課題二汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析

課題二汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析第一頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理一、任務(wù)工作頁(yè)先由學(xué)生熟悉如下工作頁(yè)，了解本任務(wù)內(nèi)容。在學(xué)習(xí)該任務(wù)所涉及的知識(shí)后，在老師的指導(dǎo)下完成本任務(wù)，同時(shí)完成工作頁(yè)內(nèi)容的填寫二、任務(wù)所涉及的知識(shí)

(一)多路傳輸系統(tǒng)(SWS)的技術(shù)特征

1)模塊已成為以中央處理器為核心的數(shù)字化設(shè)備，彼此通過(guò)傳輸媒體(雙絞線、同軸電纜或光纖)以總線拓?fù)湎噙B，多路傳輸系統(tǒng)總線控制器可對(duì)總線上的多個(gè)操作站、傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等進(jìn)行數(shù)據(jù)存取。

2)具有可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、通信速率快、系統(tǒng)安全、造價(jià)低廉、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，如圖2-1一1所示。下一頁(yè)返回第二頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

3)數(shù)據(jù)總線的傳輸速率通常用比特率表示，比特率是每秒千位(bit/e)或每秒兆位(Mbit/s)。數(shù)據(jù)傳輸速率受幅寬影響，32位的數(shù)據(jù)傳輸量要比8位快4倍

4)互操作性。在遵守同一通信協(xié)議的前提下，可將不同廠家的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備產(chǎn)品統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需要的網(wǎng)絡(luò)

5)開放式互聯(lián)結(jié)構(gòu)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)相連，也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備與控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)或管理信息級(jí)網(wǎng)絡(luò)相連。

(二)多路傳輸系統(tǒng)的組成多路傳輸系統(tǒng)主要由模塊、數(shù)據(jù)總線、網(wǎng)絡(luò)、架構(gòu)、通信協(xié)議、網(wǎng)關(guān)等組成(圖2一1一2)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

1.模塊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)(中央處理器)。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)。

2.數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)，是模塊間運(yùn)行數(shù)據(jù)的通道，它的關(guān)鍵標(biāo)志是能支持雙向多節(jié)點(diǎn)、總線式的全數(shù)字通信，如果模塊可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，則這樣的數(shù)據(jù)總線就稱為雙向數(shù)據(jù)總線。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

3.網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)是為了實(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)總線和模塊當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)。

4.架構(gòu)架構(gòu)是信息高速公路的配置，其輸入和輸出端規(guī)定了了1‘么信息能進(jìn)和什么信息能出，如圖2-1-9所示。架構(gòu)通常包括一或兩條線路，采用雙線時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸是基于兩條線的電壓差。當(dāng)其中的一條線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，它對(duì)地有一個(gè)參考電壓。架構(gòu)要有特定的通信協(xié)議。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第五頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理衡量數(shù)據(jù)總線及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)劣的其他重要特征包括:1)能一起工作的模塊數(shù)量。2)可擴(kuò)展性3)互交信息的種類4)數(shù)據(jù)傳輸速度。5)可靠性或容錯(cuò)性—抗故障性及數(shù)據(jù)交換的穩(wěn)定與準(zhǔn)確性。6)經(jīng)濟(jì)性上一頁(yè)下一頁(yè)返回第六頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

5.通信協(xié)議通信協(xié)議規(guī)定信號(hào)在數(shù)據(jù)總線上的通信規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)要實(shí)現(xiàn)成功通信，必須接受相互識(shí)別、相互接受的約定和規(guī)則，建立通用的標(biāo)準(zhǔn)用于各ECU之間通信。通信協(xié)議的分類如下。

1)直接型:點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈路直接通信，無(wú)須經(jīng)中間信息處理的協(xié)議

2)間接型:通過(guò)轉(zhuǎn)接式通信網(wǎng)絡(luò)或兩個(gè)以上的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換的通信協(xié)議

3)結(jié)構(gòu)優(yōu)化型協(xié)議:按需要分成不同的層次，較低級(jí)別的功能在較低層次實(shí)現(xiàn)，同時(shí)它們又向較高層次的實(shí)體提供服務(wù)。它是各層次協(xié)議的復(fù)合上一頁(yè)下一頁(yè)返回第七頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

