汽車電子控制技術(shù)第五章課件

1、汽車電子控制技術(shù)第五章 、汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述第一節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)第二節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò)第三節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)第四節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)第五節(jié)目錄ContentsMOST總線網(wǎng)絡(luò)第六節(jié)第一節(jié)概述第五章汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一節(jié)概述汽車電子化程度的高低,已經(jīng)成為當(dāng)今世界衡量汽車先進(jìn)水平的重要標(biāo)志。在寶馬7系轎車上,就裝備了70多個(gè)微處理器(電控單元)。若繼續(xù)采用傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)的布線方式,信號傳輸?shù)目煽啃?、信息傳送速度均具有不適應(yīng)性,信息傳輸材料成本較高。為了簡化線路,提高信息傳輸?shù)乃俣群涂煽啃?降低故障率,車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,如控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network,CAN)、局

2、部連接網(wǎng)絡(luò)( Local Interconnect Network,LIN)等。一輛汽車不管有多少個(gè)控制單元,每個(gè)控制單元都只需引出兩條線共同接在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上,這兩條導(dǎo)線就稱為數(shù)據(jù)總線,也稱為網(wǎng)線。第一節(jié)概述一、車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展自1980年起,汽車上開始裝用車載網(wǎng)絡(luò)。1983年,日本豐田公司在世紀(jì)牌汽車上采用光纖車門多路傳輸集中控制系統(tǒng),車身控制單元可對各車門鎖、電動車窗進(jìn)行控制。19861989年,汽車車身系統(tǒng)采用了銅網(wǎng)線,如日產(chǎn)公司的車門多路傳輸集中控制系統(tǒng)、通用汽車公司的車燈多路傳輸集中控制系統(tǒng)等。20世紀(jì)90年代,由于集成電路技術(shù)和電子器件制造技術(shù)的迅速發(fā)展,用廉價(jià)的單片機(jī)作為總線的接

3、口端,采用總線技術(shù)布線的價(jià)格也逐漸進(jìn)入了實(shí)用化階段。第一節(jié)概述二、車載網(wǎng)絡(luò)的分類1.按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(Topological Structure)是指網(wǎng)上計(jì)算機(jī)或設(shè)備與信息傳輸介質(zhì)形成的節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)傳輸線的物理構(gòu)成模式。車載網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有線形結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)等。第一節(jié)概述(1)線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(見圖5-2)是一種信道共享的物理結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)中總線具有信息的雙向傳輸功能,普遍用于控制器局域網(wǎng)的連接,總線一般采用同軸電纜或雙絞線。圖5-2線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第一節(jié)概述線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):安裝簡單,擴(kuò)充或刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)很容易,不需停止網(wǎng)絡(luò)的正常工作,節(jié)點(diǎn)的故障不會殃及整個(gè)系

4、統(tǒng);由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)共用一個(gè)總線作為數(shù)據(jù)通路,信道利用率高。其缺點(diǎn):由于信道共享,連接的節(jié)點(diǎn)不宜過多,并且總線自身的故障可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。車載網(wǎng)絡(luò)多采用這種結(jié)構(gòu),如CAN總線系統(tǒng)。動力CAN數(shù)據(jù)總線(高速)的速率為500kbit/s,用于動力系統(tǒng)和底盤系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線;舒適CAN數(shù)據(jù)總線(低速)的速率為100kbit/s, 用于中央門鎖、車窗玻璃升降等系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。第一節(jié)概述(2)星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種以中央節(jié)點(diǎn)為中心,把若干外圍節(jié)點(diǎn)連接起來的輻射式互聯(lián)結(jié)構(gòu)(見圖5-3)。這種結(jié)構(gòu)適用于局域網(wǎng)。圖5-3星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第一節(jié)概述星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,安裝容易,費(fèi)用低,通常以集線器作為中央

5、節(jié)點(diǎn),便于維護(hù)和管理。中央節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說是至關(guān)重要的。中央節(jié)點(diǎn)負(fù)載重,擴(kuò)充困難,信道利用率較低。因?yàn)檐囕d網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用目的之一就是簡化線束,所以這種結(jié)構(gòu)不可能成為整車網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),只在某一總成或系統(tǒng)上使用。第一節(jié)概述 (3)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由各節(jié)點(diǎn)首尾相連形成一個(gè)閉合環(huán)形線路。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸是單向的,即沿一個(gè)方向從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn);每個(gè)節(jié)點(diǎn)需安裝中繼器,以接收、放大、發(fā)送信號(見圖5-4)圖5-4環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第一節(jié)概述環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,建網(wǎng)容易,便于管理。其缺點(diǎn)是當(dāng)節(jié)點(diǎn)過多時(shí),會影響傳輸效率,不利于擴(kuò)充,另外某一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就不能正常工作。奧

6、迪和寶馬等車系的影音娛樂系統(tǒng)采用的MOST總線即為環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),通過光脈沖傳輸數(shù)據(jù),且只能朝一個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)。光纜用作傳輸媒介可以傳輸各種數(shù)據(jù)(如控制信息、音頻和圖像數(shù)據(jù)),并提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)。第一節(jié)概述 2.按信息傳輸速率分類 為方便研究和設(shè)計(jì)應(yīng)用,美國汽車工程師學(xué)會(SAE)的汽車網(wǎng)絡(luò)委員會按照系統(tǒng)的復(fù)雜程度、傳輸流量、傳輸速率、傳輸可靠性、動作響應(yīng)時(shí)間等參量,將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)劃分為A、B、C、D、E五類。 第一節(jié)概述A類網(wǎng)絡(luò)是面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)傳輸速率通常小于10kbit/s, 主要用于車外后視鏡調(diào)節(jié)、電動車窗及燈光照明等的控制。B類網(wǎng)絡(luò)是面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中

7、速網(wǎng)絡(luò),傳輸速率在(10125)kbit/s之間,主要應(yīng)用于車身電子舒適性模塊、儀表顯示等系統(tǒng)。C類網(wǎng)絡(luò)是面向高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)絡(luò),傳輸速率在125kbit/s1Mbit/s之間,主要用于發(fā)動機(jī)控制、ABS、ESP等系統(tǒng)。第一節(jié)概述D類網(wǎng)絡(luò)是智能數(shù)據(jù)總線IDB(Intelligent Data BUS)網(wǎng)絡(luò),主要面向影音娛樂信息、多媒體系統(tǒng),傳輸速率在250kbit/s100Mbit/s之間。按照SAE的分類,IDB-C為低速網(wǎng)絡(luò), IDB-M為高速網(wǎng)絡(luò),IDB-Wireless為無線通信網(wǎng)絡(luò)。E類網(wǎng)絡(luò)是面向汽車被動安全系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò),傳輸速率為10Mbit/s。就目前的技術(shù)水平而言,

8、以上幾種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車上多采用組合方式,即車身和舒適性控制單元都連接到低速CAN總線上,并借助于LIN總線進(jìn)行外圍設(shè)備控制。而汽車高速控制系統(tǒng),通常會使用高速CAN總線其連接在一起。第一節(jié)概述三、車載網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議近年來,隨著汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展,世界各大汽車公司、電子元器件公司及各科研機(jī)構(gòu)根據(jù)電子技術(shù)和汽車應(yīng)用的發(fā)展推出了許多新的車用通信協(xié)議。沿襲SAE的分類方式,一般分為A、B、C、D四類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議。第一節(jié)概述1. A類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議A類網(wǎng)絡(luò)通信大部分采用通用異步接收/發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)。UART標(biāo)準(zhǔn)使用起來既簡單又經(jīng)濟(jì),但隨著技術(shù)的發(fā)展,預(yù)計(jì)在今后幾年中將會逐步在汽車通信系統(tǒng)中停用。A類網(wǎng)

