項(xiàng)目四 中央集控器（BCM）通訊故障檢修-教學(xué)課件-unlimit

1、中央集控器（BCM）通訊故障檢修項(xiàng)目四2一、情境導(dǎo)入目 錄二、任務(wù)布置三、教學(xué)目標(biāo)四、背景知識五、任務(wù)實(shí)施六、任務(wù)考核七、任務(wù)總結(jié)一、情境導(dǎo)入客戶趙先生一輛行駛里程約6萬km的吉利帝豪EV450，該車無法啟動，要求檢修。經(jīng)過維修師傅檢測，認(rèn)定為低壓系統(tǒng)無法上電，已經(jīng)排查了蓄電池與防盜系統(tǒng)，需要對BCM系統(tǒng)進(jìn)行檢修。3二、任務(wù)布置4三、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)掌握汽車通訊系統(tǒng)的基本概念，包括車載網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、模塊、節(jié)點(diǎn)等；握掌CAN系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與原理；掌握LIN系統(tǒng)的基本原理。能力目標(biāo)能對新能源汽車的BCM電源故障進(jìn)行分析、診斷；能對新能源汽車的BCM通訊故障進(jìn)行分析、診斷。素質(zhì)目標(biāo)嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行汽車

2、BCM系統(tǒng)的檢修規(guī)范，養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；養(yǎng)成總結(jié)訓(xùn)練成果，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；嚴(yán)格執(zhí)行6S標(biāo)準(zhǔn)。5四、背景知識64.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議1 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是指汽車上多個電控系統(tǒng)的控制單元之間相互連接、協(xié)調(diào)工作并共享信息構(gòu)成的汽車車載計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它將汽車上的各個電控系統(tǒng)的控制單元用數(shù)據(jù)總線（等同于網(wǎng)線）通通連接成了一個網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)信息共享、減少布線、降低成本以及提高總體可靠性的目的。車載網(wǎng)絡(luò)，指分布在車輛上不同位置、各自獨(dú)立的多個電控系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)總線和網(wǎng)關(guān)服務(wù)器連接在一起，通過規(guī)定的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息共享、共同工作和復(fù)雜功能。四、背景知識74.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議1 車載

3、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)典型的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)四、背景知識84.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議2 局域網(wǎng)局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）是指在某一區(qū)域內(nèi)由多臺計算機(jī)互聯(lián)成的計算機(jī)組或網(wǎng)絡(luò)。一般這個區(qū)域具有特定的職能，通過這個網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)這個系統(tǒng)內(nèi)的資源共享和信息通信。汽車上許多控制單元和數(shù)據(jù)總線距離很近，為了實(shí)現(xiàn)信息共享而把多條數(shù)據(jù)總線連在一起，或者把數(shù)據(jù)總線和控制單元當(dāng)作一個系統(tǒng)，形成網(wǎng)絡(luò)，符合上述局域網(wǎng)的特征，因此被稱為汽車上的局域網(wǎng)（LAN）。四、背景知識94.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議2 局域網(wǎng)該轎車共有29塊相互交換信息的控制單元，幾條數(shù)據(jù)總線連接29個控制單元，總線又連接到局域網(wǎng)上，構(gòu)成整個車載

4、網(wǎng)絡(luò)。典型汽車局域網(wǎng)四、背景知識104.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議3 模塊與節(jié)點(diǎn)模塊又稱構(gòu)件，是能夠單獨(dú)命名并獨(dú)立地完成一定功能的程序語句的集合，可以將模塊理解為一種具有獨(dú)立工作和通信能力的電子裝置，簡單的如溫度傳感器。在計算機(jī)多路傳輸系統(tǒng)中，一些簡單的模塊被稱為節(jié)點(diǎn)。車載網(wǎng)絡(luò)就是把單個、分散的測量控制設(shè)備（模塊）變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以數(shù)據(jù)總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。組成網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)四、背景知識114.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議4 多路傳輸多路傳輸是指在車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，將多種信息混合或交叉通過一條通信信道傳輸?shù)姆绞?。如果?.1s分成許多微小的片段，每個

5、片段傳輸其中一個數(shù)字信號，就可實(shí)現(xiàn)在一條通信信道上傳輸多個數(shù)字信號，這就是分時多路傳輸。常見的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是單線或雙線分時多路傳輸系統(tǒng)。四、背景知識124.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議4 多路傳輸采用常規(guī)線路控制燈光、電動機(jī)、加熱器和電磁閥，需要四條直接受開關(guān)控制的較長供電線。（1）常規(guī)線路四、背景知識134.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議4 多路傳輸采用多路傳輸線路，可先通過一個ECU接收開關(guān)控制信息，然后通過一個通信信道將四種信息發(fā)給另一個ECU，另一個ECU根據(jù)接收的信息來控制上述電器。（2）多路傳輸線路四、背景知識144.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議4 多路傳輸常規(guī)線路多路傳輸線路多路傳輸系統(tǒng)ECU之間所

6、用導(dǎo)線比常規(guī)線路系統(tǒng)所用導(dǎo)線少得多。由于多路傳輸可以通過一根線（數(shù)據(jù)總線）執(zhí)行多個指令，因此，可以增加許多功能裝置。四、背景知識154.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議5 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線是電控系統(tǒng)模塊間運(yùn)行數(shù)據(jù)的通道，即所謂的“信息高速公路”?？梢詫?shí)現(xiàn)在一條數(shù)據(jù)線上傳遞的信號被多個電控系統(tǒng)共享，從而最大限度地提高整體效率?？梢酝ㄟ^不同的編碼信號來表示不同的動作與含義，信號解碼后，根據(jù)指令接通或斷開對前照燈、刮水器、電動座椅等用電設(shè)備的通路。這樣就能大大減少了汽車上導(dǎo)線的長度與數(shù)目，縮小了線束的直徑。四、背景知識164.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議5 數(shù)據(jù)總線如果系統(tǒng)可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，則這樣的數(shù)據(jù)總線就稱為