6.網(wǎng)關(guān)通常一輛車上配置了多種總線和網(wǎng)絡(luò)，所以必須用一種方法使它們達(dá)到共享和不產(chǎn)生協(xié)議間的沖突。例如，車門打開時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊也需要被喚醒為了使不同協(xié)議及速度的數(shù)據(jù)總線間實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸，必須要使用一種特殊功能的計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)就叫做網(wǎng)關(guān)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第八頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理(1)網(wǎng)關(guān)的作用

1)它可以把局域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成可以識(shí)別的OBDII診斷數(shù)據(jù)語(yǔ)言，方便診斷

2)它可以實(shí)現(xiàn)低速網(wǎng)絡(luò)和高速網(wǎng)絡(luò)的信息共享

3)與計(jì)算機(jī)中的網(wǎng)關(guān)作用是一樣的，負(fù)責(zé)接收和發(fā)送信息

4)激活和監(jiān)控局域網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)

5)實(shí)現(xiàn)車輛數(shù)據(jù)的同步性

6)對(duì)信息標(biāo)識(shí)符作翻澤。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第九頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

(2)網(wǎng)關(guān)的布置如果兩個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器是兩片獨(dú)立的芯片(圖2-1-11)，中央控制器(單片微型計(jì)算機(jī))作為網(wǎng)關(guān)，那么，CAN芯片就像靈巧的隨機(jī)存儲(chǔ)器被網(wǎng)關(guān)讀寫。一旦接收到信息，網(wǎng)關(guān)就執(zhí)行接收CAN芯片的外部讀操作，接著執(zhí)行轉(zhuǎn)換信息的邏輯指令，然后執(zhí)行外部寫操作，對(duì)第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)的CAN芯片作傳輸編程。

(3)常見(jiàn)的幾種網(wǎng)關(guān)

1)Bosch公司CAN1.2與CAN2.0之間的網(wǎng)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的CAN1.2版本支持標(biāo)準(zhǔn)的11位信息標(biāo)識(shí)符，而CAN2.0版本增加了信息標(biāo)識(shí)符，也就是說(shuō)，CAN2.0既支持標(biāo)準(zhǔn)的11位，也支持?jǐn)U展后的29位信息標(biāo)識(shí)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第十頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

2)SAE-J1939與J1980網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的網(wǎng)關(guān)

SAE汽車選用CAN2.0協(xié)議作為“C級(jí)”串行控制和通信網(wǎng)絡(luò)的推薦實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，又稱為SAEJ1939規(guī)范。CAN2.0的數(shù)據(jù)可達(dá)1Mbit/s。也就是說(shuō)，CAN2.0執(zhí)行相當(dāng)于SAE-C級(jí)的高速數(shù)據(jù)速率。

3)SAE-J1850B級(jí)通信速率的小客車，發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速器、ABS等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率偏低，為了提高通信速率以改善車輛的控制性能，又不讓車輛成本增加太多，就將原實(shí)施J1850的車輛增加一個(gè)網(wǎng)關(guān)(圖2-1-14)，并將網(wǎng)關(guān)前方的總線修改為CAN總線。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第十一頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

(三)多路傳輸原理汽車車載網(wǎng)絡(luò)多路傳輸技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)信道上同時(shí)傳輸多路信號(hào)，為了在接收端能夠?qū)⒉煌返男盘?hào)區(qū)分開來(lái)而互不干擾，必須使不同路的信號(hào)具有不同的特征。最常用的多路傳輸方式是頻分多址復(fù)用(FDMA)、時(shí)分多址復(fù)用(TDMA)等。1.頻分多址復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用就是在發(fā)送端利用不同頻率的載波將多路信號(hào)的頻譜調(diào)制到不同的頻段，以實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。頻分復(fù)用的多路信號(hào)在頻率上不會(huì)重疊，合并在一起通過(guò)一條信道傳輸，到達(dá)接收端后可以通過(guò)中心頻率不同的帶通濾波器彼此分離開來(lái)，如圖2-1-15所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

2.時(shí)分多址復(fù)用技術(shù)時(shí)分復(fù)用是建立在抽樣定理基礎(chǔ)上的。時(shí)分復(fù)用就是利用各路信號(hào)的抽樣值在時(shí)間上占據(jù)不同的時(shí)隙，來(lái)達(dá)到在同一信道中傳輸多路信號(hào)而互不干擾的一種方法，如圖2-1一16所示。

