第10章车载网络系统(汽车电子控制技术)祥解.ppt

汽车电子控制技术 第10章 车载网络系统 学习目标 ·掌握车载网络系统的基础知识。 ·掌握车载网络系统的分类。 ·掌握CAN总线的结构和工作原理。 ·掌握LIN总线的结构和工作原理。 第10章 车载网络系统 10.1 概述 10.1.1 车载网络技术简介 车载网络系统是指汽车上多个处理器之间相互连接、协调工作并共享信息所构成的汽车车载计算机网络系统。上世纪80年代末BOSCH公司和INTEL公司研制了用于汽车电气系统的控制器局域网规范，简称CAN（Controller Area Network）总线，由于集成电路技术和电子器件制造技术的迅速发展，用单片机作为总线的接口端，采用总线技术的价格逐步降低，总线技术进入了实用化阶段。随着汽车电子技术的发展，欧洲提出了控制系统的新协议TTP，同时由于汽车信息系统对网络传输信息量要求的不断提高，多媒体系统的D2B协议和MOST协议标准应运而生。现在车载网络技术已运用到世界各汽车制造商生产的汽车上，如表10-1所示。 表10-1 主要车载网络 10.1.2 车载网络基础知识 （1）局域网是指一个有限区域内连接的计算机网络，通过该网络实现系统内的资源共享和信息通信，连接到网络上的节点可以是计算机、基于微处理器的应用系统或控制装置。车载网络作为一种局域网，其数据传输速度一般在105 Kb/s范围内，传输距离在250m范围内。 （2）数据总线是指模块间运行数据的通道，模块可以发送和接收数据，数据总线称为双向数据总线，即所谓的信息高速公路，如图10-1所示，汽车上的信息高速公路实际是一条或两条导线，为了对抗电子干扰，双线制数据总线的两条线（图10-2）是绞在一起的。 图10-1 数据总线传输示意图 （3）模块/节点是一种电子装置，如温度、压力传感器，传感器是一个模块装置，根据温度和压力的不同将产生不同的电压信号，这些电压信号在数字装置的输入接口被转变成数字信号，在计算机多路传输系统中的控制单元模块被称为节点。 （4）局域网的拓扑结构是网络的物理连接方式，局域网多用总线型方式，如图10-3所示，所有入网计算机通过分接头接入到一条载波传输线上，信道利用率较高，但同一时刻只能有两处网络节点在相互通信，网络延伸距离有限，网络容纳节点数有限，适用于传输距离较短、地域有限的组网环境。 （5）链路是指网络信息传输的媒体，分为有线和无线两种类型，目前汽车上使用的大多数链路都是有线网络，通常用于局域网的传输媒体有：双绞线、同轴电缆和光纤。 （6）数据帧是指为了可靠地传输数据，通常将原始数据分割成一定长度的数据单元，数据单元即称为数据帧，一帧数据内应包括同步信号、错误控制、流量控制、控制信息、数据信息、寻址信息等。 （7）传输协议具有三要素，分别规定了通信信息帧的格式，通信信息帧的数据和控制信息，确定事件传输的顺序以及速度匹配；并且还具有差错监测和纠正、分块和重装、排序、流量控制功能得功能。 （8）传输仲裁是指当出现数个使用者同时申请利用总线发送信息时，传输仲裁是用于避免发生数据冲突的机构。仲裁可保证信息按其重要程度来发送。 （9）车载网络分类和协议标准包括以下内容： 1）A类总线协议标准大部分采用UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）标准，A类目前首选的标准是LIN。 2）B类总线协议标准是CAN总线，CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。 3）高速总线系统协议标准包括C类总线协议标准、安全总线和标准、X-by-Wire总线协议标准三类标准。 ① C类总线协议标准。欧洲的汽车制造商基本上采用高速通信的CAN总线标准IS011898；在货车及其拖车、大客车、建筑设备以及农业设备上的使用的总线协议标准是J1939，它是用来支持分布在车辆各个不同位置的电控单元之间实现实时闭环控制功能的高速通信标准；通用公司使用其专属的GM LAN总线标准，它是一种基于CAN的传输速率为500?Kb/s的通信标准。 ② 安全总线和标准。安全总线主要用于安全气囊系统，以连接加速度计、安全传感器等装置，为被动安全提供保障。 ③ X-by-Wire总线协议标准。X-by-Wire称为电传控制，这一类总线标准主要有TTP、 Byteflight、FlexRay。 （10）车载网络传输的基本原理 车载网络系统由多个控制单元组成，控制单元通过收发器（发射/接收放大器）并联在总线导线上，所有控制单元的地位均相同，也称之为多主机结构，如图10-4所示，数据交换是按顺序连续完成的。