9、絡(luò)通信目前首選的標(biāo)準(zhǔn)是局域互聯(lián)網(wǎng)LIN。由于目前尚未建立低端多路通信的汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),LIN的快速發(fā)展和大量使用,使其有望成為汽車領(lǐng)域的低成本串行通信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。LIN總線采用低成本的單線連接,傳輸速率最高可達(dá)20kbit/s,對于低端的大多數(shù)應(yīng)用對象(如中央門鎖控制、空調(diào)系統(tǒng)控制等)來說,這個(gè)速率是完全可以滿足要求的。第一節(jié)概述2. B類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議B類網(wǎng)絡(luò)通信中使用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)是CAN總線。 CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能,可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理,包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級判別等工作。CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)就是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼,而

10、以對通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼替代,最多可標(biāo)識2048個(gè)(2.0A)或5億多個(gè)(2.0B)數(shù)據(jù)塊。B類網(wǎng)絡(luò)通信的國際標(biāo)準(zhǔn)是ISO 11898,其傳輸速率在100kbit/s左右。第一節(jié)概述3. C類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議根據(jù)SAE的分類,高速總線系統(tǒng)屬于C類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。由于高速總線系統(tǒng)主要用于與汽車安全相關(guān)以及實(shí)時(shí)性要求較高的領(lǐng)域,如動力系統(tǒng)等,其傳輸速率較高,通常在125kbit/s1Mbit/s之間,且必須支持實(shí)時(shí)的、周期性的數(shù)據(jù)傳輸。隨著車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,未來將會用到具有高速實(shí)時(shí)傳輸特性的一些總線標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議,包括采用時(shí)間觸發(fā)通信的X-by-Wire系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)和用于安全氣囊控制和通信的總線標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議。第

11、一節(jié)概述(1)C類總線標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議在C類標(biāo)準(zhǔn)中,歐洲的汽車制造商大多采用的是高速通信的CAN總線標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898。 ISO 11898主要面向汽車(乘用車)電控單元(ECU)之間的通信,信息傳輸速率大于125kbit/s,最高可達(dá)1Mbit/s。ISO 11898對使用控制器局域網(wǎng)(CAN)構(gòu)建數(shù)字信息交換的相關(guān)特性進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。SAE J1939也使用了控制器局域網(wǎng)(CAN)協(xié)議,任何ECU在總線空閑時(shí)都可以發(fā)送信息,它利用協(xié)議中定義的擴(kuò)展幀29位標(biāo)識符實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)定義。(2)安全總線標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議安全總線主要是用于安全氣囊系統(tǒng),以連接碰撞傳感器(減速度傳感器)、碰撞安全傳感器等裝

12、置,為汽車的被動安全提供保障。目前已有一些公司研制出了相關(guān)的總線和協(xié)議,如德爾福(Delphi)公司的Safety Bus和寶馬公司的Byteflight等。Byteflight主要以寶馬公司為中心制定。數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbit/s,光纖可長達(dá)43m。Byteflight不僅可以用于安全氣囊系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信,還可用于X-by-Wire系統(tǒng)的通信和控制。第一節(jié)概述第一節(jié)概述(3)X-by-Wire總線標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議X-by-Wire是目前在工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)電產(chǎn)品控制等領(lǐng)域中應(yīng)用日益廣泛的一種控制技術(shù)。其中,Wire是導(dǎo)線的意思,X就像數(shù)學(xué)方程中的未知數(shù),代表受控對象。X-by-Wire是指通過導(dǎo)線傳遞控

13、制信號,控制受控對象X,有別于傳統(tǒng)的靠機(jī)械方式或液壓方式傳遞控制信號。因此,X-by-Wire技術(shù)又稱線傳控制技術(shù)或電傳控制技術(shù)。第一節(jié)概述(4)診斷系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議故障自診斷是現(xiàn)代汽車的一項(xiàng)重要功能,為復(fù)雜汽車電子控制系統(tǒng)的故障診斷、檢修帶來了極大的方便。同時(shí),隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng),汽車故障自診斷系統(tǒng)又增加了汽車尾氣排放系統(tǒng)的監(jiān)測功能?，F(xiàn)今,在汽車上使用的故障自診斷系統(tǒng)主要有OBD- (On-Board Diagnostic- )、OBD-和 E-OBD( European On-Board Diagnostic)標(biāo)準(zhǔn)。目前,許多汽車制造商都采用ISO 14230(Keyword Pro

14、tocol 2000)作為診斷系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn),它滿足OBD-和OBD-的要求。第一節(jié)概述 4. D類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議汽車多媒體網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議屬于D類總線系統(tǒng),分為三種類型,分別是低速、高速和無線。對應(yīng)SAE的分類相應(yīng)為和IDB-Wireless,其傳輸速率在250kbit/s100Mbit/s之間。低速網(wǎng)絡(luò)用于遠(yuǎn)程通信、診斷及通用信息傳輸,IDB-C按CAN總線的格式以250kbit/s的傳輸速率進(jìn)行信息傳輸。高速網(wǎng)絡(luò)主要用于實(shí)時(shí)的音頻和視頻通信,如MP4、DVD和CD等的播放,所使用的傳輸介質(zhì)是光纖,這一類標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議里主要有DDB、MOST、IEEE1394以及基于IEEE1394的IDB-139

15、40。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)第五章汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 一、CAN總線簡介 控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network,CAN)是國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。目前,CAN總線是車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用最多、最為普遍的一種總線技術(shù)。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)1. CAN總線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)CAN總線系統(tǒng)上并聯(lián)有多個(gè)控制單元,具有以下特點(diǎn):1)可靠性高。2)使用方便。3)數(shù)據(jù)密度大。4)數(shù)據(jù)傳輸快。5)采用雙線傳輸,抗干擾能力強(qiáng),數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿?。第二?jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)2. CAN總線的優(yōu)點(diǎn)對于汽車上的整個(gè)系統(tǒng)來說,CAN總線具有以下優(yōu)點(diǎn):1)控制單元間的數(shù)據(jù)傳輸都在同一平臺上進(jìn)行。2

16、)可以很方便地實(shí)現(xiàn)用控制單元來對系統(tǒng)進(jìn)行控制。3)可以很方便地加裝選裝裝置。4)CAN總線是一個(gè)開放系統(tǒng),可以與各種傳輸介質(zhì)進(jìn)行適配。5)對控制單元的診斷可通過K線來進(jìn)行,車內(nèi)的診斷有時(shí)通過CAN總線來完成,稱為虛擬K線。6)可同時(shí)通過多個(gè)控制單元進(jìn)行系統(tǒng)診斷。3. CAN總線的傳輸速率考慮到信號的重復(fù)率及產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)量,CAN總線系統(tǒng)分為以下三個(gè)專門的系統(tǒng):(1)驅(qū)動CAN總線(高速)也稱為動力CAN總線,其標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率為500kbit/s,可充分滿足實(shí)時(shí)要求,主要用于發(fā)動機(jī)、變速器、ABS、轉(zhuǎn)向助力等汽車動力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。(2)舒適CAN總線(低速)其標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率為100kbit/s,主

17、要用于空調(diào)系統(tǒng)、中央門鎖(車門)系統(tǒng)、座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。(3)信息CAN總線(低速)其標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率為100kbit/s,主要用于對響應(yīng)速度要求不高的領(lǐng)域,如導(dǎo)航系統(tǒng)、組合音響系統(tǒng)、CD轉(zhuǎn)換控制等。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)4. CAN總線的自診斷功能CAN總線是車內(nèi)電子裝置中的一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng),從本質(zhì)上講,CAN總線就是數(shù)據(jù)傳輸線路,用于在控制單元之間進(jìn)行信息交換。1)控制單元具有自診斷功能,通過自診斷功能還可識別出與CAN總線相關(guān)的故障。2)用診斷儀讀出CAN總線故障記錄之后,即可按這些提示信息,快速、準(zhǔn)確地查尋并排除故障。3)控制單元內(nèi)的故障記錄用于初步確定故障,還可用于讀出排除故障后的無故障