7、雙向數(shù)據(jù)總線。車載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總線通常是1條數(shù)據(jù)線或2條數(shù)據(jù)線。為了屏蔽電磁干擾，雙線制數(shù)據(jù)總線的兩條線是絞在一起的。各汽車制造商一直在設(shè)計各自的數(shù)據(jù)總線，如果不兼容，就稱為專用數(shù)據(jù)總線。如果是按照某種國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的，就是非專用的。為使不同廠家生產(chǎn)的零部件能在同一輛汽車上協(xié)調(diào)工作，必須制訂標(biāo)準(zhǔn)。按照ISO有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，CAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線式，因此也稱為CAN總線（CAN-BUS）。四、背景知識174.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議5 數(shù)據(jù)總線高速數(shù)據(jù)總線及網(wǎng)絡(luò)容易產(chǎn)生電噪聲（電磁干擾），這種電噪聲會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出錯。數(shù)據(jù)總線有多種檢錯方法，如果出錯，數(shù)據(jù)將重新傳輸，這就會導(dǎo)致各系統(tǒng)的運(yùn)行速度減慢。解決方法：

8、使用價格高、功能更強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的模塊；采用雙絞線數(shù)據(jù)總線，它的數(shù)據(jù)傳遞是基于兩條總線的電壓差，可以有效抑制共模干擾信號，使傳輸效率大大提高。數(shù)據(jù)檢錯四、背景知識184.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議6 主總線系統(tǒng)和子總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)分為兩類，即主總線系統(tǒng)和子總線系統(tǒng)。主總線系統(tǒng)負(fù)責(zé)跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換；子總線系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換。主總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸率總線結(jié)構(gòu)K總線9.6kbit/s線性，單線D總線10.5115kbit/s線性，單線CAN100kbit/s線性，雙線K-CAN100kbit/s線性，雙線F-CAN100kbit/s線性，雙線PT-CAN500kbit/s線性，雙線bytefli

9、ght10Mbit/s星形，光纜MOST22.5Mbit/s環(huán)形，光纜寶馬主總線系統(tǒng)四、背景知識194.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議6 主總線系統(tǒng)和子總線系統(tǒng)寶馬子總線系統(tǒng)子總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸率總線結(jié)構(gòu)K總線協(xié)議9.6kbit/s線性，單線BSD9.6kbit/s線性，單線DWA總線9.6kbit/s線性，單線LIN總線9.619.2kbit/s線性，單線四、背景知識204.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議7 通訊協(xié)議網(wǎng)絡(luò)是由許多具有信息交換和處理能力的節(jié)點(diǎn)互連而成的，要使整個網(wǎng)絡(luò)有條不紊地工作，就要求每個節(jié)點(diǎn)必須遵守一些事先約定好的有關(guān)數(shù)據(jù)格式及時序等規(guī)則。這些為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、約定或標(biāo)準(zhǔn)就稱為

10、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在車載網(wǎng)絡(luò)中，模塊之間通過數(shù)據(jù)總線通信時，通信雙方需要一些預(yù)先制訂的標(biāo)準(zhǔn)和約定才能正常交換信息，如通信方法、通信時間、通信內(nèi)容等，從而保證通信雙方能做到相互配合、共同遵守，這些規(guī)則就稱為通信協(xié)議。四、背景知識214.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議7 通訊協(xié)議通信協(xié)議猶如交通規(guī)則，其中包括“交通標(biāo)志”的制訂方法。就像現(xiàn)實(shí)生活中消防車、救護(hù)車擁有優(yōu)先通行權(quán)；同樣在車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，例如車輛發(fā)生碰撞的信息相對于其他相對重要性較低的信息擁有優(yōu)先傳輸權(quán)，以保證迅速打開安全氣囊、收緊安全帶的同時將車門解鎖和點(diǎn)亮危險警告燈，為駕乘者做到最大限度避險。 通信協(xié)議-舉例說明四、背景知識224.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信

11、協(xié)議7 通訊協(xié)議通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)包含“喚醒訪問”和“握手”。“喚醒訪問”就是一個送至某模塊的信號，這個模塊為了節(jié)電而處于休眠狀態(tài)；“握手”就是模塊間相互確認(rèn)兼容并處在工作狀態(tài)。通信協(xié)議取決于車輛要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、使用的模塊數(shù)量及數(shù)據(jù)總線的傳輸速度。大多數(shù)通信協(xié)議以及使用它們的數(shù)據(jù)總線和網(wǎng)絡(luò)都是專用的，因此，維修診斷時需要專門的軟件。通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)四、背景知識234.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議7 通訊協(xié)議全球各大汽車制造商采用的典型通信協(xié)議主要有8種，到目前為止，世界上尚無一個可以兼容各大汽車公司通信協(xié)議的通用標(biāo)準(zhǔn)，仍是多種類型的通信協(xié)議共存的局面。序號通信協(xié)議名稱推薦或?qū)嵤﹩挝?CAN奔馳、英特爾、博

12、世、JSAE、ISO/TC22/SC3/WG12BASICCAN飛利浦、博世3ABUS大眾4VAN雷諾、標(biāo)志、雪鐵龍、ISO/TC22/SC3/WG15HBCC福特、SAEJ18506PALMNET馬自達(dá)、SAE7DLCS通用8CCD克萊斯勒、SAE四、背景知識244.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議7 通訊協(xié)議通信協(xié)議的三要素（1）語法確定通信雙方之間“如何講”，即由邏輯說明構(gòu)成，要對信息或報文中各字段格式化，說明報頭（或標(biāo)題）字段、命令和應(yīng)答的結(jié)構(gòu)。（2）語義確定通信雙方之間“講什么”，即由過程說明構(gòu)成，要對發(fā)布請求、執(zhí)行動作以及返回應(yīng)答予以解釋，并確定用于協(xié)調(diào)和差錯處理的控制信息。四、背景知識25

13、4.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議7 通訊協(xié)議（3）定時規(guī)則 指出事件的順序以及速度匹配、排序。通信協(xié)議的功能是控制并指導(dǎo)兩個對話實(shí)體的對話過程，發(fā)現(xiàn)對話過程中出現(xiàn)的差錯并確定處理策略。每個通信協(xié)議都是具有針對性的，用于特定的目的，所以各通信協(xié)議的功能是不一樣的，但是有一些公共的功能是大多數(shù)通信協(xié)議都具有的，這些功能包括四個方面。通信協(xié)議的三要素四、背景知識264.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議7 通訊協(xié)議差錯檢測和糾正面向通信傳輸?shù)膮f(xié)議常使用“應(yīng)答一重發(fā)”和通信校驗(yàn)進(jìn)行差錯的檢測和糾正工作。一般來說，通信協(xié)議中對異常情況的處理說明要占很大的比例。分塊和重裝用協(xié)議控制進(jìn)行傳送的數(shù)據(jù)長度是有一定限制的，參加交換

