汽车单片机及车载网络系统课件 项目一 汽车电子控制技术基础

汽车检测与维修专业核心课汽车单片机及车载网络系统汽车工程系新能源汽车教研组汽车工程系新能源汽车教研组项目一：汽车电子控制技术基础汽车电子控制技术概述（1课时）

01应知、应会

02课程内容

03课后小结

04课堂考核本节课的我们应该完成的内容汽车工程系新能源汽车教研组Part01应知、应会汽车工程系新能源汽车教研组汽车电子控制技术概述01了解汽车电子技术的发展历程汽车工程系新能源汽车教研组了解汽车集中控制系统的应用

02Part02课程内容汽车工程系新能源汽车教研组1.汽车电子技术的发展汽车工程系新能源汽车教研组执行机构传感器功能装置人机接口电信号电信号

现代汽车制造过程中开始广泛应用以网络通信技术为基础的线控技术。驾驶员的操作意图通过人机接口传递给执行机构，由执行机构操作功能装置来完成；功能装置的工作状态通过传感器传递给人机接口，从而告知驾驶员。以往这样的传递过程是需要通过气动、机械、液压等传输介质来完成，而线控技术的产生改变了这一切，传递过程只需要简单的电信号就可以完成，下图所示。这样的传递方式大大降低了车辆制造成本的同时提高了车辆的安全系数。车载网络的应用不仅仅是为了解决技术难题，更多的是汽车电子技术的发展趋势所致，汽车电子的网络信息化已经成为现代汽车技术的发展方向。2.汽车电子控制技术

计算机技术的迅速发展为汽车技术的改善提供了条件，在人们对提高汽车综合性能能的渴望中，各种车用电控系统应用而生，并逐步发展成为微机集中控制系统。（1）由单独控制到集中控制系统1.单独控制2.集中控制系统（2）集中控制系统在现代汽车中的应用在现代汽车中，集中控制系统得到了广泛的应用。汽车微机控制系统大致可分为七部分，如图所示。图中所示的各控制系统，在不同的车型上，其组合形式和控制项目各有异同。如有的车型将发动机控制系统与自动变速控制系统共用一个ECU控制，有的车型则各自用一个ECU控制；大多数车型点火控制均由发动机ECU控制，但有的车型则单独由点火ECU控制；大多数车型息速控制是由发动机ECU控制，但有的车型则将定速/息速/加速控制共同由一个ECU控制；控制项目不同车型也各有取舍。汽车工程系新能源汽车教研组汽车工程系新能源汽车教研组2.汽车电子控制技术Part03课后小结汽车工程系新能源汽车教研组本节课我们解决的两个问题是:1.了解汽车电子技术的发展历程2.了解汽车集中控制系统的应用汽车工程系新能源汽车教研组Part04课堂考核汽车工程系新能源汽车教研组汽车工程系新能源汽车教研组汽车单独控制系统的缺点是什么汽车工程系新能源汽车教研组项目一：汽车电子控制技术基础汽车网络技术概述（1课时）

张家口机械工业学校

01应知、应会

02课程内容

03课后小结

04课堂考核本节课的我们应该完成的内容汽车工程系新能源汽车教研组Part01应知、应会汽车工程系新能源汽车教研组掌握典型车载网络分类交流异步电机0102掌握车载网络的分类汽车工程系新能源汽车教研组Part02课程内容汽车工程系新能源汽车教研组1.车载网络技术的应用背景

为了简化线路，提高信息传输的速度和可靠性，降低故障率，车载网络技术应运而生，如控制器局域网（CAN）、局部连接网络（LIN）和局域网（LAN）等。一辆汽车不管有多少个电控单元，每个电控单元都只需引出两条线共同接在两个节点上，这两条导线就称为数据总线，也称为网线。常规方法布线与采用总线方式布线如图所示。汽车工程系新能源汽车教研组2.车载网络的分类汽车工程系新能源汽车教研组随着科学技术的进步，车载网络发展速度惊人，美国机动车工程师学会（SAE）按照系统的通信速率、动作响应速度和工作可靠性等因素将汽车数据传输网络划分为五类，如表所示。3.典型车载通信网络布局

汽车上各种传感器、执行器和控制单元之间要通过介质连接，这些介质将需要通信的各种电子元件连接起来从而形成了汽车网络。因为采用的网络标准类型不同，所以组建的车载网络也不同的，常见的有分开式网络和分级式网络如下图所示汽车工程系新能源汽车教研组汽车分开式网络3.典型车载通信网络布局汽车工程系新能源汽车教研组汽车分级式网络3.典型车载通信网络布局

分开式车载网络是把整个网络分成不同的模块，模块内部都有自己的操纵方式，模块之间通过桥连接来处理多个电控单元之间的信息数据。分级式车载网络是把整个网络分成不同的层级，用特制的电子控制单元对不同层级进行控制。这种网络布局的最大优点是可以加入超过30个电控单元。下图为BMW部分车型车载网络布局形式。汽车工程系新能源汽车教研组3.典型车载通信网络布局汽车工程系新能源汽车教研组3.典型车载通信网络布局汽车工程系新能源汽车教研组3.典型车载通信网络布局汽车工程系新能源汽车教研组

现实生活中，使用最多的是计算机网路，而汽车对网络的要求和PC对网络的要求最大的不同在于传输的频率。汽车内许多传感器发送信号的频率和车辆实际的工作状况是紧密相连的。比如车内的曲轴位置传感器和车速就有很大关系，车速越快传感器发射信号的频率越高。为了满足各个系统对数据的实时性要求，必要时会对汽车公共数据进行分类控制，以保证完美运行。Part03课后小结汽车工程系新能源汽车教研组本节课我们学习的两个内容是:1.车载网络分类；2.典型车载网络分类。汽车工程系新能源汽车教研组Part04课堂考核汽车工程系新能源汽车教研组汽车工程系新能源汽车教研组说出下图是什么类型的车载网络，特点是什么汽车工程系新能源汽车教研组项目一：汽车电子控制技术基础

