CEM：网关CAN总线：ECU：若干个图3-12动力及传动系统和车身系统部分ECU组成的CANEEC—发动机电子控制系统ECU；ECT—电子控制自动变速ECU；CEM—中央控制组件；ABS—防抱死制动ECU；CCS—巡航控制ECU；SPC—座位调节ECU；CLC—中控门锁ECU；HAW—前照灯控制与

清洗ECU；TWC—车顶天窗控制ECU；LSID—维修周期显示ECU；WWCS—刮水器与清洗器ECU；ACS—自动空调ECU；PDC—乘员门锁ECU；RDC—后门ECU；VESS—车辆保安ECUCAN构成动力及传动系统车身系统3.3.1控制器局域网CAN构成3.3.1控制器局域网CAN构成1.CAN示意图：2.中央控制组件CEM：CEM构成：

微处理器CPUCAN控制器CAN收发器

图3-13CEM与CAN总线之间的电路连接CEM的功用：协议转换、数据交换、路由选择——整车网络控制中心——CEM是具有通信功能的芯片，也是高速网与低速网的网关服务器；CEM正常工作电压：10.5~15.0V。CEM构成CEM构成3.3.1控制器局域网CAN构成3.3.1控制器局域网CAN构成2.中央控制组件CEM：3.CAN控制器与收发器：SJA1000、PCA82C200、PCA82C250（收发器）、

图3-14CAN控制器SJA1000内部逻辑及外部接口连接P8XC591P8XC592等芯片

CAN控制器CAN控制器的应用3.3.2控制器局域网CAN总线的特点3.3.2CAN总线的特点汽车电控系统（控制和监测功能）↑→传感器↑/控制器↑，必然要求→

简化物理布线（电器线路分布）——理想方案：CAN总线

提高数据传输速率————————理想方案：CAN总线CAN总线：由物理层和数据链路层构成。数据链路层：定义了不同信息类型、总线访问仲裁规则、错误检测与处理方式。——错误的检测与处理、信息的传输与接收等都是由CAN控制器硬件完成的，因此，用户组建两线CAN总线仅需极少的软件开发。（1）所有节点均可发送和接收信息。——CAN总线是一种共享信息的通信总线，即总线上所有的节点都可发送和接收传输的信息（所有节点都能接收全部信息，因此，信息不能送达某个指定节点）。设计要求3.3.2控制器局域网CAN总线的特点3.3.2CAN总线的特点（1）所有节点均可发送和接收信息。（2）信息发送按信息优先级进行。——连接总线的所有节点都可发送信息，发送信息的节点通过改变所连总线的电平就可将信息发送至接收节点。——在两个以上节点同时开始发送信息的情况下，信息优先级最高的节点获得发送权，其他所有节点转为信息接收状态。（3）通信速率高。——CAN总线采用两线（双绞线）差分传输数据，可支持高达1Mb/s的通信速率。3.3.2控制器局域网CAN总线的特点3.3.2CAN总线的特点（1）所有节点均可发送和接收信息。（2）信息发送按信息优先级进行。（3）通信速率高。（4）通信距离远。——CAN总线上任意两个节点之间的最大允许传输距离与其信息传输速率有关。——在1Mb/s速率下，CAN总线通信距离可达40m；——在10kb/s速率下，通信距离可达6700m；——在5kb/s速率下，通信距离可达10000m。∴CAN总线既可连接动力及其传动系统网络，也可连接车身控制系统网络。信息传输速率通信距离信息传输速率通信距离1Mb/s40m50kb/s1300m500kb/s130m20kb/s2200m250kb/s270m10kb/s6700m125kb/s530m5kb/s10000m100kb/s620m

通信距离3.3.3控制器局域网CAN总线的连接3.3.3CAN总线的连接CAN总线：两根线(双绞线)构成。数据线CAN-H（CAN-High或CAN﹢）数据线CAN-L（CAN-Low或CAN﹣）。高速CAN总线低速CAN总线第3条CAN总线：卫星导航和智能通信。高速CAN总线：连接动力与传动系统的控制器，数据传输速率可达1Mb/s→实现高速实时控制；低速CAN总线：连接车身控制系统的控制器，数据传输速率可达125kb/s。在CEM中，CAN控制器具有双通道CAN接口，经CAN收发器与CAN总线连接。——CAN控制器根据两根总线的电位差来判定总线电平高低。CAN总线CAN总线3.3.4控制器局域网通信速率的设定1.动力及其传动系统网络通信速率的设定发动机电子控制系统、电控自动变速系统、防抱死制动系统、电子调节悬架系统、驱动轮防滑转控制系统、电控制动力分配系统、电子控制制动辅助系统、汽车自动制动系统、车身稳定性控制系统、巡航控制系统等。