14、的數(shù)據(jù)都要求有一定的格式。為滿足這個要求，就需要將實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，使之符合協(xié)議交換時的格式要求，只有這樣才能應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。分塊與重裝就是這種加工處理操作。分塊操作將大的數(shù)據(jù)劃分成若干小塊，重裝操作則是將劃分的小塊數(shù)據(jù)重新組合復(fù)原。大多數(shù)通信協(xié)議的公共的功能四、背景知識274.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議7 通訊協(xié)議排序?qū)Πl(fā)送出的數(shù)據(jù)進(jìn)行編號以標(biāo)志它們的順序，通過排序，可達(dá)到按序傳遞、信息流控制和差錯控制等目的。流量控制限制發(fā)送的數(shù)據(jù)量或速率，以防止在信道中出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。大多數(shù)通信協(xié)議的公共的功能四、背景知識284.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議8 傳輸媒體傳輸媒體又稱傳輸媒介、傳輸介質(zhì)

15、或鏈路，指的是網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)拿襟w。在車載網(wǎng)絡(luò)中是指發(fā)送方模塊和接收方模塊之間的物理通路，分為有線和無線兩種類型。目前車上使用的大多數(shù)傳輸媒體都是有線網(wǎng)絡(luò)。通常用于局域網(wǎng)的有線傳輸媒體有：雙絞線、同軸電纜和光纖。四、背景知識294.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議8 傳輸媒體雙絞線、同軸電纜、光纖三種傳輸媒體的主要特性。媒體信號類型最大數(shù)據(jù)傳輸速度/（Mbit/s）最大傳輸距離/km聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)/個雙絞線數(shù)字120.04幾十同軸電纜（50）數(shù)字10幾百同軸電纜（75）數(shù)字501幾十同軸電纜（75）模擬2010幾千同軸電纜（75）單信道模擬501幾十光纖模擬1001幾十四、背景知識304.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)

16、議8 傳輸媒體雙絞線由螺旋扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線組成，線對扭在一起的目的是減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線是局域網(wǎng)中最普通的傳輸媒體，一般用于低速傳輸，最大傳輸速率可達(dá)幾Mbit/s；雙絞線成本較低，傳輸距離較近，非常適合車載網(wǎng)絡(luò)的情況，也是車載網(wǎng)絡(luò)使用最多的傳輸媒體。雙絞線特點(diǎn)四、背景知識314.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議8 傳輸媒體雙絞線既可以用于點(diǎn)到點(diǎn)的連接，也可以用于多點(diǎn)的連接，作為一種多點(diǎn)媒體。雙絞線比同軸電纜的價格低，但性能差，普遍用于點(diǎn)一點(diǎn)連接。在低頻傳輸時，雙絞線的抗干擾性相當(dāng)于或高于同軸電纜，但在超過10100kH時，同軸電纜就比雙絞線明顯優(yōu)越。在價格上，雙絞線比同軸電纜或光導(dǎo)纖

17、維都要便宜得多。雙絞線特點(diǎn)四、背景知識324.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議8 傳輸媒體同軸電纜也像雙絞線那樣由一對導(dǎo)體組成，但它們按“同軸”形式構(gòu)成線對，最里層是銅線內(nèi)芯，外包一層絕緣層，外面再包一層網(wǎng)狀屏蔽層，最外面則是起保護(hù)作用的塑料封套。同軸電纜結(jié)構(gòu)四、背景知識334.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議8 傳輸媒體銅線內(nèi)芯和屏蔽層構(gòu)成一對導(dǎo)體。同軸電纜可以滿足較高性能的傳輸要求，適用于點(diǎn)到點(diǎn)和多點(diǎn)連接，連接的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)較多，跨越的距離較大，由于同軸電纜有較高的數(shù)據(jù)傳輸率，因此總線上信號間的物理距離非常小。這樣，只允許有非常小的衰減或噪聲，否則數(shù)據(jù)就會出錯。同軸電纜特點(diǎn)四、背景知識344.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)

18、議8 傳輸媒體彩色包層黑色包層反射涂層纖芯光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱。由纖芯、反射涂層、黑色包層和彩色包層組成。纖芯是光導(dǎo)纖維的核心部分，它是用有機(jī)玻璃制成的光導(dǎo)線，根據(jù)全反射的原理進(jìn)行幾乎無損失的傳導(dǎo)。光纖的組成四、背景知識354.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議8 傳輸媒體彩色包層黑色包層反射涂層纖芯反射涂層是用氟聚合物制成（透光的），它包在纖芯周圍，對全反射起到關(guān)鍵的作用。黑色包層是由尼龍制成，它用來防止外部光的照射。彩色包層起到識別、保護(hù)及隔熱的作用。光導(dǎo)纖維在電磁兼容性等方面有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸速度高，傳輸距離遠(yuǎn)。在車載網(wǎng)絡(luò)中，特別在一些要求傳輸速度高的車載網(wǎng)絡(luò)中，光纖都有很好的應(yīng)用前景。光纖的組

19、成四、背景知識364.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議9 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)（Gateway）又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器，能將采用不同通信協(xié)議或者不同傳輸速度的模塊間傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行解碼，重新編譯，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲煌南到y(tǒng)。網(wǎng)關(guān)能達(dá)到信息共享和不產(chǎn)生協(xié)議間的沖突，實(shí)現(xiàn)無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)關(guān)是車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部通信的核心，通過它不僅可以實(shí)現(xiàn)各條總線上的信息共享。四、背景知識374.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議9 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)還能實(shí)現(xiàn)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理和故障診斷功能：1）網(wǎng)關(guān)可以把局域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成可以識別的診斷數(shù)據(jù)語言，方便診斷。2）網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)低速網(wǎng)絡(luò)和高速網(wǎng)絡(luò)的信息共享。3）與計算機(jī)系統(tǒng)中的網(wǎng)關(guān)作用一樣，負(fù)責(zé)接收和發(fā)送信息

20、。4）激活和監(jiān)控局域網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)。5）實(shí)現(xiàn)汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的同步性。6）對信息標(biāo)識符進(jìn)行翻譯。四、背景知識384.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議9 網(wǎng)關(guān)舉例：如果把高速總線看成一列特快列車，低速總線看成一列普快列車，其互相傳輸?shù)男畔⒖闯陕每停瑒t旅客要想換乘特快列車或普快列車，均需經(jīng)過站臺，這里的“站臺”就是網(wǎng)關(guān)。四、背景知識394.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議10 串行傳輸VS并行傳輸在車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，根據(jù)發(fā)送模塊向接收模塊傳輸信息時各字節(jié)傳輸方式的不同，分為并行傳輸和串行傳輸兩種形式。并行傳輸從傳輸效率上看較高，但成本高昂。因此，需要較高的傳輸速度時，可以考慮采用并行傳輸方式，但由于導(dǎo)線和插接器的費(fèi)用