汽车单片机概述（2课时）

张家口机械工业学校

01应知、应会

02课程内容

03课后小结

04课堂考核本节课的我们应该完成的内容汽车工程系新能源汽车教研组Part01应知、应会汽车工程系新能源汽车教研组了解车载单片机的类型汽车单片机概述0103掌握单片机的定义汽车工程系新能源汽车教研组了解单片机的发展历程02Part02课程内容汽车工程系新能源汽车教研组1.单片机发展概述

单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。单片机的发展历史并不长，但其发展速度很快，目前已普及到各行各业，而且正朝着多系列、多型号方向发展。从它的发展历程上看，大体经历了四个发展阶段：

第一阶段是单片机的初级阶段，时间在1971-1974年。1971年，Intel公司首次宣布推出4004的4位微处理器。1974年12月，仙童公司推出了8位单片机F8，从此开创了单片机发展的初级阶段。F8单片机只包含了8位CPU、648数据存储器和2个并行输入/输出接口，必须外加一片3815（内含1KBROM、1个定时/计数器和2个并行I/O口）才能构成一个完整的微型计算机。

第二阶段是低性能单片机阶段，时间在1974-1978年。此时的单片机是真正的8位单片微型计算机，它具有体积小、功能全的特点，在单块芯片上已集成了CPU、并行口、定时器、RAM和ROM等。如1976年，Intel公司推出了MCS-48单片机，1977年，Gl公司推出了PIC1650，但这个阶段的单片机仍然处于低性能阶段。汽车工程系新能源汽车教研组1.单片机发展概述

第三阶段是高性能单片机阶段，时间在1978-1983年。此时的单片机品种多、功能强，一般片内RAM、ROM都相对增大，而且寻址范围可达64KB，并有串行输入/输出接口，还可以进行多级中断处理。1980年，Intel公司在MCS-48的基础上推出的MCS-51，使单片机的应用跃上了一个新的台阶。此后，各公司的8位单片机迅速发展起来，如Mortorola公司的6801系列等。

第四阶段是单片机的发展、巩固、提高阶段，时间从1983年到现在，单片机朝着高性能和多品种方向发展。1983年，Intel公司开始推出MCS-96系列16位单片机，1988年，1ntel公司又推出了MCS-96系列中的8098/8398/8798单片机，使MCS-96系列单片机的应用更为广泛。汽车工程系新能源汽车教研组2.单片机分类及在汽车中的应用

单片机产品近况可以归纳为以下两个方面。（1）80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成通用微型计算机计算速度的提高主要体现在CPU位数的提高（16位、32位、64位），而单片机更注重的是产品的可靠性、经济性和嵌入性。多年来的应用实践已经证明，80C51的系统结构合理、技术成熟。因此，许多单片机芯片生产厂商倾力于提高80C51单片机产品的综合功能，从而形成了80C51的主流产品地位。近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：①ATMEL公司融入Flash存储器技术推出的AT89系列单片机。②Philips公司推出的80C51、80C52系列高性能单片机。③Winbond公司推出的W78C51、W77C51系列高速低价单片机。④ADl公司推出的ADuC8xx系列高精度ADC单片机。⑤LG公司推出的GMS90/97系列低压高速单片机。⑥Cygnal公司推出的C8051F系列高速SOC单片机等。⑦Maxim公司推出的DS89C420高速（50MIPS）单片机。汽车工程系新能源汽车教研组2.单片机分类及在汽车中的应用

（2）非80C51结构单片机不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间在80C51及其兼容产品流行的同时，一些单片机芯片生产厂商也推出了一些非80C51结构的产品，影响比较大的有：①Motorola单片机。品种全、选择余地大、新产品多是其特点，Motorola是世界上最大的单片机厂商。②Microchip公司推出的PIC系列RISC结构单片机。③ATMEL公司推出的AVR系列RISC结构单片机。④Tl公司推出的MSP430F系列16位低电压、低功耗单片机。

汽车上用的单片机都是车规级别的，能够生产车规级别的单片机的厂家有很多，恩智浦半导体(NXP)、飞思卡尔半导体、意法半导体、英飞凌、MicrochipTechnology、Atmel、瑞萨科技、三星、东芝等都是其中份额比较大的，目前车规单片机份额最大的应该是NXP。汽车工程系新能源汽车教研组3.ArduinoArduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，是单片机二次开发的产物。核心板大部分使用的是AVR单片机作为核心，AVR单片机一般使用汇编语言、C语言开发，需要配置寄存器等等。Arduino在C的基础上简化了开发方式，自己实现了一套较为简单的语言，开发的时候不需要纠结于AVR的寄存器等底层的东西，直接写代码就能控制兼容Arduino的外设，有利于动手实践。汽车工程系新能源汽车教研组

Arduino与传统51有如下几个方面的区别：（1）使用Arduino,不用考虑硬件部分的设计，可以按需求选用Arduino的控制板、扩展板等组成自己的需要的硬件系统。而使用单片机开发必须设计硬件，制作PCB板。3.Arduino

（2）学习Arduino单片机可以完全不需要了解其内部硬件结构和寄存器设置，仅仅知道它的端口作用即可；可以不懂硬件知识，只要会简单的C语言，就可用Arduino单片机编写程序。使用单片机则需要了解单片机内部硬件结构和寄存器的设置，使用汇编语言或者C语言编写底层硬件函数。（3）Arduino软件语