汽車總線概述

汽車總線系統(tǒng)原理與檢修車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡(jiǎn)介參考資料： 《車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理與檢修》

于萬(wàn)海

《汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢修》

李雷

人民郵電出版社

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 《局域網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)訓(xùn)》

張浦生科學(xué)出版社車上線束的變化線束變化的影響⑴整個(gè)汽車的布線將十分復(fù)雜，顯得很凌亂，一根線束包裹著幾十根導(dǎo)線的現(xiàn)象很普遍。⑵占用空間，使得在有限的汽車空間內(nèi)布線越來(lái)越困難，限制了功能的擴(kuò)展。⑶增加的復(fù)雜電路也降低了汽車的可靠性，另外，一般情況下線束都裝在縱梁下等看不到的地方，一旦線束中出了問(wèn)題，查找相當(dāng)麻煩，增加了維修的難度。⑷增加油耗，在一些高級(jí)轎車上，導(dǎo)線的質(zhì)量占到整車質(zhì)量的4％左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)線質(zhì)量每增加50kg，油耗會(huì)增加0.2L/100km。⑸

電控單元并不是僅僅與負(fù)載設(shè)備簡(jiǎn)單地連接，更多的是與外圍設(shè)備及其他電控單元進(jìn)行信息交流，并經(jīng)過(guò)復(fù)雜的控制運(yùn)算，發(fā)出控制指令，按傳統(tǒng)的連接方式，線束成本較高。傳統(tǒng)信息傳輸方式我問(wèn)？1．當(dāng)信號(hào)不斷增加會(huì)有什么情況發(fā)生？2．當(dāng)設(shè)備不斷增加會(huì)有什么情況發(fā)生？總線傳輸?shù)姆绞紸1A2A3A4B2C1B1提供的信息接收的信息設(shè)備AB1B2B3A1C2A2提供的信息接收的信息C1C2B1B2A2提供的信息接收的信息設(shè)備C設(shè)備B多路傳輸方案；所有的信息用一根總線計(jì)算控制器A計(jì)算控制器B計(jì)算控制器C計(jì)算控制器D計(jì)算控制器E

總線并行通信與串行通信數(shù)字信號(hào)(Digital)平行信號(hào)(Parallel)

4x1bit

1x4bit

4x1bit

4x1bit配線優(yōu)勢(shì)左轉(zhuǎn)向信號(hào)右轉(zhuǎn)向信號(hào)

A42001J285M1M4

M2M3J519

XJ527舒適系統(tǒng)CANbusE158DPE1E2M1M4M2M3XJ21858ri58ri5858le

58le5858ri58lePDPS58

SS

A4Predecessor例如：停車燈最多45根配線9個(gè)插頭60種配線變化最多17根配線2個(gè)插頭2種配線變化總線傳輸?shù)男蜗蟊扔鲗?duì)傳輸總線的要求⑴可靠性高：傳輸故障（無(wú)論是由內(nèi)部還是外部引起的）應(yīng)能準(zhǔn)確識(shí)別出來(lái)。⑵使用方便：如果某一控制單元出現(xiàn)故障，其余系統(tǒng)應(yīng)盡可能保持原有功能，以便進(jìn)行信息交換。⑶數(shù)據(jù)密度大：所有控制單元在任一瞬時(shí)的信息狀態(tài)均相同，這樣就使得兩控制單元之間不會(huì)有數(shù)據(jù)偏差。如果系統(tǒng)的某一處有故障，那么總線上所有連接的元件都會(huì)得到通知。⑷數(shù)據(jù)傳輸快：連成網(wǎng)絡(luò)的各元件之間的數(shù)據(jù)交換速率必須很快，這樣才能滿足實(shí)時(shí)要求。車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.早在1968年，艾塞庫(kù)斯就提出了利用單線多路傳輸信號(hào)的構(gòu)想。2.從1980年起，汽車內(nèi)開(kāi)始裝用車載網(wǎng)絡(luò)。3.在1983年，豐田公司在世紀(jì)牌汽車上采用了應(yīng)用光纜的車門控制系統(tǒng)。4.從1986年起，在車身系統(tǒng)上裝用了銅線傳輸媒介的網(wǎng)絡(luò)，并在日產(chǎn)和通用公司汽車的控制系統(tǒng)中獲得應(yīng)用。5.80年代末，博世公司和英特爾公司研制了專門用于汽車電氣系統(tǒng)的總線——控制器局域網(wǎng)（ControllerAreaNetwork）規(guī)范，簡(jiǎn)稱CAN。6.接著，美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）提出了J1850通訊協(xié)議規(guī)范。7.90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。8.隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，歐洲提出了控制系統(tǒng)的新協(xié)議TTP（TimeTriggeredProtocol）。9.隨著汽車信息系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸信息量的要求不斷提高，先后提出了D2B協(xié)議和MOST協(xié)議。10.2000年后，隨著車載網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步細(xì)分，低端LIN網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生。術(shù)語(yǔ)介紹1．局域網(wǎng)局域網(wǎng)是在一個(gè)有限區(qū)域內(nèi)連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱局域網(wǎng)。一般這個(gè)區(qū)域具有特定的職能，通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的資源共享和信息通信。連接到網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以是計(jì)算機(jī)、基于微處理器的應(yīng)用系統(tǒng)或控制裝置。局域網(wǎng)一般的數(shù)據(jù)傳輸速度在105Kbit/s范圍內(nèi)，傳輸距離在250m范圍內(nèi)，誤碼率低。汽車上的總線傳輸系統(tǒng)（車載網(wǎng)絡(luò)）是一種局域網(wǎng)。2．?dāng)?shù)據(jù)總線模塊間運(yùn)行數(shù)據(jù)的通道，即所謂的信息高速公路,如果模塊可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，則這樣的數(shù)據(jù)總線就稱之為雙向數(shù)據(jù)總線。汽車上的信息高速公路實(shí)際是一條導(dǎo)線或兩條導(dǎo)線。各汽車制造商一直在設(shè)計(jì)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，就是非專用的。但事實(shí)上，正如你將了解到的、可能都是專用的數(shù)據(jù)總線。3．模塊/節(jié)點(diǎn)