21、較高，只能在傳輸路徑較短時采用這種方式。四、背景知識404.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議10 串行傳輸VS并行傳輸采用并行傳輸時，其每位數(shù)據(jù)都需要一個通道，如發(fā)送模塊發(fā)送“01010011”這樣一個字節(jié)（共八位數(shù)據(jù)）時，需要采用八根導(dǎo)線連接接收模塊，每根導(dǎo)線上傳輸一位數(shù)據(jù)。并行傳輸四、背景知識414.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議10 串行傳輸VS并行傳輸串行傳輸主要用于在模塊之間進(jìn)行數(shù)字通信。以串行形式傳輸數(shù)據(jù)時，發(fā)送模塊和接收模塊之間僅需連接一根傳輸導(dǎo)線和接地導(dǎo)線，在一根傳輸導(dǎo)線上以比特為單位連續(xù)依次傳輸多位數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：降低了布線的時間和成本缺點(diǎn)：延長了傳輸時間并行/串行對比：一個八位并行接口可在一個單

22、位時間內(nèi)傳輸一個數(shù)據(jù)字節(jié)，而一個串行接口至少需要八個單位時間才能傳輸一個數(shù)據(jù)字節(jié)。不過，傳輸距離越長就越能體現(xiàn)出串行傳輸?shù)膬?yōu)勢。四、背景知識424.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議10 串行傳輸VS并行傳輸采用串行傳輸僅需要一個通道，如發(fā)送模塊同樣發(fā)送01010011，僅需要采用一根導(dǎo)線連接接收模塊，這一根導(dǎo)線上可傳輸八位數(shù)據(jù)。發(fā)送模塊數(shù)據(jù)接收模塊四、背景知識434.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議10 串行傳輸VS并行傳輸下列情況考慮采用串行傳輸：1）傳輸距離較長，例如汽車上離得較遠(yuǎn)的模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸。2）為了節(jié)省導(dǎo)線成本。3）要求有較高的抗干擾能力時。4）需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小時。串行傳輸?shù)闹饕獑栴}：在于發(fā)送

23、和接收模塊之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間同步性。發(fā)送模塊根據(jù)節(jié)拍頻率發(fā)送一個規(guī)定長度的數(shù)據(jù)組。只有當(dāng)接收模塊在相同時間周期內(nèi)對數(shù)據(jù)組進(jìn)行分析時，數(shù)據(jù)傳輸才會正確，否則將出現(xiàn)錯誤。四、背景知識444.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議11 同步傳輸VS異步傳輸發(fā)送模塊和接收模塊使用一個共同的時鐘脈沖發(fā)生器可保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間同步性，這就是所謂同步傳輸。此時只需使用發(fā)送模塊的時鐘脈沖發(fā)生器，通過一根傳輸導(dǎo)線按其節(jié)拍頻率將數(shù)據(jù)傳送給接收模塊。為了使發(fā)送和接收同步，在數(shù)據(jù)組的起始和結(jié)束位需要加上識別符號，以便確認(rèn)數(shù)據(jù)的完整性。同步脈沖數(shù)據(jù)結(jié)束起始接收模塊四、背景知識454.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議11 同步傳輸VS異步傳輸異步

24、傳輸與同步傳輸相反，發(fā)送和接收模塊之間沒有共同的時鐘脈沖發(fā)生器。進(jìn)行異步傳輸時，通過起始位和結(jié)束位來識別所發(fā)送的數(shù)據(jù)組的起始和結(jié)束。只有當(dāng)接收模塊確認(rèn)已接收到之前的數(shù)據(jù)組后，發(fā)送模塊才會傳輸接下來的數(shù)據(jù)組，因此這種傳輸方式相對較慢。此外，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目炻€取決于總線長度。異步傳輸是根據(jù)數(shù)據(jù)組的持續(xù)時間建立并保持發(fā)送和接收模塊之間的同步性的，這種方式又稱為起止方式。四、背景知識464.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議11 同步傳輸VS異步傳輸每個數(shù)據(jù)組起始處都有一個起始位，接收模塊可通過該起始位與發(fā)送模塊的節(jié)拍頻率保持同步。隨后發(fā)送58個數(shù)據(jù)位，首先發(fā)送最低值數(shù)位，最后發(fā)送最高值數(shù)位。接著可能發(fā)送一個檢查位

25、（校驗(yàn)位），此后還有一個或兩個結(jié)束位。結(jié)束位用于傳輸兩個數(shù)據(jù)組期間的最小停頓，為接收模塊提供了接收下面數(shù)據(jù)組的準(zhǔn)備時間。起始位最低值數(shù)位數(shù)據(jù)位最高值數(shù)位檢查位結(jié)束位發(fā)送模塊接收模塊異步傳輸四、背景知識474.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議11 同步傳輸VS異步傳輸異步傳輸時，發(fā)送模塊和接收模塊的傳輸形式必須一致，也就是說，兩個模塊內(nèi)的下列參數(shù)需調(diào)節(jié)一致：傳輸速率、奇偶校驗(yàn)檢查、數(shù)據(jù)位的數(shù)量、結(jié)束位的數(shù)量。異步傳輸起始位最低值數(shù)位數(shù)據(jù)位最高值數(shù)位檢查位結(jié)束位發(fā)送模塊接收模塊四、背景知識484.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議12 幀為了可靠地傳輸信息中包含的大量數(shù)據(jù)，通常將原始數(shù)據(jù)分割成一定長度的數(shù)據(jù)組來傳輸，這

26、就稱為幀。一幀內(nèi)包含的數(shù)據(jù)有：同步信號（如幀的開始與結(jié)束）錯誤控制（各類檢錯碼或糾錯碼，大多數(shù)采用檢錯重發(fā)的控制方式）流量控制（協(xié)調(diào)發(fā)送方與接收方的速率）控制信息、數(shù)據(jù)信息尋址（在傳輸通道共享的情況下，保證每一幀都能正確到達(dá)接收方，接收方也能知道數(shù)據(jù)來自哪個發(fā)送方）等四、背景知識494.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議12 幀模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過以下5種類型的幀進(jìn)行：數(shù)據(jù)幀是用于發(fā)送模塊向接收模塊傳送數(shù)據(jù)的幀；遠(yuǎn)程幀是用于接收模塊向具有相同ID的發(fā)送模塊請求數(shù)據(jù)的幀；錯誤幀是用于當(dāng)檢測出錯誤時向其他模塊通知錯誤的幀；過載幀是用于接收模塊通知其尚未做好接收準(zhǔn)備的幀；幀間隔是用于將數(shù)據(jù)幀及遠(yuǎn)程幀與前面的