18、說明,即確認(rèn)故障已經(jīng)被排除。4)CAN總線正常工作的前提條件是車輛在任何工況均不應(yīng)有CAN總線故障記錄。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)5. CAN總線的傳輸線顏色特點(diǎn)CAN總線的基本顏色為橙色;CAN-L (低位)均為棕色;CAN-H (高位)中的驅(qū)動系統(tǒng)傳輸線為黑色,舒適系統(tǒng)傳輸線為綠色,信息系統(tǒng)傳輸線為紫色。網(wǎng)絡(luò)使用數(shù)據(jù)鏈路接口(DLC)為解碼器提供接口。由于所有的系統(tǒng)信息可通過另一根 (冗余)導(dǎo)線進(jìn)行傳遞,當(dāng)數(shù)據(jù)總線的一根導(dǎo)線損壞時(shí),系統(tǒng)仍可繼續(xù)工作。若兩根導(dǎo)線損壞,將會影響診斷功能。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)二、 CAN總線協(xié)議(一)CAN協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)汽車各控制單元在使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)須使用和

19、解讀相同的“語言”,這種語言成為“協(xié)議”。同時(shí),隨著CAN技術(shù)的應(yīng)用推廣,還要求這些通信協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5-5所示。圖5-5CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)(二)CAN的分層結(jié)構(gòu)CAN協(xié)議包括ISO/OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層,如圖5-6所示圖5-6數(shù)據(jù)鏈路層和物理層功能框圖第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)1.數(shù)據(jù)鏈路層(1)邏輯鏈路控制(LLC)1)功能。LLC層功能包括接收濾波、超載通知和恢復(fù)管理。 接收濾波。在LLC層上開始的幀躍變是獨(dú)立的,其自身操作與先前的幀躍變無關(guān)。幀內(nèi)容由標(biāo)識符命名。 超載通知。若接收器內(nèi)部條件要求延遲下一個(gè)LLC數(shù)據(jù)幀或LL

20、C遠(yuǎn)程幀,則通過 LLC子層開始發(fā)送超載幀 恢復(fù)管理。發(fā)送期間,對于丟失仲裁或被錯(cuò)誤干擾的幀,LLC子層具有自動重發(fā)送功能。在發(fā)送完成之前,幀發(fā)送服務(wù)不被用戶認(rèn)可。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)2)LLC幀結(jié)構(gòu)LLC是等同LLC實(shí)體(LPDU)之間進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)單元。 LLC數(shù)據(jù)幀。它由3個(gè)位場,即標(biāo)識符場、數(shù)據(jù)字長度碼(DLC)場和數(shù)據(jù)場組成, LLC遠(yuǎn)程幀。它由標(biāo)識符場和DLC場組成,LLC遠(yuǎn)程幀標(biāo)識符格式與 LLC數(shù)據(jù)幀標(biāo)識符格式相同,只是不存在數(shù)據(jù)場。DLC的數(shù)值是獨(dú)立的,此數(shù)據(jù)為對應(yīng)數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長度碼。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò) (2)媒體訪問控制(MAC) 1)功能模型。 MAC層功能控制如圖5-

21、6所示,MAC層劃分為完全獨(dú)立工作的發(fā)送部分和接收部分。圖5-6 MAC層功能控制第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送部分功能發(fā)送數(shù)據(jù)封裝:接收LLC幀及接口控制信息,循環(huán)冗余檢驗(yàn)(CRC)通過向LLC幀附加幀起始(SOF)和遠(yuǎn)程發(fā)送請求(RTR)、保留位、CRC、應(yīng)答 (ACK)和幀結(jié)束(EOF)。 接收部分功能接收媒體訪問管理:由物理層接收串行位流;解除串行結(jié)構(gòu)并重新構(gòu)建幀結(jié)構(gòu);檢測填充位(解除位填充);錯(cuò)誤檢測(CRC、格式校驗(yàn)、填充規(guī)則校驗(yàn));發(fā)送應(yīng)答;構(gòu)造錯(cuò)誤幀并開始發(fā)送;確認(rèn)超載條件;重新激活超載幀結(jié)構(gòu)并開始發(fā)送。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò) 2)MAC幀結(jié)構(gòu) CAN數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)間的發(fā)送和接收以4種不

22、同類型的幀出現(xiàn)和控制,其中數(shù)據(jù)幀將數(shù)據(jù)由發(fā)送器傳至接收器;遠(yuǎn)程幀由節(jié)點(diǎn)發(fā)送,以請求發(fā)送具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀;出錯(cuò)幀可由任何節(jié)點(diǎn)發(fā)出,以檢驗(yàn)總線錯(cuò)誤;而超載幀用于提供先前和后續(xù)數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀之間的附加延時(shí)。另外,數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀以幀間空間與先前幀隔開。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)幀。MAC數(shù)據(jù)幀由7個(gè)不同位場構(gòu)成,即幀起始(SOF)、仲裁場、控制場(兩位保留位+DLC場)、數(shù)據(jù)場、CRC場、ACK場和幀結(jié)束(EOF),如圖5-7所示。 圖5-7MAC數(shù)據(jù)幀第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò) 遠(yuǎn)程幀。激活為數(shù)據(jù)接收器的節(jié)點(diǎn),可通過發(fā)送一個(gè)遠(yuǎn)程幀,啟動源節(jié)點(diǎn)發(fā)送各自的數(shù)據(jù)。一個(gè)遠(yuǎn)程幀由6個(gè)不同位場構(gòu)成,即SOF、仲

23、裁場、控制場(兩位保留位+ DLC場)、CRC場、ACK場和EOF,如圖5-8所示。圖5-8MAC遠(yuǎn)程幀第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò) 出錯(cuò)幀。它由兩個(gè)不同場構(gòu)成,第一個(gè)由來自不同節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加給出,第二個(gè)為錯(cuò)誤界定符。 超載幀。存在兩類具有相同格式的超載幀,即LLC要求的超載幀和重激活超載幀,前者為LLC層所要求,表明內(nèi)部超載狀態(tài);后者由MAC層的一些出錯(cuò)條件而啟動發(fā)送。 幀間空間。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同前述的任何幀均由稱為幀間空間的位場隔開。相反,超載幀和出錯(cuò)幀前面不存在幀間空間,并且多個(gè)超載幀也不用幀間空間分隔。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)3)MAC幀編碼和發(fā)送/接收。SOF、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場和CRC

24、序列幀段均以位填充方法進(jìn)行編碼。當(dāng)發(fā)送器在發(fā)送位流中檢測到5個(gè)數(shù)值相同的連續(xù)位(包括填充位)時(shí),在實(shí)際發(fā)送位流中,自動插入一個(gè)補(bǔ)碼位。數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的其余位場(CRC界定符、ACK場和EOF)為固定形式,不進(jìn)行位填充。出錯(cuò)幀和超載幀也為固定格式,同樣不使用位填充方法進(jìn)行編碼。幀中的位流按照非歸零方法編碼,即在位總計(jì)時(shí)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的位電平為常數(shù)。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò) 4)媒體訪問和仲裁 當(dāng)檢測到間歇場未被“顯性”位中斷后,認(rèn)為總線被所有節(jié)點(diǎn)釋放。總線一旦釋放,“錯(cuò)誤-活動”節(jié)點(diǎn)接收當(dāng)前或先前的“錯(cuò)誤-認(rèn)可”節(jié)點(diǎn)都可以訪問總線。當(dāng)完成暫停發(fā)送,并且其間沒有其他節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送時(shí),發(fā)送當(dāng)前幀或已發(fā)送完先前