与汽车行驶直接相关，并与发动机转速或汽车行驶速度同步→

CAN高速总线连接，数据传输速率可达1Mb/s。

实现高速实时控制。CANCAN通信速率3.3.4控制器局域网通信速率的设定1.动力及其传动系统网络通信速率的设定2.车身控制系统网络通信速率的设定SPC—座位调节ECU；CLC—中控门锁ECU；HAW—前照灯控制与清洗ECU；TWC—车顶天窗控制ECU；LSID—维修周期显示ECU；WWCS—刮水器与清洗器ECU；ACS—自动空调ECU；PDC—乘员门锁ECU；

低速CAN总线，数据传输速率为125kb/s。CANCAN通信速率课程小结（4）这次课主要介绍了：（1）控制器局域网CAN的构成与连接方法（2）控制器局域网CAN总线的特点（3）控制器局域网CAN通信速率的设定这一讲是本章车载局域网技术的重点内容。希望同学们认真复习、融会贯通，为控制器局域网CAN应用与检修打好基础。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材，并在网上完成课后作业。同学们，下次课再会！第5讲控制器局域网CAN的应用主讲：舒华教授

第3章汽车车载局域网技术

VehicleLocalAreaNetworkTechnology3.4控制器局域网CAN的应用一、教学内容（1）大众轿车控制器局域网CAN的组成与控制器件的功能（2）大众轿车动力与传动系统控制器局域网CAN的特性（3）大众轿车车身系统控制器局域网CAN的特性二、教学要求（1）了解大众轿车控制器局域网CAN控制器件的功能；（2）熟悉大众轿车控制器局域网CAN的构成；（3）掌握大众轿车控制器局域网CAN的特性。3.3.6控制器局域网CAN的应用3.3.6控制器局域网CAN的应用1.大众轿车控制器局域网CAN的组成两个控制器局域网CAN＋CEM：（1）动力与传动系统CAN：发动机ECU防抱死制动与电子差速锁ABS/EDLECU自动变速ECU（2）车身系统CAN：图3-16控制器件安装位置四只车门ECU：四个车门电控系统——中央控制器CEM：中央电子控制组件CAN应用3.3.6控制器局域网CAN的应用1.大众轿车控制器局域网CAN的组成结构特点：ECU内设CAN控制器和CAN收发器；ECU外连两根数据总线(CAN总线)；两个CAN（动力与传动CAN和车身CAN）终端的两只ECU内部，设有一个数据传输终端（数据传输终端有时安装在ECU外部）——R＝120Ω。CAN外部结构CAN内部结构3.3.6控制器局域网CAN的应用3.3.6控制器局域网CAN的应用1.大众轿车CAN的组成2.动力与传动系统CAN的特性（1）CAN总线为双绞线。——双向数据传输线；两条线电位相反，电位差＝5V；

图3-17动力与传动CAN外部连接目的：防止电磁辐射干扰；高电平数据线CAN-High

（CAN-H或CAN﹢）低电平数据线CAN-Low

（CAN-L或CAN﹣）

图3-19CAN总线结构及其电位总线结构3.3.6控制器局域网CAN的应用3.3.6控制器局域网CAN的应用2.动力与传动系统CAN的特性（1）CAN总线为双绞线。（2）总线数据传输速率为500kb/s。（3）一帧数据的传输时间约0.25ms。数据帧：数据链路层的协议数据单元。由帧头、数据和帧尾3个部分组成。帧头和帧尾：含必要的控制信息，如同步信息、地址信息、差错控制信息等；数据部分：包含网络层传来数据，如IP(InternetProtocol网络协议)数据包。在发送端，数据链路层把网络层传来的数据封装成帧，再发送到链路上去；在接收端，数据链路层把收到的帧中的数据取出并传送给网络层。——不同的数据链路层协议对应着不同的帧，因此，帧有多种，如PPP帧、MAC帧等，其具体格式也不尽相同。3.3.6控制器局域网CAN的应用3.3.6控制器局域网CAN的应用2.动力与传动系统CAN的特性（1）CAN总线为双绞线。（2）总线数据传输速率为500kb/s。（3）一帧数据的传输时间约0.25ms。（4）各电控单元ECU每隔7~20ms发送一次数据。（5）优先级顺序依次为：——防抱死制动与电子差速锁ABS/EDLECU→发动机ECU→自动变速ECU。（6）总线传输的信息包括数据、工作状态和操作请求指令。——在发动机电控系统中，为了计算点火控制参数，数据传输时间间隔必须小于两次点火之间的时间间隔，因此，该采用500kb/s的高速CAN总线。