27、幀分離開來的幀。四、背景知識504.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議12 幀（1）幀起始表示數(shù)據(jù)幀開始的段。（2）仲裁段表示該幀優(yōu)先級的段。（3）控制段表示數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)及保留位的段。（4）數(shù)據(jù)段表示數(shù)據(jù)的內(nèi)容，可發(fā)送08個字節(jié)的數(shù)據(jù)。（5）CRC段檢查幀的傳輸錯誤的段。（6）ACK段表示確認(rèn)正常接收的段。（7）幀結(jié)束表示數(shù)據(jù)幀結(jié)束的段。以數(shù)據(jù)幀為例，數(shù)據(jù)幀由7個段構(gòu)成：四、背景知識514.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類按汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜程度、信息量、必要的動作響應(yīng)速度、可靠性要求等，沿襲SAE的分類方式，汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為A、B、C、D、E五類。類型位速率應(yīng)用范圍目前主要網(wǎng)絡(luò)A110kb

28、it/s面向傳感器、執(zhí)行器，主要應(yīng)用于電動門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制TTP/A、LINB10100kbit/s面向獨(dú)立模塊間的數(shù)據(jù)共享，主要應(yīng)用于車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示等系統(tǒng)低速CANJ1850、VANC125kbit/s1Mbit/s面向?qū)崟r控制，主要用于與汽車安全相關(guān)，以及實(shí)時性要求比較高的地方，如動力系統(tǒng)高速CAN、TTP/C、FlexRayD250kbit/s400Mbit/s面向多媒體、導(dǎo)航系統(tǒng)等，主要用于娛樂和多媒體信息交換的車載網(wǎng)絡(luò)IDB-C、IDB-M、IDB-Wireless、MOSTE10Mbit/s面向乘員的安全系統(tǒng)，主要應(yīng)用于車輛被動安全領(lǐng)域Bytelig

29、ht四、背景知識524.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（1）A類網(wǎng)絡(luò)A類網(wǎng)絡(luò)的定義與SAE的相同，它主要是面向傳感器、執(zhí)行器的低速網(wǎng)絡(luò)。該類網(wǎng)絡(luò)對實(shí)時性要求不高，位傳輸速率一般在110kbit/s，主要應(yīng)用于電動門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制。協(xié)議名稱用戶主要使用場合備注UARTGM多種場臺正在淘汰SinebusGM音頻應(yīng)用于無線操縱車輪控制CCDChrysler空調(diào)、音頻等正被逐步淘汰J1780/J1587/J1922T&B多種場合正被逐步淘汰TTP/ATTTech智能傳感器由維也納技術(shù)大學(xué)開發(fā)BEANToyota車身控制LIN許多廠商車身控制由LIN協(xié)會開發(fā)四、背景知識53

30、4.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類UART是一個并行輸入轉(zhuǎn)化成為串行輸出的芯片，通常集成在主板。UART使用起來既簡單又經(jīng)濟(jì)，但隨著技術(shù)的發(fā)展，UART將逐步在汽車通信系統(tǒng)中被停止使用。根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)協(xié)議目前發(fā)展和使用的狀況，目前A類網(wǎng)絡(luò)的主要協(xié)議是TTP/A、BEAN和LIN，其中尤以LIN協(xié)議應(yīng)用最廣。TTP/A協(xié)議最初由維也納工業(yè)大學(xué)制訂，為時間觸發(fā)類型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要應(yīng)用于集成了智能變換器的實(shí)時現(xiàn)場總線。它具有標(biāo)準(zhǔn)的UART，能自動識別加入總線的主節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)在某段已知的時間內(nèi)觸發(fā)通信但不具備內(nèi)部容錯功能。（1）A類網(wǎng)絡(luò)四、背景知識544.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13

31、汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類BEAN（BodyElectronicsAreaNetwork，車身電子局域網(wǎng)）是豐田汽車專用的雙向通信網(wǎng)絡(luò)。它是一種多總線車身電子局域網(wǎng)，應(yīng)用在儀表板系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)和車門系統(tǒng)等。最大傳輸速率為l0kbit/s，采取單線制，數(shù)據(jù)長度為111字節(jié)。（1）A類網(wǎng)絡(luò)四、背景知識554.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類LIN是用于分配式控制車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一種低成本串行通信系統(tǒng)。LIN采用SCI、UART等通用硬件接口，輔以相應(yīng)的驅(qū)動程序，采取主從式結(jié)構(gòu)單線12V的總線通信方式，主要用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信。優(yōu)點(diǎn)是適用面較廣，且成本低廉，配置靈活。采用LIN能夠

32、提高汽車上分層多路傳輸網(wǎng)絡(luò)的性能，降低汽車電子控制裝置開發(fā)、生產(chǎn)以及診斷服務(wù)的成本。目前，LIN網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛地被世界上的大多數(shù)汽車公司以及零配件廠商所接受，成為事實(shí)上的A類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。（1）A類網(wǎng)絡(luò)四、背景知識564.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（2）B類網(wǎng)絡(luò)B類網(wǎng)絡(luò)主要面向獨(dú)立模塊間的數(shù)據(jù)共享，是中速網(wǎng)絡(luò)。該類網(wǎng)絡(luò)適用于對實(shí)時性要求不高的通信場合，以減少冗余傳感器和其他電子部件。B類網(wǎng)絡(luò)的位傳輸速率一般在10100kbit/s，主要應(yīng)用于車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示等系統(tǒng)?，F(xiàn)在，主流的B類汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是低速CAN。CAN總線是德國BOSCH公司于20世紀(jì)80年代初為解決現(xiàn)

33、代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，CAN是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá)1Mbit/s。四、背景知識574.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類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)議特點(diǎn)：廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，最多可標(biāo)志2048（2.0A）個或5億（2.0B）多個數(shù)據(jù)塊。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個數(shù)在理論上受限制，數(shù)據(jù)段長度最多為8個字節(jié)，不會占用總