25、幀的“錯(cuò)誤-認(rèn)可”節(jié)點(diǎn)可以訪問總線。當(dāng)允許節(jié)點(diǎn)訪問總線時(shí),MAC數(shù)據(jù)幀和MAC遠(yuǎn)程幀可以起始發(fā)送。MAC錯(cuò)誤幀和MAC超載幀如按上述規(guī)定被發(fā)送,發(fā)送期間,發(fā)送數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均為總線主站。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)5)錯(cuò)誤檢測MAC層具有檢測、填充規(guī)則校驗(yàn)、幀校驗(yàn)、15位循環(huán)冗余碼校驗(yàn)和應(yīng)答校驗(yàn)功能。 錯(cuò)誤類型：位錯(cuò)誤、填充錯(cuò)誤、CRC錯(cuò)誤、形式錯(cuò)誤、應(yīng)答錯(cuò)誤第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)位錯(cuò)誤:正在向總線發(fā)送一位的節(jié)點(diǎn)同時(shí)在檢測總線,當(dāng)檢測到的位數(shù)值與送出的位數(shù)值不同時(shí),則檢驗(yàn)到位錯(cuò)誤。填充錯(cuò)誤:在使用位填充方法進(jìn)行編碼的幀場中,出現(xiàn)第六個(gè)連續(xù)相同電平的位時(shí),則檢測到填充錯(cuò)誤。C

26、RC錯(cuò)誤:CRC序列由發(fā)送器的CRC計(jì)算結(jié)果構(gòu)成,接收器以發(fā)送器相同的方法計(jì)算CRC。當(dāng)計(jì)算的CRC序列不等于接收到的序列時(shí),檢測到CRC錯(cuò)誤。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)形式錯(cuò)誤:當(dāng)固定格式位場含有一個(gè)或更多非法位時(shí),檢測到形式錯(cuò)誤。但接收器在幀結(jié)束的最后位檢測到顯性位時(shí),不將其理解為形式錯(cuò)誤。應(yīng)答錯(cuò)誤:在發(fā)送ACK隙期間未檢測到顯性位時(shí),檢測到一個(gè)應(yīng)答錯(cuò)誤。當(dāng)檢測到錯(cuò)誤時(shí),LLC層即被通知,且MAC層啟動發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)志。當(dāng)任何節(jié)點(diǎn)檢測到位錯(cuò)誤、填充錯(cuò)誤、形式錯(cuò)誤或應(yīng)答錯(cuò)誤時(shí),由各自節(jié)點(diǎn)在下一位啟動發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)志。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò) 錯(cuò)誤界定規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn),根據(jù)其錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器數(shù)值,可能處于下

27、列3種狀態(tài)之一?！板e(cuò)誤激活”節(jié)點(diǎn):可正常參與總線通信,并在檢測到錯(cuò)誤時(shí),發(fā)出一個(gè)活動錯(cuò)誤標(biāo)志?！板e(cuò)誤認(rèn)可”節(jié)點(diǎn):不應(yīng)發(fā)送活動錯(cuò)誤標(biāo)志,并參與總線通信,但在檢測到錯(cuò)誤時(shí),發(fā)送一個(gè)認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志?！翱偩€脫離”節(jié)點(diǎn):當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)由于請求故障界定實(shí)體而對總線處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí),其處于“總線脫離”狀態(tài)。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)2.物理層(1)物理層結(jié)構(gòu)物理層結(jié)構(gòu)如圖5-15所示。圖5-15物理層結(jié)構(gòu)第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)(2)位時(shí)間位時(shí)間即一位的持續(xù)時(shí)間。在位時(shí)間框架內(nèi)執(zhí)行的總線管理功能,如電控單元同步狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送延遲補(bǔ)償和采樣點(diǎn)定位,均由CAN協(xié)議集成電路的可編程位定時(shí)邏輯確定。理想發(fā)送器在無重同步情況下,以正常

28、位速率給出每秒發(fā)送的位數(shù)。同步段用于同步總線上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)或設(shè)備,在此段內(nèi)等待一個(gè)跳變沿。傳播段用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的物理延遲時(shí)間,包括總線上的信號傳播時(shí)間和電控單元的內(nèi)部延遲時(shí)間。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)采樣點(diǎn)用于讀取總線電平,并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)位數(shù)值,位于相位緩沖段1的結(jié)束處。信息處理時(shí)間始于采樣點(diǎn),被保留用作計(jì)算子序列電平的時(shí)間段。位時(shí)間按時(shí)間量程進(jìn)行編程,時(shí)間量程是由振蕩器周期推出的固定時(shí)間單位。當(dāng)前可編程整數(shù)的預(yù)分刻度范圍為132時(shí),自時(shí)間份額最小值開始。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)(3)同步同步包括重同步和硬同步,遵從下列規(guī)則:在一個(gè)位時(shí)間內(nèi)僅允許一種同步;只有先前采樣點(diǎn)檢測到的數(shù)值(先前讀總線數(shù)值)不同于

29、邊沿后即現(xiàn)的總線數(shù)值時(shí),邊沿才被用于同步;總線空閑期間,當(dāng)存在隱性至顯性的跳變沿時(shí),即完成硬同步;所有滿足規(guī)則和的其他隱性至顯性的跳變沿和在低位速率情況下,選擇的顯性至隱性跳變沿將被用于重同步;若只有隱性至顯性沿被用于重同步,由于具有正相位的隱性至顯性跳變沿,發(fā)送器將不完成重同步。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)三、CAN總線的組成及數(shù)據(jù)傳輸過程1. CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由一個(gè)控制器、一個(gè)收發(fā)器、兩個(gè)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?？刂茊卧δ懿蛔?如圖5-16所示。圖5-16CAN總線的基本組成第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)(1)CAN控制器C

30、AN控制器的作用是接收控制單元中微處理器發(fā)出的數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)并傳給CAN收發(fā)器。同時(shí),CAN控制器也接收CAN收發(fā)器收到的數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)并傳給微處理器。(2)CAN收發(fā)器CAN收發(fā)器是一個(gè)發(fā)送器和接收器的結(jié)合,它將CAN控制器提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號并通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去。同時(shí),它也接收CAN總線數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)傳輸給CAN控制器。(3)數(shù)據(jù)傳輸終端數(shù)據(jù)傳輸終端實(shí)際上是一個(gè)電阻器,其作用是保護(hù)數(shù)據(jù)。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)(4)數(shù)據(jù)傳輸線如圖5-17所示,CAN數(shù)據(jù)傳輸線是傳輸數(shù)據(jù)的雙向數(shù)據(jù)線,分為CAN高位數(shù)據(jù)線(CAN-High)和CAN低位數(shù)據(jù)線(CAN-Low)。為了防止外界電磁波干擾和向外輻

31、射,CAN數(shù)據(jù)傳輸線通常纏繞在一起。這兩條線的電位相反,如果一條是5V,另一條就是0V,始終保持電壓總和為一常數(shù)。圖5-17CAN總線的雙絞線第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)2. CAN數(shù)據(jù)總線傳輸原理與數(shù)據(jù)傳輸過程(1)CAN數(shù)據(jù)總線傳輸原理如圖5-18所示,CAN數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳輸原理在很大程度上類似電話會議的方式。一個(gè)用戶(控制單元1)向網(wǎng)絡(luò)中“說出”數(shù)據(jù),而其他用戶“收聽”這些數(shù)據(jù)。圖5-18數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳輸原理第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)由二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成,即“0”或“1”?！?”表示電路接通,“0”則表示斷開。也就是只有“是”或“否”兩個(gè)狀態(tài),如圖5-19所示。位是信息的最小單位(單位時(shí)間電路狀態(tài))