模塊是一種電子裝置。簡(jiǎn)單一點(diǎn)的如溫度和壓力傳感器，復(fù)雜的如計(jì)算機(jī)(微處理器)。傳感器是一個(gè)模塊裝置，根據(jù)溫度和壓力的不同產(chǎn)生不同的電壓信號(hào)。這些電壓信號(hào)在計(jì)算機(jī)(一種數(shù)字裝置)的輸入接口被轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。在計(jì)算機(jī)多路傳輸系統(tǒng)中的控制單元模塊被稱為節(jié)點(diǎn)。4．局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所謂拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（topology）就是網(wǎng)絡(luò)的物理連接方式。局域網(wǎng)的常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有三種：星型、環(huán)型、總線型。⑴星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)⑵環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)⑶總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)5．鏈路（傳輸媒體）鏈路指網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)拿襟w，分為有線和無(wú)線兩種類型，目前車上使用的大多數(shù)都是有線網(wǎng)絡(luò)，通常用于局域網(wǎng)的傳輸媒體有：雙絞線、同軸電纜和光纖。

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，非常適合汽車網(wǎng)絡(luò)的情況，也是汽車網(wǎng)絡(luò)使用最多的傳輸媒體。

同軸電纜可以滿足較高性能的傳輸要求，連接較多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，跨越更大的距離。

光纖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)上，特別在一些要求傳輸速度高的車上網(wǎng)絡(luò)（如車上信息與多媒體網(wǎng)絡(luò)）上有很好的應(yīng)用前景。但受到成本和技術(shù)的限制，現(xiàn)在使用的并不多。6．?dāng)?shù)據(jù)幀為了可靠的傳輸數(shù)據(jù)，通常將原始數(shù)據(jù)分割成一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)單元，數(shù)據(jù)單元即稱為數(shù)據(jù)幀。一幀數(shù)據(jù)內(nèi)應(yīng)包括同步信號(hào)（起始與終止）、錯(cuò)誤控制、流量控制、控制信息、數(shù)據(jù)信息、尋址等信息。開(kāi)始鑒別通訊信息檢查Ack.結(jié)束幀格式7．傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議也稱通信協(xié)議，是控制通信實(shí)體間有效完成信息交換的一組約定和規(guī)則。換句話說(shuō)，要想交流成功，通信雙方必須“說(shuō)同樣的語(yǔ)言”（如相同的語(yǔ)法規(guī)則和語(yǔ)速等）。⑴協(xié)議的三要素1）語(yǔ)法：確定通信雙方之間“如何講”，即通信信息幀的格式。2）語(yǔ)義：確定通信雙方之間“講什么”，即通信信息幀的數(shù)據(jù)和控制信息。3）定時(shí)規(guī)則：確定事件傳輸?shù)捻樞蛞约八俣绕ヅ洹?．傳輸仲裁——交警

當(dāng)出現(xiàn)數(shù)個(gè)使用者同時(shí)申請(qǐng)利用總線發(fā)送信息時(shí)，用于避免發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的機(jī)構(gòu)。仲裁可保證信息按其重要程度來(lái)發(fā)送。訊息應(yīng)答訊息應(yīng)答9．比特率

比特率是指每秒傳送的比特(bit)數(shù)。單位為bps(BitPerSecond)，比特率越高，單位時(shí)間傳送的數(shù)據(jù)量（位數(shù)）越大。Ut1sBit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7Bit8傳輸速率傳輸速率=1秒中的傳輸字位數(shù)單位：波特/Baud(Bd)，根據(jù)無(wú)線電工程師JeanBaudot命名，1845-1903在汽車上的傳輸率：9600Bd-22000000Bd10.電磁兼容EMC(ElectromagneticCompatibility)設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。電磁兼容應(yīng)包括兩方面的內(nèi)容。一方面指設(shè)備不受