34、線時間過長，從而保證了通信的實(shí)時性。CAN協(xié)議采用CRC檢驗(yàn)并可提供相應(yīng)的錯誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。四、背景知識584.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類B類網(wǎng)絡(luò)低速CAN采用的是ISO11898國際標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率在100kbit/s左右。近年來，基于ISO11519的容錯CAN總線標(biāo)準(zhǔn)在歐洲的各種車型中也開始得到廣泛的使用，ISO11519-2的容錯低速兩線CAN總線接口標(biāo)準(zhǔn)在轎車中正在得到普遍的應(yīng)用，它的物理層比ISO11898要慢一些，同時成本也高一些，但是它的故障檢測能力卻非常突出。B類網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議名稱用戶主要使用場合備注J2284GM、Ford、DC多種場合

35、基于ISO 11898VANRenault&PSA車身控制基于ISO 11519-3SAE J1850GM、Ford、Chrysler多種場合主要應(yīng)用于北美汽車公司低速CAN歐洲車身控制速率為47.6 125kbit/s, 又稱容錯CAN四、背景知識594.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（3）C類網(wǎng)絡(luò)C類網(wǎng)絡(luò)主要面向高速、實(shí)時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)。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)時性要求比較高的地方，如牽引控制、ABS等，所以其傳輸速率比較高，通常在125kbit/s1Mbit/s之間，支持實(shí)時的周期性的參數(shù)傳輸。TTP/C協(xié)議由維也納工業(yè)大學(xué)開發(fā)，為時間觸發(fā)類型

36、的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。四、背景知識604.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類時間觸發(fā)系統(tǒng)和事件觸發(fā)系統(tǒng)的區(qū)別：時間觸發(fā)系統(tǒng)的控制信號起源于時間進(jìn)程；而事件觸發(fā)系統(tǒng)的控制信號起源于事件的發(fā)生，如一次中斷。該協(xié)議能夠支持多種的容錯策略，提供了容錯的時間同步以及廣泛的錯誤檢測機(jī)制，同時還提供了節(jié)點(diǎn)的恢復(fù)和再整合功能。C類網(wǎng)絡(luò)四、背景知識614.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類FlexRay是BWM、DaimlerChrysler、Motorola和Philip等公司制訂的功能強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。具有容錯功能及確定的通信消息傳輸時間，同時支持事件觸發(fā)與時間觸發(fā)通信，具備高速率通信能力。

37、FlexRay采用冗余備份的方法，對高速設(shè)備可采取點(diǎn)對點(diǎn)方式與FlexRay總線控制器連接，形成星形結(jié)構(gòu)，對低速網(wǎng)絡(luò)可采用類似CAN總線的方式連接。C類網(wǎng)絡(luò)四、背景知識624.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類目前常用的C類協(xié)議仍為高速CAN協(xié)議，即ISO11898-3，總線傳輸速率通常在1251000kbit/s之間。然而，作為一種事件驅(qū)動型總線，CAN無法為下一代線控系統(tǒng)提供所需的容錯功能或帶寬，當(dāng)電動汽車中引進(jìn)線控技術(shù)（x-by-wire）系統(tǒng)，由于其對實(shí)時性和可靠性要求大大提高，CAN將不再能滿足該類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求，TTP/C和FlexRay將顯示出優(yōu)勢。C類網(wǎng)絡(luò)四、背景知

38、識634.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類協(xié)議名稱用戶主要使用場合備注高速CANCM、歐洲實(shí)時控制場合應(yīng)用非常廣泛TTP/CTTTech實(shí)時控制場合由維也納工業(yè)大學(xué)開發(fā)FlexRayBMW、Motorola&Daimler Chrysler實(shí)時控制場合C類網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)C類網(wǎng)絡(luò)四、背景知識644.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（4）D類網(wǎng)絡(luò)D類網(wǎng)絡(luò)主要面向多媒體、導(dǎo)航系統(tǒng)等，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的位傳輸速率在250kbit/s400Mbit/s之間。為促進(jìn)智能交通系統(tǒng)和車載多媒體系統(tǒng)的應(yīng)用，有關(guān)方面已經(jīng)制訂了許多規(guī)范，智能數(shù)據(jù)總線IDB是其中一個重要內(nèi)容。IDB首次確定了汽車行業(yè)

39、用于信息、通信和娛樂系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)支持即插即用，這樣一來，普通電子產(chǎn)品可搭配所有汽車使用。目前SAE已將各種IDB設(shè)備分為三類：低速（IDB-C）、高速（IDB-M）和無線通信（IDB-Wireless）。四、背景知識654.1 汽車網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議13 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（5）E類網(wǎng)絡(luò)E類網(wǎng)絡(luò)主要是面向乘員的安全系統(tǒng)，主要應(yīng)用于車輛被動安全領(lǐng)域。在E類網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合中可能存在兩條或多條總線。如Byteflight，是由BMW等公司針對汽車主動安全性、被動安全性及車身電子系統(tǒng)制訂的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，該網(wǎng)絡(luò)的物理介質(zhì)為塑料光纖，可能的拓?fù)湫问綖樾切?、線形等，屬于E類網(wǎng)絡(luò)。Byteflight可

40、靈活利用帶寬，既能滿足某些消息需要時間觸發(fā)，以保證確定延遲的要求，又能滿足某些消息需要事件觸發(fā)，需要中斷處理的要求。該協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)10Mbit/s，凈傳輸速率可達(dá)5Mbit/s，完全可以滿足下汽車在安全性領(lǐng)域的要求。四、背景知識664.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)CAN是ControllerAreaNetwork（控制器局域網(wǎng)）的縮寫，其含義是控制單元（ECU）通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，是國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。目前，CAN總線是汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用最多，也最為普遍的一種總線技術(shù)。四、背景知識674.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)CAN總線的主要特點(diǎn)（1）國

41、際標(biāo)準(zhǔn)目前，在眾多的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)中，CAN是唯一被ISO認(rèn)證（ISO11898）批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線，它已發(fā)展成為應(yīng)用最廣泛、支撐技術(shù)和元器件最豐富的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之一。（2）多主方式CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)（可理解為模塊）均可在任一時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從。（3）標(biāo)志符報文報文（Message）是網(wǎng)絡(luò)中交換與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元，即節(jié)點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊。為了解決CAN網(wǎng)絡(luò)中多個節(jié)點(diǎn)在同一時刻向總線發(fā)送報文的先后順序問題，通過在報文上加標(biāo)志符，就可將CAN上的多個節(jié)點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級，滿足不同的實(shí)時需要，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)最多可在134s內(nèi)得到傳輸。四、背景知識6