32、。圖5-19二進(jìn)制狀態(tài)圖第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)(2)數(shù)據(jù)傳輸過程數(shù)據(jù)的具體傳輸過程包括提供數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、檢查數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù),如圖5-20所示。圖5-20數(shù)據(jù)的傳輸過程第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)1)提供數(shù)據(jù)控制單元2向CAN控制器提供數(shù)據(jù)用于傳輸。2)發(fā)送數(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。這些數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)列的形式進(jìn)行傳輸,數(shù)據(jù)列由一長串二進(jìn)制(高電平與低電平)數(shù)字組成(0110100100111011),可以將其分成7個(gè)區(qū)域,即開始域、狀態(tài)域、檢驗(yàn)域、數(shù)據(jù)域、安全域、確認(rèn)域和結(jié)束域。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò) 開始域。標(biāo)志數(shù)據(jù)列的開始。 狀態(tài)域。確認(rèn)數(shù)據(jù)列的優(yōu)先級別。如

33、果兩個(gè)或更多控制單元都要同時(shí)發(fā)送各自的數(shù)據(jù),為了避免多個(gè)信息在傳遞時(shí)發(fā)生沖突,CAN數(shù)據(jù)總線在同一時(shí)刻只允許傳遞一個(gè)數(shù)據(jù),優(yōu)先級高的控制單元優(yōu)先發(fā)送。 檢驗(yàn)域。顯示數(shù)據(jù)區(qū)中包含的數(shù)據(jù)數(shù)目 數(shù)據(jù)域。傳給其他控制單元的信息,其大小由總線的寬度決定。 安全域。檢測傳輸數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤。 確認(rèn)域。接收者發(fā)給發(fā)送者的信號,用來告知已正確收到數(shù)據(jù)列。 結(jié)束域。標(biāo)志數(shù)據(jù)列的結(jié)束。第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)3)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)的控制單元為接收器。4)檢查數(shù)據(jù)控制單元對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查判斷,看是否是需要的數(shù)據(jù)。5)接受數(shù)據(jù)如果所接收的數(shù)據(jù)是重要的、有用的,它將被接受并進(jìn)行處理,反之將其忽略。第

34、二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò) 四、CAN總線的檢測與診斷(一)CAN總線的故障類型及常規(guī)檢測步驟裝有CAN總線的車輛出現(xiàn)故障,應(yīng)首先檢測數(shù)據(jù)總線傳輸系統(tǒng)是否正常。對于汽車數(shù)據(jù)總線傳輸系統(tǒng)故障的維修,應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)總線傳輸系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和控制回路具體分析。一般說來,汽車數(shù)據(jù)總線傳輸系統(tǒng)的故障有三種:一是汽車電源系統(tǒng)引起的故障;二是汽車數(shù)據(jù)總線傳輸系統(tǒng)的鏈路故障;三是汽車數(shù)據(jù)總線傳輸系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)故障。其檢測的一般步驟如下:第二節(jié)CAN總線網(wǎng)絡(luò)1)了解車型的汽車數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)特點(diǎn)(包括傳輸介質(zhì)、幾種子網(wǎng)及汽車數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式等)。2)了解汽車數(shù)據(jù)總線傳輸系統(tǒng)的功能,如有無喚醒功能和休眠功能等。3)檢查汽車電源系

35、統(tǒng)是否存在故障,如交流發(fā)電機(jī)的輸出波形是否正常(若不正常將導(dǎo)致信號干擾等故障)等。4)檢查汽車數(shù)據(jù)總線傳輸系統(tǒng)的鏈路是否存在故障,采用波形和跨線法來進(jìn)行檢測。5)檢查汽車數(shù)據(jù)總線傳輸系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)是否存在故障,采用汽車診斷儀進(jìn)行檢測,可以嘗試采用替換法進(jìn)行維修。第三節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò)第五章汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第三節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò) 一、 LIN總線簡介LIN網(wǎng)絡(luò)典型的應(yīng)用是車上傳感器和執(zhí)行器的聯(lián)網(wǎng),其結(jié)構(gòu)如圖5-42所示。 LIN總線系統(tǒng)的突出特點(diǎn):LIN總線是單線式總線,僅靠一根導(dǎo)線傳輸數(shù)據(jù)。圖5-42LIN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第三節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò) 二、 LIN總線的標(biāo)準(zhǔn)LIN標(biāo)準(zhǔn)包括傳輸協(xié)議規(guī)范、傳輸媒體規(guī)范、開

36、發(fā)工具接口規(guī)范和用于軟件編程的接口。LIN在硬件和軟件上保證了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的互操作性,并有可預(yù)測性和電磁兼容性(EMC)。LIN標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容包括:1)LIN協(xié)議規(guī)范部分。2)LIN配置語言描述部分。第三節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò)3)LIN API (應(yīng)用程序接口)部分。LIN規(guī)范可以實(shí)現(xiàn)開發(fā)和設(shè)計(jì)工具之間的最佳配合,并提高了開發(fā)的速度,增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可靠性,其范圍如圖5-43中的點(diǎn)畫線部分。LIN協(xié)議是根據(jù)ISO/OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層,以實(shí)現(xiàn)任何兩個(gè)LIN設(shè)備的互相兼容,如圖5-44所示。圖5-43LIN網(wǎng)絡(luò)圖 5-44 OSI參考模型第三節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò) 三、 LIN總線的組成及數(shù)據(jù)傳輸1. L

37、IN總線的組成LIN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5-45所示,它由一個(gè)主機(jī)控制單元和一個(gè)或多個(gè)從機(jī)控制單元構(gòu)成,主節(jié)點(diǎn)可以執(zhí)行主任務(wù),也可以執(zhí)行從任務(wù);從節(jié)點(diǎn)只能執(zhí)行從任務(wù)?？偩€上的信息傳送由主節(jié)點(diǎn)控制。圖5-45LIN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第三節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò)在總線上發(fā)送的信息,有長度可選的固定格式。每個(gè)報(bào)文幀都包含2B、4B或8B的數(shù)據(jù)以及3B的控制、安全信息?？偩€的通信由單個(gè)主機(jī)控制。每個(gè)報(bào)文幀用一個(gè)分隔符開始,接著是一個(gè)同步場和一個(gè)標(biāo)識符場,都由主機(jī)任務(wù)發(fā)送。從機(jī)任務(wù)則是發(fā)回?cái)?shù)據(jù)場和校驗(yàn)場。通過主機(jī)控制單元中的從機(jī)任務(wù),數(shù)據(jù)可以被主機(jī)控制單元發(fā)送到任何從機(jī)控制單元。相應(yīng)的主機(jī)報(bào)文ID可以觸發(fā)從機(jī)的通信。第三節(jié)LIN

38、總線網(wǎng)絡(luò)(1)LIN主機(jī)控制單元LIN主機(jī)控制單元連接在CAN總線上,執(zhí)行LIN的主功能。LIN主機(jī)控制單元的特點(diǎn)如下:1)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?發(fā)送信息標(biāo)題。2)控制單元的軟件內(nèi)設(shè)定了一個(gè)周期,用于決定何時(shí)將何種信息發(fā)送到LIN總線上多少次。3)控制單元在LIN總線與CAN總線之間起“翻譯”作用,是LIN總線中唯一與CAN 總線相連的控制單元。4)通過LIN主機(jī)控制單元進(jìn)行LIN系統(tǒng)自診斷。第三節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò)(2)LIN從機(jī)控制單元在LIN總線系統(tǒng)內(nèi),單個(gè)的控制單元、傳感器及執(zhí)行元件都可看成是LIN的從機(jī)控制單元。傳感器內(nèi)集成有一個(gè)電子裝置,對測量值進(jìn)行分析。數(shù)值作為數(shù)字信號通過L

