二總線系統(tǒng)的原理

二總線系統(tǒng)的原理,汽車總線系統(tǒng)的原理和故障診斷,1概述車輛中傳統(tǒng)的電子技術(shù)是，為車輛中的每個電氣部件至少在電線束中敷設(shè)一根相應(yīng)橫斷面的導線。例如控制尾燈時，就敷設(shè)一根從燈開關(guān)到燈泡的導線。,傳統(tǒng)電子技術(shù)中通過單獨的導線連接各個單個用電器故障診斷可通過測量相應(yīng)導線上的信號變化過程進行。當電子裝置進入車輛中時，一開始也保留了這種信號傳輸方式。為每個必須在控制單元之間交換的信息在電線束中敷設(shè)了一根附加導線。很多車輛包含大量電子控制系統(tǒng)。車輛中電子裝置的增長一方面由客戶對更高行駛安全性和更高行駛舒適性的要求決定，另一方面是為了滿足立法部門對改進排氣狀態(tài)和減小耗油量的要求。能夠勝任這些要求的控制單元已在發(fā)動機控制、變速箱控制和節(jié)氣門控制以及防抱死系統(tǒng)(ABS)或加速防滑控制(ASR)中使用較長時間。,在車輛電子裝置的進一步發(fā)展中，承擔復(fù)雜控制任務(wù)的控制單元應(yīng)互相協(xié)作。這時所實現(xiàn)功能的復(fù)雜性使控制單元之間的大量數(shù)據(jù)交換不可避免。過去數(shù)據(jù)傳輸通過車輛電線束中的普通導線進行。然而由于控制單元功能的復(fù)雜性不斷增加，只有用可觀的費用才能實現(xiàn)。每個信息都需要一根新導線。,控制單元通過單根導線的常規(guī)接線這使得導線束無限膨脹。此外對每個信息來說，在發(fā)送控制單元上需要一個輸出端，在接收控制單元上需要一個輸入端。于是需要非常多的插頭連接，隨之而來的是易受干擾性增大。,為了排除這些缺點并同時為車輛打開一條優(yōu)化和進一步發(fā)展之路，必須尋找和踏上新的途徑。在高度發(fā)展的車輛中，控制單元通過總線系統(tǒng)相互連接。總線是由一根或多根導線構(gòu)成的電纜，在車輛中通常由兩根導線構(gòu)成。,通過雙線總線導線連接控制單元在總線系統(tǒng)上可并行連接多個控制單元。為了避免通過導線傳輸數(shù)據(jù)時發(fā)生故障，在總線導線的末端連接終端電阻。在雙線總線系統(tǒng)中使用雙絞線，并以所謂的推挽方式傳輸信號這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)，顯著降低外部干擾并通過雙線導線非?？垢蓴_地傳輸數(shù)據(jù)。,2原理：控制單元通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。,數(shù)據(jù)總線可以比作公共汽車。公共汽車可以運輸大量乘客，CAN數(shù)據(jù)總線包含大量的數(shù)據(jù)信息。,3數(shù)據(jù)傳遞目前在車輛上應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳遞形式有兩種：1每項信息都通過各自獨立的數(shù)據(jù)線進行交換。例如下列中，共需要五條數(shù)據(jù)線來傳遞數(shù)據(jù)，每項信息都需要一個獨立的數(shù)據(jù)線，隨著所需信息兩的增加，數(shù)據(jù)線的數(shù)量和控制單元的針腳數(shù)也會相應(yīng)增加。,2各控制單元間的所有信息都通過兩根數(shù)據(jù)線進行交換：數(shù)據(jù)總線。,所有信息都通過兩根數(shù)據(jù)線進行傳遞。通過該種數(shù)據(jù)傳遞形式，所有的信息，不管控制單元的多少和信息容量的大小，都可以通過這兩條數(shù)據(jù)線進行傳遞。,只用一根單獨的導線朝兩個方向傳輸數(shù)據(jù)，因而采用半雙工模式傳輸數(shù)據(jù)。,連接的控制單元執(zhí)行本地內(nèi)部連接網(wǎng)絡(luò)指令器的功能。,借助于光纖數(shù)據(jù)交換總線,光纖數(shù)據(jù)交換總線傳輸數(shù)據(jù)、聲音或圖像時的數(shù)據(jù),4CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由于現(xiàn)代汽車的技術(shù)水平大幅提高，要求能對更多的汽車運行參數(shù)進行控制，因而汽車控制器的數(shù)量在不斷的上升，從開始的幾個發(fā)展到幾十個以至于上百個控制單元。控制單元數(shù)量的增加，使得它們互相之間的信息交換也越來越密集。