42、84.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)（4）總線仲裁技術(shù)當(dāng)CAN網(wǎng)絡(luò)中多個節(jié)點(diǎn)在同一時刻向總線發(fā)送報文產(chǎn)生沖突時，優(yōu)先級較低的節(jié)點(diǎn)會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間。即使在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很大的情況下，也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況。（5）數(shù)據(jù)傳輸方式CAN節(jié)點(diǎn)只需要通過對報文的標(biāo)志符濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)。CAN總線的主要特點(diǎn)四、背景知識694.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)（6）通信速率和距離通信速率小于5kbit/s時，CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km。CAN的最高通信速率可達(dá)1

43、Mbit/s，此時通信距離最長為40m。根據(jù)整個CAN網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，可設(shè)定適合的通信速度。在同一CAN網(wǎng)絡(luò)中，所有模塊必須設(shè)定成統(tǒng)一的通信速度。即使有一個模塊的通信速度與其他的不一樣，此模塊也會輸出錯誤信號，妨礙整個CAN網(wǎng)絡(luò)的通信。不同CAN網(wǎng)絡(luò)間則可以有不同的通信速度。CAN總線的主要特點(diǎn)四、背景知識704.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)（6）通信速率和距離CAN總線任意兩節(jié)點(diǎn)之間的最大傳輸距離位速率/ （ kbit/s）10005002501251005020105最大距離/m4013027053062013003300670010000CAN總線的主要特點(diǎn)四、背景知識714.

44、2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)（7）節(jié)點(diǎn)數(shù)CAN總線是可同時連接多個節(jié)點(diǎn)的總線，可連接的節(jié)點(diǎn)總數(shù)理論上是沒有限制的，但實(shí)際上可連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)受總線上的時間延遲及電氣負(fù)載的限制。降低通信速度，可連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)增加；提高通信速度，則可連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)減少。CAN總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)目前最多可達(dá)110個。CAN總線的主要特點(diǎn)四、背景知識724.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)（8）幀結(jié)構(gòu)在CAN2.0B的版本協(xié)議中有兩種不同的幀格式，不同之處為標(biāo)志符域的長度不同，含有11位標(biāo)志符的幀稱為標(biāo)準(zhǔn)幀，而含有29位標(biāo)志符的幀稱為擴(kuò)展幀。CAN的報文采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，保證了數(shù)據(jù)出

45、錯率極低。（9）校驗(yàn)及檢錯CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果。CRC即循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的一種差錯校驗(yàn)碼，其特征是信息字段和校驗(yàn)字段的長度可以任意選定。CAN總線的主要特點(diǎn)四、背景知識734.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)（10）通信介質(zhì)CAN通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。（11）故障封閉CAN可以判斷出錯誤的類型是總線上暫時的數(shù)據(jù)錯誤（如外部噪聲等）還是持續(xù)的數(shù)據(jù)錯誤（如模塊內(nèi)部故障、驅(qū)動器故障、斷線等）。當(dāng)總線上發(fā)生持續(xù)數(shù)據(jù)錯誤時，可將引起此故障的模塊從總線上隔離出去。CAN總線的主要特點(diǎn)四、背景知識744.2

46、CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)CAN總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)汽車上的CAN總線的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為多主控系統(tǒng)，由多個主控模塊一起組成網(wǎng)絡(luò)，彼此之間沒有從屬關(guān)系，相互獨(dú)立。CAN網(wǎng)絡(luò)上任一主控模塊均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，支持點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)和全局廣播方式接收/發(fā)送數(shù)據(jù)。MMMMM模塊1模塊2模塊nCAN-HCAN-L四、背景知識754.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)CAN總線的基本結(jié)構(gòu)由多個模塊組成網(wǎng)絡(luò)，這些模塊并聯(lián)在數(shù)據(jù)線上，因此各模塊的條件是相同的。CAN模塊間的信息交換是按順序連續(xù)完成的。原則上CAN總線用一根數(shù)據(jù)線就足以滿足功能要求了，但系統(tǒng)還是配備了第二根數(shù)據(jù)線。在第

47、二根數(shù)據(jù)線上，信號是按相反的順序傳送的，這樣可有效抑制外部干擾。在高速CAN總線系統(tǒng)中，各模塊均與兩根數(shù)據(jù)線并聯(lián)，同時兩根數(shù)據(jù)線被兩個12051的終端電阻連成一個封閉的回路。在低速CAN總線系統(tǒng)中，各模塊也均與兩根數(shù)據(jù)線并聯(lián)，但沒有終端電阻。CAN總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)四、背景知識764.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)傳輸速率為500kbit/s的高速CAN主要面向?qū)崟r性要求較高的控制單元，如ABS等。傳輸速率為125kbit/s的低速CAN主要面向信號多但實(shí)時性要求不高的控制單元，如車燈、車門、車窗等，其優(yōu)點(diǎn)是成本較低。網(wǎng)關(guān)把高速CAN和低速CAN連接在一起，實(shí)現(xiàn)互通和信息共享。CAN總

48、線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)四、背景知識774.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)典型CAN總線結(jié)構(gòu)CAN總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)四、背景知識784.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)CAN總線的傳輸介質(zhì)CAN總線的傳輸介質(zhì)有雙絞線和光纖，目前以雙絞線為主。CAN總線采用雙絞線自身校驗(yàn)的結(jié)構(gòu)，既可以防止電磁干擾對傳輸信息的影響，也可以防止本身對外界的干擾。系統(tǒng)中采用CAN-H和CAN-L，高、低電平兩根數(shù)據(jù)線，控制器輸出的信號同時向兩根數(shù)據(jù)線發(fā)送，高、低電平互為鏡像。并且每一個控制器都增加了終端電阻，以減少數(shù)據(jù)傳送時的過調(diào)效應(yīng)。四、背景知識794.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)為了清楚起見，

49、CAN數(shù)據(jù)線的原理圖分別用單顏色來表示CAN-H線總是黃色，CAN-L線總是綠色。CAN總線的傳輸介質(zhì)四、背景知識804.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)當(dāng)外界的電磁干擾同時作用于兩條數(shù)據(jù)線CAN-H和CAN-L時，由于兩條數(shù)據(jù)線產(chǎn)生的電磁波干擾可以相互抵消，起到了抗干擾作用。雙絞線防干擾示意圖CAN總線的傳輸介質(zhì)四、背景知識814.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)1 總線的含義與特點(diǎn)由于CAN-H線和CAN-L線是扭絞在一起的（雙絞線），所以干擾脈沖X就總是有規(guī)律地作用在兩條線上。由于差動信號放大器總是用CAN-H線上的電壓（3.5V-X）減去CAN-L線上的電壓（1.5V-X），即2V，因