39、IN總線傳遞。有些傳感器和執(zhí)行元件只使用LIN主機(jī)控制單元插接器上的一個(gè)端子。第三節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò)LIN從機(jī)控制單元的特點(diǎn)如下:1)接收、傳遞或忽略與從主系統(tǒng)收到的信息標(biāo)題相關(guān)的數(shù)據(jù)。2)可以通過一個(gè)“喚醒”信號喚醒主系統(tǒng)。3)檢查接收數(shù)據(jù)的總量。4)檢查發(fā)送數(shù)據(jù)的總量。5)與主系統(tǒng)的同步字節(jié)保持一致。6)只能按照主系統(tǒng)的要求與其他子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。第三節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò)2. LIN總線的數(shù)據(jù)傳輸LIN總線傳輸數(shù)據(jù)線是單線,數(shù)據(jù)線最長可達(dá)40m。在主節(jié)點(diǎn)內(nèi)配置1k電阻端接12V供電,在從節(jié)點(diǎn)內(nèi)配置30k電阻端接12V供電。各節(jié)點(diǎn)通過電池正極端接電阻向總線供電,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以通過內(nèi)部發(fā)送器拉低總

40、線電壓。LIN總線驅(qū)動器的物理結(jié)構(gòu)如圖5-46所示。圖5-46LIN總線驅(qū)動器的物理結(jié)構(gòu)第三節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò) 四、 LIN總線的應(yīng)用目前,LIN總線在汽車上的應(yīng)用領(lǐng)域主要有防盜系統(tǒng)、自適應(yīng)前照燈、氙氣前照燈、駕駛?cè)藗?cè)開關(guān)組件、外后視鏡、中央門鎖、電動天窗、空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)和加熱器控制等(見圖5-47)。圖5-47LIN總線的應(yīng)用第三節(jié)LIN總線網(wǎng)絡(luò) 五、 LIN總線的檢測與診斷當(dāng)LIN總線系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),可利用故障檢測儀VAS5051對LIN總線系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和檢測。對LIN總線系統(tǒng)進(jìn)行自診斷時(shí),需使用LIN主控制單元的地址碼。自診斷數(shù)據(jù)經(jīng)LIN總線由LIN從控制單元傳至LIN主控制單元。第四

41、節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)第五章汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò) 一、 VAN總線簡介VAN作為專門為汽車開發(fā)的總線,1994年成為國際標(biāo)準(zhǔn)。VAN通信介質(zhì)簡單,在40m內(nèi),傳輸速率可達(dá)1Mbit/s,按SAE的分類應(yīng)該屬于C類。VAN總線系統(tǒng)協(xié)議是一種只需要中等通信速率的通信協(xié)議,反應(yīng)時(shí)間約為100ms。VAN支持分布式實(shí)時(shí)控制的通信網(wǎng)絡(luò),可廣泛應(yīng)用于汽車門鎖、電動車窗、空調(diào)、自動報(bào)警以及娛樂控制等系統(tǒng)。VAN總線作為串行通信網(wǎng)絡(luò),與一般總線相比,其數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò) 二、 VAN總線系統(tǒng)的組成及工作原理1.典型VAN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)VAN總線系統(tǒng)協(xié)議的研

42、發(fā)是出于連接各個(gè)復(fù)雜通信系統(tǒng)的目的,同時(shí)也是為了使簡單元件和支線連接成總線,以保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓?jié)奏。VAN總線系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖5-48所示。圖5-48VAN總線系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)2.拓?fù)渫負(fù)涫荲AN總線系統(tǒng)協(xié)議所允許的各個(gè)計(jì)算機(jī)之間的排列方式。計(jì)算機(jī)通常按照總線樹形或者總線樹形星形的拓?fù)浞绞较嗷ミB接,如圖5-49所示。圖5-49VAN總線拓?fù)涞谒墓?jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)3.傳輸介質(zhì)VAN總線的信號傳輸常用雙絞銅線,一般情況下每個(gè)控制單元只對應(yīng)一個(gè)雙絞銅線的傳輸介質(zhì)。VAN的數(shù)據(jù)導(dǎo)線既可以采用銅質(zhì)雙絞線,也可以采用同軸電纜,還可以采用光導(dǎo)纖維(即光纖或光纜)。VAN總線的DATA數(shù)據(jù)導(dǎo)線

43、和DATAB 數(shù)據(jù)導(dǎo)線的電壓如圖5-50所示。圖5-50VAN總線的DATA數(shù)據(jù)導(dǎo)線和DATAB數(shù)據(jù)導(dǎo)線的電壓第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)4.節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)一個(gè)VAN總線系統(tǒng)的控制單元擁有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口(VAN標(biāo)準(zhǔn)),以便與其他VAN總線系統(tǒng)控制單元之間進(jìn)行信息數(shù)據(jù)處理,如圖5-51所示。這種結(jié)構(gòu)由協(xié)議控制器和線路接口兩個(gè)主要部分組成。圖5-51VAN總線系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)(1)協(xié)議控制器負(fù)責(zé)控制VAN總線系統(tǒng)協(xié)議中的重要功能:VAN信息輸入和輸出的編碼和譯碼;檢測到空閑總線之后即進(jìn)入該總線;沖突管理;錯(cuò)誤管理;與微處理器(或者微型控制器)的接口實(shí)現(xiàn)運(yùn)行任務(wù)。(2)線路接口負(fù)責(zé)將VAN總線系統(tǒng)的

44、信號DATA和DATAB翻譯成無干擾的R0、R1和R2信號,傳入?yún)f(xié)議控制器。第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)5.幀結(jié)構(gòu)一個(gè)VAN總線系統(tǒng)的幀由9個(gè)域組成,如圖5-52所示。圖5-52VAN總線系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)6.傳輸模式VAN總線系統(tǒng)擁有3種可行的傳輸模式,見表5-14。第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)7.進(jìn)入傳輸介質(zhì)VAN總線系統(tǒng)控制單元進(jìn)入傳輸介質(zhì)依靠隨機(jī)方式和異步方式,這表明此種進(jìn)入可以根據(jù)需要和執(zhí)行的本地命令隨時(shí)進(jìn)行。協(xié)議控制器遵守最基本的準(zhǔn)則。1)在進(jìn)入VAN總線系統(tǒng)時(shí)必須先檢測其是否空閑。如果總線能夠連續(xù)讀取12位的隱性數(shù)據(jù)即被視為空閑。在這種情況下,不論是VAN總線系統(tǒng)的哪種控制單元都能

45、夠傳送和接收信息。2)在兩個(gè)或者更多的VAN總線系統(tǒng)控制單元同時(shí)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的情況下,就會有沖突,必須要判斷優(yōu)先性。第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)8.服務(wù)VAN總線系統(tǒng)控制單元擁有以下4項(xiàng)通信服務(wù):1)用發(fā)散模式寫入數(shù)據(jù)(將數(shù)據(jù)從一個(gè)數(shù)據(jù)制造者發(fā)往多個(gè)數(shù)據(jù)使用者),不在幀內(nèi)簽收回復(fù)。2)用點(diǎn)對點(diǎn)模式寫入數(shù)據(jù)(將數(shù)據(jù)從一個(gè)數(shù)據(jù)制造者發(fā)往一個(gè)確切的數(shù)據(jù)使用者),在幀內(nèi)采用簽收回復(fù)。3)數(shù)據(jù)請求(一個(gè)數(shù)據(jù)使用者向一個(gè)數(shù)據(jù)制造者發(fā)出數(shù)據(jù)請求)。4)幀中的回應(yīng)或者是滯后回應(yīng)(如果數(shù)據(jù)制造者沒有在提出請求時(shí)馬上回應(yīng))。第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)9. VAN總線系統(tǒng)簽收回復(fù)VAN總線系統(tǒng)的簽收回復(fù)是由數(shù)據(jù)發(fā)送者激活和實(shí)現(xiàn)的。如