优先级顺序与传输信息优先级发送单元发送的信息1ABS/EDLECU发动机制动控制（EBC）请求牵引力控制（TCS）请求2发动机ECU发动机转速、节气门开度3发动机ECU冷却液温度、车速4自动变速ECU变速器挡位、变速杆位置、液力变矩器状态3.3.6控制器局域网CAN的应用3.3.6控制器局域网CAN的应用1.大众轿车CAN的组成2.动力与传动系统CAN的特性3.车身系统CAN的特性J386：驾驶席车门ECU。J387：副驾驶席车门ECU。J388：后排左侧乘员席车门ECU。J389：后排右侧乘员席车门ECU。J393：中央控制器CEM。车身CAN3.3.6

CAN的应用3.车身系统CAN的特性（1）数据总线为双绞线。（2）数据传输速率为62.5kb/s。（3）节点发送信息的时间间隔为20ms。（4）优先级顺序依次为：——中央控制模块CEM→驾驶席车门ECU→前排乘员席车门ECU→后排左侧乘员席车门ECU→后排右侧乘员席车门ECU。（5）总线传输的信息包括：每个ECU的控制对象（门锁、车窗等）的状态、各车门ECU的工作状态、遥控器信号以及故障状态信息等。——驾驶席车门ECU发送的数据信息表3-7，其他电控单元传送的信息与此类似。——如当驾驶席车门ECU发送的数据信息为01110时，表示中央门锁处于打开状态，车窗玻璃停在半开状态。驾驶席车门ECU控制对象状态信息数

据D4D3D2D1D0中央门锁基本状态

000安全状态

001上

锁

010门锁已开

011门锁已锁

100开

锁

101传感器故障

110状态故障

111电动车窗运动状态00

静止状态01

半开状态10

全关状态11

3.3.6

CAN的应用4.控制器件的功能——CAN控制器、CAN收发器（发送器和接收器）、数据传输终端和CAN数据总线等网络控制器件功能如下：（1）CAN控制器。——接收各种电子控制系统ECU的微处理器（CPU）发出的数据，并对数据进行处理后再传递给CAN收发器。与此同时，CAN控制器也接收CAN收发器传来的数据，并进行处理后传递给各种电子控制系统ECU的微处理器（CPU）。——CAN控制器相当于各种电控系统ECU（CPU）与CAN收发器之间的中继站。（2）CAN收发器——信号发送器和信号接收器组合而成——将CAN控制器提供的数据转化成电信号并发送至CAN总线上；与此同时，CAN收发器也接收CAN总线上的数据信息，并将其传输至CAN控制器。——CAN收发器相当于CAN控制器与CAN总线之间的中继站。3.3.6

CAN的应用4.控制器件的功能（1）CAN控制器。（2）CAN收发器。（3）数据传输终端。——一只电阻器，连在CAN总线的末端（两端），R＝120Ω（I≈42mA）。

避免数据信号传输终了时再反射回CAN总线上，防止产生反射电磁波而导致CAN总线上的其他数据受到干扰或破坏。（4）CAN数据总线——CAN总线——功用是传输数据。CAN总线传输的数据设有指定的接收器（CAN收发器）进行接收，接收器接收CAN总线上的数据信息并由发送器传输至CAN控制器进行处理，再传递给各种电控系统的ECU，用于ECU控制执行器实现控制功能；——CAN总线也接收各ECU经CAN控制器和发送器（CAN收发器）传来的数据。功用课程小结（5）这次课主要介绍了：（1）大众轿车控制器局域网CAN的组成与控制器件的功能（2）大众轿车动力与传动系统控制器局域网CAN的特性（3）大众轿车车身系统控制器局域网CAN的特性这一讲通过大众轿车CAN的应用实例，使同学们加深对车载局域网技术的理解。希望大家认真复习、融会贯通，为CAN的应用与检修打好基础。接下来请同学们根据讲授内容阅读教材，并在网上完成课后作业。同学们，下次课再会！第6讲车载局域网故障状态与案例主讲：舒华教授