50、此在經(jīng)過處理后，差動信號中就不再有干擾脈沖了。雙絞線防干擾工作原理CAN總線的傳輸介質(zhì)四、背景知識824.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)2 CAN系統(tǒng)傳輸原理CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸原理在很大程度上類似于電話會議的方式。一個用戶（控制單元）向網(wǎng)絡(luò)中“說出”數(shù)據(jù)，而其他用戶“收聽”到這些數(shù)據(jù)。一些控制單元認(rèn)為這些數(shù)據(jù)對它有用，它就接收并且應(yīng)用這些數(shù)據(jù)，而其他控制單元也許不會理會這些數(shù)據(jù)。因此數(shù)據(jù)總線里的數(shù)據(jù)并沒有指定的接收者，而是被所有的控制單元接收及計算。高速CAN總線速率是所有CAN總線中最高的，達(dá)到500kbit/s。它采用終端電阻結(jié)構(gòu)，其中心電阻為66歐，并且CAN-H線和CAN-L線為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即

51、任一根數(shù)據(jù)線斷路，則CAN總線無法工作。四、背景知識834.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)2 CAN系統(tǒng)傳輸原理右圖是高速CAN電路簡圖及信號圖，常用于驅(qū)動系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)的主要連接對象是驅(qū)動電機(jī)控制器、ABS/ASR/ESP控制單元、自動變速器控制單元等，它們的基本特征相同，都是控制與汽車行駛直接相關(guān)的系統(tǒng)。四、背景知識844.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)2 CAN系統(tǒng)傳輸原理從其信號圖可知，CAN-H線的高電平為3.5V，低電平為2.5V；CAN-L線的高電平為2.5V，低電平為1.5V。兩者互為鏡像。CAN-H線為3.5V，CAN-L線為1.5V時，邏輯值為1；CAN-H線為2.5V，CAN-L線為2.

52、5V時，邏輯值為0。四、背景知識854.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)2 CAN系統(tǒng)傳輸原理低速CAN電路簡圖及信號圖，常用于舒適性系統(tǒng)、車身系統(tǒng)等。低速CAN總線速率達(dá)到100kbit/s，沒有終端電阻低速CAN-H線和CAN-L線分離，即任一根數(shù)據(jù)線斷路，CAN總線工作不受影響。低速CAN電路簡圖及信號圖四、背景知識864.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)2 CAN系統(tǒng)傳輸原理信號圖與高速CAN有很大區(qū)別，CAN-H線的高電平為3.6V，低電平為0V；CAN-L線的高電平為5V，低電平為1.4V。兩者互為鏡像。CAN-H線為3.6V，CAN-L線為1.4V時，邏輯值為1；CAN-H線為OV，CAN-L線為S

53、V時，邏輯值為0。低速CAN電路簡圖及信號圖四、背景知識874.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)3 CAN總線系統(tǒng)元件功能和數(shù)據(jù)傳輸過程1.系統(tǒng)元件CAN總線系統(tǒng)元件組成：K線控制單元CAN構(gòu)件收發(fā)器等組成四、背景知識884.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)3 CAN總線系統(tǒng)元件功能和數(shù)據(jù)傳輸過程（1）K線K線用于在CAN總線系統(tǒng)自診斷時連接汽車故障檢測儀，屬于診斷用的通信線。（2）控制單元控制單元接收來自傳感器的信號，將其處理后再發(fā)送到執(zhí)行元件上?？刂茊卧械奈⒖刂破魃蠋в休斎溯敵龃鎯ζ骱统绦虼鎯ζ?。定期查詢控制單元接收到的傳感器值并按順序存人輸人存儲器。微控制器按事先編制好的程序來處理輸人值，處理后的結(jié)果存人

54、相應(yīng)的輸出存儲器內(nèi)，然后到達(dá)各個執(zhí)行元件。為了能夠處理CAN信息，各控制單元內(nèi)還有一個CAN存儲區(qū)，用于容納接收到的和要發(fā)送的信息。四、背景知識894.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)3 CAN總線系統(tǒng)元件功能和數(shù)據(jù)傳輸過程（3）CAN構(gòu)件 用于數(shù)據(jù)交換，它分為兩個區(qū)：一個是接收區(qū)，一個是發(fā)送區(qū)。CAN構(gòu)件迪過接收郵箱或發(fā)送郵箱與控制單元相連，其工作過程與郵局收發(fā)郵件的過程非常相似。CAN構(gòu)件一般集成在控制單元的微控制器芯片內(nèi)。1.系統(tǒng)元件四、背景知識904.2 CAN總線傳輸系統(tǒng)3 CAN總線系統(tǒng)元件功能和數(shù)據(jù)傳輸過程1.系統(tǒng)元件（4）收發(fā)器 收發(fā)器就是一個發(fā)送/接收放大器，在接收數(shù)據(jù)時，收發(fā)器把CA

55、N構(gòu)件連續(xù)的比特流（亦稱邏輯電平）轉(zhuǎn)換成電壓值（線路傳輸電平）；當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時，收發(fā)器把電壓值（線路傳輸電平）轉(zhuǎn)換成連續(xù)的比特流。線路傳輸電平非常適合在銅質(zhì)導(dǎo)線上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。收發(fā)器通過TX線（發(fā)送線）或RX線（接收線）與CAN構(gòu)件相連。RX線通過一個放大器直接與CAN總線相連，并總是在監(jiān)聽總線信號。四、背景知識914.3 LIN總線系統(tǒng)LIN是Local Interconnect Network的英文縮寫，是一種用于分布式袋子系統(tǒng)的新型低成本串行通訊網(wǎng)絡(luò)。LIN總線成本低、結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)控制單元功能更為合理的分配，提高性能。用途是傳輸開關(guān)設(shè)置狀態(tài)以及對開關(guān)變化響應(yīng)，通信事件是在百毫秒以上時間內(nèi)發(fā)生，而不像驅(qū)動系統(tǒng)等其他速度快得多的汽車應(yīng)用。LIN協(xié)議支持在單根線上進(jìn)行雙向通信，使用由RC振蕩器驅(qū)動的低成本微控制器，這樣可以省去晶體振蕩器或陶瓷振蕩器的成本。另外，此協(xié)議實(shí)際上是以時間和軟件上的代價換取硬件上成本的節(jié)約。目前，大量的車身