46、果最后一個(gè)請求與一個(gè)確切的控制單元相連接(“點(diǎn)對點(diǎn)”模式),它將激活簽收回復(fù)命令。在這種情況下,單一控制單元將會檢測幀的格式是否正確,以及回應(yīng)一個(gè)發(fā)給它的信息(識別域?qū)⑦M(jìn)行核實(shí)),以產(chǎn)生一個(gè)對這個(gè)幀的回復(fù);沒有涉及此交換的其他控制單元則不應(yīng)該產(chǎn)生回復(fù)。相反的,如果最后一個(gè)請求與幾個(gè)控制單元或網(wǎng)絡(luò)中的控制單元整體相連接,它將取消回復(fù)命令。第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò) 三、 VAN總線的應(yīng)用VAN總線在汽車上的應(yīng)用形式主要有兩種:一種為單一的VAN網(wǎng)絡(luò);另一種為VAN-CAN混合網(wǎng)絡(luò)。其中單一的VAN網(wǎng)絡(luò)為多路傳輸系統(tǒng)。第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)1.單一的VAN網(wǎng)絡(luò)早期開發(fā)的車載VAN舒適網(wǎng)主要用于汽車舒適性調(diào)

47、節(jié),如空調(diào)、報(bào)警、導(dǎo)航、CD機(jī)、收放機(jī)、組合儀表、多功能顯示屏、門鎖、車窗及車燈等。主要應(yīng)用車型有賽納和畢加索。現(xiàn)在應(yīng)用的VAN多功能傳輸系統(tǒng)中,使用智能控制盒(BSI),即中央控制計(jì)算機(jī)對各功能單元進(jìn)行控制,如圖5-53所示。圖5-53VAN多功能傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)為了滿足市場對更多功能和更高舒適度的高級車輛的需要,市場上又出現(xiàn)了 VAN-CAN 雙網(wǎng)并存的轎車(見圖5-54)。 圖5-54VAN-CAN混合網(wǎng)絡(luò)第四節(jié)VAN總線網(wǎng)絡(luò)為了滿足市場對更多功能和更高舒適度的高級車輛的需要,市場上又出現(xiàn)了 VAN-CAN 雙網(wǎng)并存的轎車(見圖5-54)。 圖5-54VAN-CAN

48、混合網(wǎng)絡(luò)CAN總線為多主系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),用于機(jī)械功能、發(fā)動機(jī)和底盤等。VAN舒適網(wǎng)用于儀表、收放機(jī)、空調(diào)控制、導(dǎo)航系統(tǒng)等,為多主控式網(wǎng)絡(luò),傳輸速率為125kbit/s。第五節(jié) FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)第五章汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò) 一、 FlexRay總線簡介FlexRay是繼CAN和LIN之后的最新研發(fā)成果。FlexRay的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為每通道10Mbit/s,明顯高于以前在車身和動力傳動系統(tǒng)/底盤系統(tǒng)所用的數(shù)據(jù)總線。以前只有使用光導(dǎo)纖維才能達(dá)到該數(shù)據(jù)傳輸速率。FlexRay具有以下優(yōu)點(diǎn):1)數(shù)據(jù)傳輸速率較高(可達(dá)10Mbit/s,而CAN僅為0.5Mbit/s)。2)確定性

49、(實(shí)時(shí))數(shù)據(jù)傳輸。3)數(shù)據(jù)通信可靠。4)支持系統(tǒng)集成。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò) 二、 FlexRay總線的特性1.總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)種類FlexRay總線系統(tǒng)可以以不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和形式安裝在車內(nèi)。既可以采用線形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),也可以采用星形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),還可以采用混合總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)(1)線形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在線形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(見圖5-55)中,所有控制單元(如SG1SG3)都通過一個(gè)雙線總線連接。該總線采用兩根銅芯雙絞線,CAN總線也使用這種連接方式。線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在兩根導(dǎo)線上傳輸相同的信息,但電平不同。線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所傳輸?shù)牟罘?(差動)信號不易受到干擾,僅適用于電氣數(shù)據(jù)傳輸

50、。圖5-55線形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)(2)星形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在星形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(見圖5-56)中,衛(wèi)星式控制單元(控制單元 SG2SG5)分別通過一個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)線與中央主控制單元(SG1)連接。這種星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)既適合于電氣數(shù)據(jù)傳輸,也適合于光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸。圖5-56星形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)(3)混合總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在混合總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,在同一個(gè)總線系統(tǒng)內(nèi)可以使用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？偩€系統(tǒng)的一部分采用線形結(jié)構(gòu),另一部分為星形結(jié)構(gòu)。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)2.冗余數(shù)據(jù)傳輸在容錯(cuò)性系統(tǒng)中,即使某一總線導(dǎo)線斷路,也必須確保數(shù)據(jù)能繼續(xù)可靠傳輸。這一要求可以通過在第二個(gè)數(shù)據(jù)

51、信道上進(jìn)行冗余數(shù)據(jù)傳輸(見圖5-57)來實(shí)現(xiàn)。具有冗余數(shù)據(jù)傳輸能力的總線系統(tǒng)使用兩個(gè)相互獨(dú)立的信道,每個(gè)信道都由一組雙線導(dǎo)線組成。一個(gè)信道失靈時(shí),該信道應(yīng)傳輸?shù)男畔⒖稍诹硗庖粭l沒有發(fā)生故障的信道上傳輸。圖5-57冗余數(shù)據(jù)傳輸A信道1B信道2第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)3.信號特性FlexRay總線信號必須在規(guī)定范圍內(nèi)。圖5-58和圖5-59給出了總線信號的正常波形和非正常波形。圖5-59非正常波形圖5-58正常波形第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)FlexRay總線系統(tǒng)的電壓范圍如下:1)系統(tǒng)接通。系統(tǒng)接通時(shí),如果無總線通信,則其電壓為2.5V。2)高電平信號。高電平信號的電壓為3.1V(電壓信號上

52、升600mV)。3)低電平信號。低電平信號的電壓為1.9V(電壓信號下降600mV)。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)4.確定性數(shù)據(jù)傳輸CAN網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)事件觸發(fā)式總線系統(tǒng),發(fā)生一個(gè)事件時(shí)就會傳輸數(shù)據(jù)。多個(gè)事件匯集在一起時(shí),可能在后續(xù)信息發(fā)送時(shí)出現(xiàn)延遲現(xiàn)象。FlexRay是一種時(shí)間觸發(fā)式總線系統(tǒng),它也可以通過事件觸發(fā)方式進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。在時(shí)間控制區(qū)域內(nèi),時(shí)隙分配給確定的信息。因此,FlexRay不會由于總線系統(tǒng)過載而導(dǎo)致重要總線信息發(fā)送延遲。如果由于暫時(shí)性總線故障(如電磁兼容性故障)導(dǎo)致一條信息丟失,則該信息不會再次發(fā)送,而是在為此規(guī)定的下一時(shí)隙內(nèi)發(fā)送當(dāng)前數(shù)值。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)5.喚醒