第3章汽车车载局域网技术

VehicleLocalAreaNetworkTechnology3.1车载局域网的应用与发展3.汽车车载局域网技术3.2车载局域网的构成与分类3.3控制器局域网CAN技术3.4控制器局域网CAN的应用3.5车载局域网故障诊断与排除3.4车载局域网故障诊断与排除一、教学内容（1）车载局域网的故障状态（2）车载局域网的故障原因（3）车载局域网（电源导致和节点）故障的诊断与排除方法二、教学要求（1）了解车载局域网的故障状态；（2）熟悉车载局域网的故障原因；（3）掌握车载局域网故障的诊断与排除方法。3.4.1车载局域网故障的状态3.4.1车载局域网的故障状态——车载局域网LAN技术属于计算机领域的高新技术。其故障状态、表现形式与普通汽车电器电子设备有所不同。故障状态分为：错误激活、错误认可和总线关闭。（1）错误激活状态：——指可以参与总线通信的状态。处于错误激活状态的电控单元ECU检测到错误时，将输出错误激活的标志。

图3-21ECU错误状态及其转换条件——当在总线上检测出某电控单元连续128次11位隐性电平时，该电控单元ECU就处于错误激活状态。3.4.1车载局域网故障的状态3.4.1车载局域网的故障状态错误激活、错误认可和总线关闭。（1）错误激活状态：（2）错误认可状态：——指容易出现错误的状态。处于错误认可状态的控制组件可以参与总线通信。但在接收信息时，为了不妨碍其他控制组件通信，处于错误认可状态的控制组件不能发出错误激活通知。当处于错误认可状态的组件检测到错误时，就会输出错误认可的标志。但是，如其余处于错误激活状态的组件没有检测到错误，则判定为整个总线没有错误。处于错误认可状态的组件在发出信号之后不能立刻又开始发信（连续）。在开始再次发信之前，在帧间间隔处要插入8位的隐性电平，即暂缓发送。3.4.1车载局域网故障的状态3.4.1车载局域网的故障状态错误激活、错误认可和总线关闭。（1）错误激活状态：（2）错误认可状态：（3）总线关闭状态：——不能参与总线通信的状态。

图3-21ECU错误状态及其转换条件——在总线关闭状态下，所有的信息发送与接收动作均被禁止。状态管理与界定：计数器的计数值对错误状态进行分类与界定。发送错误计数器TEC：TransmitErrorCounter接收错误计数器REC：ReceiveErrorCounter计数值随条件变化而转变，ECU错误状态及其转变条件如图3-21所示。3.4.2车载局域网故障的原因3.4.1车载局域网的故障状态3.4.2车载局域网的故障原因一是汽车电源系统引起的故障；二是车载网络系统的链路（或通信线路）故障；三是网络系统的节点故障。3.4.3车载局域网故障的诊断与排除方法1.汽车电源系统故障导致网络系统故障——汽车电源系统的正常工作电压为14.25~14.75V（14.5±0.25V）。——如果电源系统提供的工作电压过低，就会影响中央电控模块（CEM）正常工作，从而导致整个网络系统出现通信短时中断的现象。3.4.3局域网故障诊断与排除方法1.电源故障导致网络系统故障【应用案例】别克轿车（1）故障现象行驶中，经常出现转速表、里程表、燃油表和水温表指示为零的现象。（2）故障检测过程用故障检测仪TECH2读取故障码，各个电控模块中均无当前故障码，但存在多个历史故障码。——在安全气囊诊断模块SDM（SupplementalRestraintDiagnosisModel）出现：U1040——失去与ABS控制模块的对话；U1000——二级功能失效；U1064——失去多重对话；Ul016——失去与动力控制模块PCM（PowerControlModel）对话。3.4.3局域网故障诊断与排除方法3.4.3车载局域网故障的诊断与排除1.电源故障导致网络系统故障——在仪表控制模块IPC（InstrumentPlateControlModel）中出现：Ul016——失去与动力控制模块（PCM）对话。——在车身控制模块BCM（VehicleBodyControlModel）中出现：U1000——二级功能失效。（3）故障分析与排除——网络传输系统存在故障∵OBD-Ⅱ规定：“U”字头的故障码为车载网络传输系统故障码OnBoardDiagnosisSystem–Ⅱ——第二代车载故障自诊断系统。——通过查阅该轿车电源系统电路图3-22所示，电控模块共用一根电源线