為此德國BOSCH公司開發(fā)了一種設(shè)計先進的解決方案CAN數(shù)據(jù)總線，提供一種特殊的局域網(wǎng)來為汽車的控制器之間進行數(shù)據(jù)交換。,1原理：CAN是控制單元區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（ControllerAreaNetwork）的縮寫，意思是控制單元通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。,CAN數(shù)據(jù)總線可以比作公共汽車。公共汽車可以運輸大量乘客，CAN數(shù)據(jù)總線包含大量的數(shù)據(jù)信息。,2、數(shù)據(jù)傳遞形式CAN總線是控制單元間的一種數(shù)據(jù)傳遞形式，它連接各個控制單元形成一個完整的系統(tǒng)。一個控制單元從整個系統(tǒng)中獲得的信息越多，那么它協(xié)調(diào)其自身的功能會更好。,動力傳動系統(tǒng)中的上列控制單元組成了一個完整的CAN系統(tǒng)：發(fā)動機控制單元.自動變速器控制單元.ABS控制單元.舒適系統(tǒng)中的上列控制單元組成了一個完整的CAN系統(tǒng)：中央控制系統(tǒng).車門控制系統(tǒng),3、該系統(tǒng)的優(yōu)點(1)如果需要增加額外信息，只需修改軟件即可。(2)通過控制單元和輔助安全措施對傳遞信息的持續(xù)檢查，可以達到最低的故障率。(3)利用最少的傳感器信號線來傳遞多用途的傳感信號。(4)控制單元間實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳遞。(5)控制單元和控制單元插角最小化應(yīng)用，從而節(jié)省更多有用空間。(6)CAN數(shù)據(jù)總線符合國際標準，便于不同的控制單元進行數(shù)據(jù)交換。,5數(shù)據(jù)傳遞的原理CAN數(shù)據(jù)總線中的數(shù)據(jù)傳遞就像一個電話會議。講：一個電話用戶（控制單元）將數(shù)據(jù)“講”入網(wǎng)絡(luò)中，其他用戶通過網(wǎng)絡(luò)“接聽”這個數(shù)據(jù)，對這個數(shù)據(jù)感興趣的用戶就會利用數(shù)據(jù)，而其他用戶則選擇忽略。,對這個數(shù)據(jù)感興趣的用戶就會利用該數(shù)據(jù)，而其他用戶則選擇忽略,1CAN數(shù)據(jù)總線由哪些元件組成?CAN數(shù)據(jù)總線由一個控制器，一個收發(fā)器，兩個數(shù)據(jù)傳輸終端以及兩條數(shù)據(jù)傳輸線組成。除了數(shù)據(jù)傳輸線，其他元件都置于控制單元內(nèi)部。控制單元的功能不變。,2CAN控制器接受由控制單元中的微電腦傳來的數(shù)據(jù)oCAN控制器對這些數(shù)據(jù)進行處理并將其傳往CAN收發(fā)器。同樣，CAN控制器也接受由CAN收發(fā)器傳來的數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行處理并將其傳往控制單元中的微電腦.,3CAN收發(fā)器它本身兼具接收與發(fā)送的功能。它將CAN控制器傳來的數(shù)據(jù)化為電信號并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線。同樣，它也為CAN控制器接收和轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)。,4數(shù)據(jù)傳輸終端它是一個電阻器。它防止數(shù)據(jù)在線端被反射，以回聲的形式返回，這會影響數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)傳輸線它是雙向的，對數(shù)據(jù)進行傳輸。兩條線分別被稱為CAN高線、CAN低線。,5提供數(shù)據(jù)控制單元向CAN控制器提供數(shù)據(jù)用于傳輸。,6發(fā)出數(shù)據(jù)CAN收發(fā)器從CAN控制器處接收數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)出。