53、和休眠特性在寶馬車系中,雖然可通過總線信號喚醒FlexRay控制單元,但大部分 FlexRay控制單元由CAS(便捷登車及起動系統(tǒng))通過一個(gè)附加喚醒導(dǎo)線進(jìn)行喚醒。主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和VDM(垂直動態(tài)管理系統(tǒng))不通過喚醒導(dǎo)線,而是通過總線信號喚醒。隨后通過接通供電直接由VDM啟用四個(gè)減振器衛(wèi)星式控制單元。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)6.同步化為了能夠在聯(lián)網(wǎng)控制單元內(nèi)同步執(zhí)行各項(xiàng)功能,需要一個(gè)共同的時(shí)基?？刂茊卧獪y量某些同步位的持續(xù)時(shí)間,據(jù)此計(jì)算平均值并根據(jù)這個(gè)數(shù)值調(diào)整總線時(shí)鐘脈沖。同步位在總線信息的靜態(tài)部分中發(fā)送。系統(tǒng)啟動后,只要CAS控制單元發(fā)送一個(gè)喚醒脈沖,FlexRay上的兩個(gè)授權(quán)喚醒控制單元之

54、間就會開始進(jìn)行同步化。此外,在運(yùn)行期間還會對同步化進(jìn)行計(jì)算校正。這樣可以確保最小的時(shí)間差,從而在較長時(shí)間內(nèi)不會導(dǎo)致傳輸錯(cuò)誤。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò) 三、 FlexRay總線的結(jié)構(gòu)原理與協(xié)議FlexRay總線是為了滿足未來對汽車控制單元聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)更高的要求,特別是為了實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸速率、更強(qiáng)的實(shí)時(shí)控制和更高的容錯(cuò)運(yùn)算。使用FlexRay總線之后才可以實(shí)現(xiàn)駕駛動態(tài)控制、車距控制ACC和圖像處理功能。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)1. FlexRay總線的基本原理FlexRay總線的基本工作方式用索道作比喻就很恰當(dāng):索道的站點(diǎn)像總線用戶,即信息發(fā)送器和接收器(控制單元);索道的纜車像數(shù)據(jù)幀,而

55、乘客就是信息?？偩€用戶通過FlexRay總線發(fā)送信息的時(shí)間點(diǎn)可精準(zhǔn)地確定;發(fā)出信息到達(dá)接收器的時(shí)間也可以精確地識別,這就與索道既定不變的“時(shí)刻表”相同。即使總線用戶不發(fā)送任何信息,也為它預(yù)留一定的帶寬,就像索道上,無論是否有乘客,索道都在運(yùn)行。因此,不需要像在CAN總線上那樣設(shè)定信息的優(yōu)先級。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)2. FlexRay總線協(xié)議在FlexRay總線上,信息通過“通信周期”(Communication Cycles)傳輸。通信周期不斷循環(huán),也就是說,接連不斷。一個(gè)通信周期持續(xù)5ms。通信周期由靜態(tài)段、動態(tài)段、網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間(空載)三部分組成。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)(1)靜

56、態(tài)段靜態(tài)段在總線用戶之間傳遞信息。為了傳輸數(shù)據(jù),靜態(tài)段被分為62個(gè)時(shí)隙即“時(shí)間槽”。一個(gè)靜態(tài)時(shí)隙只能發(fā)送到一個(gè)特定的總線用戶中,但是所有總線用戶可以接收所有靜態(tài)時(shí)隙,也包括那些與它沒有確定關(guān)系的時(shí)隙。所有靜態(tài)時(shí)隙的長度都相等,都是42字節(jié)。時(shí)隙的順序固定不變。在接連不斷的通信周期中,各個(gè)靜態(tài)段傳輸不同內(nèi)容的信息。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)(2)動態(tài)段動態(tài)段被分成若干“最小時(shí)隙”(Minislot),所有總線用戶都會接收動態(tài)段。動態(tài)段是通信周期中為了能夠傳輸事件觸發(fā)的數(shù)據(jù)而預(yù)留的位置。(3)網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間就是“網(wǎng)絡(luò)靜止時(shí)間”。在這段時(shí)間內(nèi),FlexRay總線上沒有信息在傳輸。數(shù)據(jù)總線

57、診斷接口J533需要這段時(shí)間與FlexRay總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程同步。所有總線用戶利用網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間使內(nèi)部時(shí)鐘與全球時(shí)基同步。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)3. FlexRay總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)FlexRay總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5-61所示。圖5-61FlexRay總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)其中,主動星形連接以及支路上的“末端控制單元”連接低電阻(內(nèi)電阻較低),而“中間控制單元”則連接高電阻(內(nèi)電阻較高)。一條FlexRay支路上的“中間控制單元”通過四個(gè)針腳與FlexRay總線連接,其中兩個(gè)用來將總線信號“轉(zhuǎn)送”給下一個(gè)控制單元;另外兩個(gè)用于直接與FlexRay總線通信。第五節(jié)Flex

58、Ray總線網(wǎng)絡(luò)4. FlexRay總線的功能流程(1)喚醒如果FlexRay總線處于休眠模式,系統(tǒng)會先通過喚醒過程使FlexRay變成待機(jī)模式。即使激活所有接線端30的用戶,FlexRay總線也無法主動進(jìn)行通信。(2)啟動階段啟動后,FlexRay總線才有真正的通信。啟動,指的就是網(wǎng)絡(luò)的啟動,只能由“冷態(tài)啟動”控制單元完成。第一個(gè)向FlexRay總線發(fā)送信息的“冷態(tài)啟動”控制單元開始啟動過程。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)(3)信號狀態(tài)FlexRay總線的兩條導(dǎo)線分別是“Busplus”和“Busminus”。兩條導(dǎo)線上的電平在最低1.5V 最高3.5V之間變換,如圖5-62所示圖5-62Fle

59、xRay總線的信號波形FlexRay的信號狀態(tài)有三種:“空閑”兩導(dǎo)線的電平都為2.5V;“Data 0”Busplus 上低電平,Busminus 上高電平;“Data 1”Busplus 上高電平,Busminus 上低電平。1bit占100ns帶寬。傳輸時(shí)間與導(dǎo)線長度以及總線驅(qū)動器的傳輸用時(shí)有關(guān)。信號差別傳輸,也就是說,需要兩條導(dǎo)線。接收器通過兩個(gè)信號的差別確定本來的比特狀態(tài)。典型的數(shù)值是1.82.0V的壓差。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò) 四、 FlexRay總線的檢測與診斷1.故障處理FlexRay總線導(dǎo)線出現(xiàn)故障(如對電源正極短路或?qū)Φ囟搪?或FlexRay

60、控制單元自身出現(xiàn)故障時(shí),可能會切斷各控制單元或整個(gè)支路與總線之間的通信。如果這些控制單元之間的通信中斷,則發(fā)動機(jī)無法起動。此外,控制單元內(nèi)的這種總線監(jiān)控功能還能防止在非授權(quán)時(shí)間發(fā)送信息,從而防止覆蓋其他信息。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)2.布線特點(diǎn)FlexRay總線采用帶電纜套的雙芯雙絞線電纜。電纜套用于防止電纜機(jī)械損壞。終端電阻位于中央網(wǎng)關(guān)模塊和終端設(shè)備內(nèi)。由于導(dǎo)線的波阻抗(高頻導(dǎo)線的阻抗)取決于外部影響因素,終端電阻根據(jù)所需阻值進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。借助萬用表可以相對簡單地檢測至終端設(shè)備的部分導(dǎo)線。為此,應(yīng)從中央網(wǎng)關(guān)模塊處進(jìn)行測量。第五節(jié)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)3.導(dǎo)線電阻的檢測檢測FlexRay導(dǎo)