《汽车电子控制技术（第3版）》第10章 车载网络技术.ppt

汽车电子控制技术 第10章 车载网络技术 教学提示：构建车载网络系统并对汽车实施网络化控制的技术体系统称为车载网络技术。车载网络技术是汽车电子控制技术与现场总线技术、计算机网络技术相结合的产物。 教学要求：本章主要介绍车载网络技术及其应用。要求学生了解车载网络技术的作用与分类，熟悉车载网络技术协议，掌握各种网络技术在汽车上的应用情况。 10.1 车载网络技术作用与分类 10.1.1车载网络技术的作用 1.信息传输的瓶颈问题 在汽车技术发展处于子系统层次的汽车单片机（汽车电脑）控制时代，特别是早期生产的汽车，车上只有一个电子控制单元，其信息传输量较少，电子控制系统的传感器、电子控制单元和执行器之间的连接电线（线束）的数量还不太多，尚可接受。 随着汽车技术的进步和消费者需求的进一步提高，汽车上的电子控制系统越来越多，其内部的线束也变得越来越复杂（图10.1）。 图10.1 汽车内部的电线（线束）数量（装备3个电子控制单元） 为解决这一制约汽车电子技术进一步发展的信息传输瓶颈问题，一种新的信息传输技术——车载网络技术应运而生。 2. 采用网络技术进行信息传输 将计算机领域的数据总线技术引入到汽车电气系统中，可以在大大简化汽车电路的同时，传输丰富的信息。 如图10.2所示，采用数据总线技术在两个控制单元之间进行信息传输，可以有效减少数据传输线的数量。 图10.2 采用数据总线技术在两个控制单元之间进行信息传输 图10.3为在具有3个控制单元的系统中采用CAN数据总线进行信息传输的示意图，相应地，汽车内部的线束连接也变得简洁、清晰，不再是一团乱麻。 图10.3 汽车内部的电线（线束）数量（装备3个电子控制单元） 显而易见，采用车载网络技术之后，不仅可以减轻整车自重、降低生产成本、提高汽车电气系统的工作可靠性，同时，还便于后续的技术开发。 10.1.2车载网络技术的分类 1.按网络拓扑结构分类 网络的拓扑结构是指网上计算机或设备与信息传输介质形成的节点与数据传输线的物理构成模式。 车载网络的拓扑结构主要有线形结构、星形结构、环形结构等几种。 （1）线形拓扑结构 图10.4 线形拓扑结构 车载网络多采用线形拓扑结构。 例如，在汽车上应用广泛的CAN总线，就属于线形拓扑结构。 （2）星形拓扑结构 星形拓扑结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构（图10.5）。这种结构适用于局域网。 由于车载网络的应用目的之一就是简化线束，所以这种结构不可能成为整车网络的结构，只在某一总成或系统上使用。 BMW车系的安全气囊系统就采用星形拓扑结构。 （3）环形拓扑结构 环形拓扑结构由各节点首尾相连形成一个闭合环形线路。环形网络中的信息传输是单向的，即沿一个方向从一个节点传到另一个节点；每个节点需安装中继器，以接收、放大、发送信号（图10.6）。 环形拓扑结构的缺点是：当节点过多时，将影响传输效率，不利于扩充，另外某一个节点发生故障时，整个网络就不能正常工作。 AUDI和BMW车系的影音娱乐系统采用的MOST总线即为环形拓扑结构（图10.7。 图10.7 BMW车系影音娱乐系统的MOST总线采用环形拓扑结构 2.按联网范围和控制能力分 总线按联网范围和控制能力分为主总线系统、子总线系统两大类。 （1）主总线系统 表10-1 主总线系统相关参数 主总线系统名称 数据传输速率 总线拓扑结构 传输介质 K总线 9.6kbit/s 线形，单线 铜质导线 D总线 10.5~115 kbit/s 线形，单线 铜质导线 CAN 100 kbit/s 线形，双线 铜质导线 K-CAN 100 kbit/s 线形，双线 铜质导线 F-CAN 100 kbit/s 线形，双线 铜质导线 PT-CAN 500 kbit/s 线形，双线 铜质导线 Byteflight 10Mbit/s 星形 光纤 MOST 22.5Mbit/s 环形 光纤 （2）子总线系统 子总线系统名称 数据传输速率 总线拓扑结构 传输介质 K总线协议 9.6kbit/s 线形，单线 铜质导线 BSD 9.6kbit/s 线形，单线 铜质导线 DWA总线 9.6kbit/s 线形，单线 铜质导线 LIN总线 9.6~19.2 kbit/s 线形，单线 铜质导线 表10-2 子总线系统相关参数 3.信息传输速率分 为方便研究和设计应用，美国汽车工程师学会（Society of Automotive