,7接收數(shù)據(jù)所有與CAN數(shù)據(jù)總線一起構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的控制單元成為接收器。,8檢驗數(shù)據(jù)控制單元對接收到的數(shù)據(jù)進行檢測看是否是其功能所需。,感興趣的用戶就會利用該數(shù)據(jù)，而其他用戶則選擇忽略,9認可數(shù)據(jù)如果所接受的數(shù)據(jù)是重要的，它將被認可及處理，反之則將其忽略。,10CAN數(shù)據(jù)總線所傳輸?shù)氖鞘裁?該系統(tǒng)以短促的時間間隔在控制單元之間傳輸數(shù)據(jù)列。數(shù)據(jù)列：包含一長串比特。數(shù)據(jù)列中的比特數(shù)由數(shù)據(jù)區(qū)域的大小決定。下圖所示為一個數(shù)據(jù)列的格式。這一格式在兩條數(shù)據(jù)線中是相同的。,分七個區(qū)域,開始區(qū),標志數(shù)據(jù)列的開始。大約5伏(由系統(tǒng)決定)的一個比特由CAN高線送出。而CAN低線中為大約0伏。,狀態(tài)區(qū),確定數(shù)據(jù)列的優(yōu)先級別。例如：若兩個控制單元想在同時送出其數(shù)據(jù)列，優(yōu)先級較高的數(shù)據(jù)列先行。,檢驗區(qū),顯示數(shù)據(jù)區(qū)中包含的數(shù)據(jù)數(shù)目。該區(qū)允許接受者檢驗其是否收到傳輸來的全部信息。,數(shù)據(jù)區(qū),傳給其他控制單元的信息。,安全區(qū),檢驗傳輸錯誤,確認區(qū),接收者發(fā)給發(fā)送者的信號，用來告知已正確收到了數(shù)據(jù)列。若有錯誤被檢驗到，則接收者迅速通知發(fā)送者。這樣發(fā)送者將再次發(fā)出該數(shù)據(jù)列.,結(jié)束區(qū),標志數(shù)據(jù)列的結(jié)束。這是顯示錯誤以得到重新發(fā)送的最后可能區(qū)域.,10數(shù)據(jù)列是怎樣產(chǎn)生的?數(shù)據(jù)列是由一串若干個比特組成。每個比特只能有值“0”或“1”。這里是一個簡單的例子以解釋怎樣產(chǎn)生一個值為“0”或“1”的狀態(tài)：電燈開關(guān)將電燈打開或關(guān)閉。這意味著電燈開關(guān)有兩種不同狀態(tài)。,值為“1”的電燈開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)閉合。電燈亮值為“O”的電燈開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)斷開。電燈熄滅從原理上看CAN數(shù)據(jù)總線的作用方式是與之完全一樣的。,收發(fā)器也能產(chǎn)生兩種不同的比特態(tài)。,值為“1”的比特態(tài),收發(fā)器開，在舒適系統(tǒng)中開關(guān)打到5伏(傳動系中：約25伏)數(shù)據(jù)傳輸線上的電壓：舒適系統(tǒng)中約5伏(傳動系中：約25伏),值為“0”的比特態(tài),收發(fā)器關(guān)，開關(guān)接地數(shù)據(jù)傳輸線上的電壓：約0伏兩個比特有四種可能的組合。每種組合可以指定為一條信息，并發(fā)往所有控制單元。,如果比特1和2以0伏發(fā)送，表中的信息為“電動車窗在運動中”，或“冷卻液溫度為10。,顯示隨著比特數(shù)的增加信息量的增加情況。,比特數(shù)越高，所傳輸?shù)男畔⒘吭酱?。每個新增加的比特使可能被傳輸?shù)男畔⒘考颖丁?11CAN數(shù)據(jù)總線存儲分配如果多于一個控制單元要同時送出數(shù)據(jù)列，系統(tǒng)必須決定哪個控制單元優(yōu)先。,優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)列先送出。為安全起見，ABSEDL控制單元因安全原因發(fā)出的數(shù)據(jù)列比自動變速箱控制單元(行車舒適性)發(fā)出的數(shù)據(jù)重要。,怎樣分配?每個比特有一個值，這個值被指定一個級別。有兩種可能的級別：高級別和低級別。,數(shù)據(jù)列的優(yōu)先權(quán)怎樣被確認?根據(jù)其狀態(tài)區(qū)的優(yōu)先級，每個數(shù)據(jù)列被指定了一個由11比特組成的代碼。下表所示為三個不同數(shù)據(jù)列的優(yōu)先級。,所有三個控制單元同時開始發(fā)送數(shù)據(jù)列。與此同時，它們在數(shù)據(jù)傳輸線上一比特一比特的比較數(shù)據(jù)。如果一個控制單元發(fā)出一個低級別比特而檢測到一個高級別比特，它將停止發(fā)送而轉(zhuǎn)為接收。,例如：比特1：一ABSEDL控制單元發(fā)出一個高級別比特。一發(fā)動機控制單元也發(fā)出一個高級別比特。一自動變速箱控制單元在數(shù)據(jù)傳輸線上發(fā)出一個低級別比特并檢測到高級別比特。這樣它就失去了它的優(yōu)先級成為一個接收者。,比特2：一ABSEDL控制單元發(fā)出一個高級別比特。一發(fā)動機控制單元在數(shù)據(jù)傳輸線上發(fā)出一個低級別比特并檢測到高級別比特0這樣它就失去了它的優(yōu)先級成為一個接收者。比特3：一ABSEDL控制單元有最高的優(yōu)先級因此得到此次存儲分配。它繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)列直至結(jié)束。ABSEDL控制單元完成發(fā)送之后，其他控制單元再開始發(fā)送。,6舒適系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)總線,舒適系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)總線目前連接了舒適系統(tǒng)的控制單元。它們是：一中心控制單元一二個或四個車門控制單元舒適系統(tǒng)中的CAN數(shù)據(jù)總線的結(jié)構(gòu)控制單元的線路以星狀連接會聚于一點。優(yōu)點是如果一個控制單元失靈，其他控制單元仍能送出數(shù)據(jù)列。,下列是舒適系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的功能：中央鎖電動車窗開關(guān)照明后視鏡的電子調(diào)整和加熱自診斷,數(shù)據(jù)總線應(yīng)用于舒適系統(tǒng)有何優(yōu)點？通過門連接處的線路更少。若發(fā)生與地、與正極或兩條線之間的短路，數(shù)據(jù)總線進入緊急運行模式并且改為單線路模式。所需診斷線路更少，因為自診斷完全由中央控制單元操縱。,1舒適系統(tǒng)中數(shù)據(jù)總線的特點：,數(shù)據(jù)總線包括兩條線路，信息通過它們進行傳輸。,為防止電磁干擾及發(fā)出輻射，兩條數(shù)據(jù)傳輸線纏繞在一起。注意纏繞的長度,數(shù)據(jù)傳輸以62500比特秒的速度進行。這意味著它處在0125千比特秒的速度范圍內(nèi)(低速度)。一個數(shù)據(jù)列的傳輸大約需要一微秒。,每個控制單元以20微秒的時間間隔發(fā)出數(shù)據(jù)。,優(yōu)先級次序：,1中央控制單元2司機側(cè)控制單元3前座乘客側(cè)控制單元4后左控制單元5后右控制單元優(yōu)點是如果一條線路故障，可以改由單線模式運行，數(shù)據(jù)仍可被傳輸。,例如：關(guān)于啟用哪一個無線電波遠程控制，目前中心鎖的狀態(tài)，是否有錯誤的存在，等等。下表即是一個例子，向您顯示駕駛員側(cè)車門控制單元數(shù)據(jù)區(qū)的一部分。您能看到關(guān)于中央鎖及電動車窗的那些信息是怎樣傳遞的。,2傳動系中的數(shù)據(jù)總線,數(shù)據(jù)總線連接以下設(shè)備：發(fā)動機Motronic控制單元ABSEDL控制單元自動變速箱控制單元同時有10個數(shù)據(jù)列被傳輸。,傳動系中的數(shù)據(jù)總線有什么優(yōu)點：數(shù)據(jù)傳輸快，因此控制單元對整個系統(tǒng)的當前狀態(tài)很了解，并能夠優(yōu)化操作。,傳動系中的數(shù)據(jù)總線的特點：,數(shù)據(jù)總線包括兩條線路，信息通過它們進行傳輸。,為防止電磁干擾及發(fā)出輻射，兩條數(shù)據(jù)傳輸線纏繞在一起。注意纏繞的長度。,數(shù)據(jù)總線以500000比特秒的速度進行，這意味著它處于1251000千比特秒的速度范圍內(nèi)(高速度)。一個數(shù)據(jù)列的傳輸花大約025微秒。,每個控制單元(由類型決定)以720微秒的間隔發(fā)出數(shù)據(jù)。,優(yōu)先級次序,1ABSEDL控制單元2發(fā)動機Motronic控制單元3.自動變速箱控制單元,在傳