3.載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)技術(shù)載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)技術(shù)(CSMA/CD)是一種爭(zhēng)用型的介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議。它的工作原理是:發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽(tīng)信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，邊發(fā)送邊繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，若監(jiān)聽(tīng)到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，等待一段隨機(jī)時(shí)間，再重新嘗試

CSMA/CD控制規(guī)程的核心問(wèn)題:解決在公共通道上以廣播方式傳送數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題(主要是數(shù)據(jù)碰撞問(wèn)題)，控制過(guò)程包含四個(gè)處理內(nèi)容，即偵聽(tīng)、發(fā)送、檢測(cè)、沖突處理(見(jiàn)圖2-1一17和圖2-1一18)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

(四)多路傳輸系統(tǒng)的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議要解決系統(tǒng)優(yōu)先權(quán)問(wèn)題、靈活性問(wèn)題、可擴(kuò)展性問(wèn)題、診斷接口問(wèn)題、獨(dú)立性問(wèn)題、數(shù)據(jù)共享問(wèn)題等，十幾年來(lái)，已發(fā)展了幾代通信協(xié)議，較早的有SAE推出的用于重型車的基于串行總線的標(biāo)準(zhǔn)，如SAEJ1708,SAEJ1587,SAEJ1922，串行協(xié)議傳輸速率低、代碼定義麻煩，除在診斷系統(tǒng)有一些應(yīng)用外，基本被取代。迄今為止，汽車應(yīng)用的多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，較典型的有LIN,CAN,J1850,MOST,TTCAN,TTP,FlexRay,J2284等。上一頁(yè)返回第十四頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理一、任務(wù)工作頁(yè)先由學(xué)生熟悉如下工作頁(yè)，了解本任務(wù)內(nèi)容。在學(xué)習(xí)該任務(wù)所涉及的知識(shí)后，在老師的指導(dǎo)下完成本任務(wù)，同時(shí)完成工作頁(yè)內(nèi)容的填寫。二、任務(wù)所涉及的知識(shí)

(一)CAN總線多路傳輸系統(tǒng)

1.CAN總線簡(jiǎn)介

CAN總線是德國(guó)Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)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。它是一種多主總線，是一種雙線串行數(shù)據(jù)通信總線，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,下一頁(yè)返回第十五頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

2.CAN總線技術(shù)在汽車中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

(1)信息共享采用CAN總線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)各ECU之間的信息共享，減少不必要的線束和傳感器。例如，具有CAN總線接口的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，其他電器可共享其提供的轉(zhuǎn)速、水溫、機(jī)油壓力、機(jī)油溫度、油量瞬時(shí)流速等，這樣一方面可省去額外的水溫、油壓、油溫傳感器，另一方面可以將這些數(shù)據(jù)顯示在儀表上，便于駕駛員檢查發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，從而便于發(fā)動(dòng)機(jī)的保養(yǎng)維護(hù)。

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結(jié)構(gòu)與原理(2)減少線束新型電子通信產(chǎn)品的出現(xiàn)對(duì)汽車的綜合布線和信息的共享交互提出了更高的要求，傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)大多采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單一通信方式，相互之間少有聯(lián)系，這樣必然造成龐大的布線系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛采用傳統(tǒng)布線方法的高檔汽車中，其導(dǎo)線長(zhǎng)度可達(dá)2000m，電氣節(jié)點(diǎn)達(dá)1500個(gè)，而且該數(shù)字大約每10年增長(zhǎng)1倍這種傳統(tǒng)布線方法不能適應(yīng)汽車的發(fā)展。CAN總線可有效減少線束，節(jié)省空間。

(3)關(guān)聯(lián)控制在一定事故下，需要對(duì)各ECU進(jìn)行關(guān)聯(lián)控制，而這是傳統(tǒng)汽車控制方法難以完成的。CAN總線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多ECU的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)控制。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第十七頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

3.CAN數(shù)據(jù)總線傳輸系統(tǒng)的組成

CAN數(shù)據(jù)總線由一個(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)傳輸線外，其他元件都置于控制單元內(nèi)部，控制單元功能不變(圖2-2-3)。

4.CAN總線多路傳輸系統(tǒng)通信協(xié)議通信協(xié)議是車載網(wǎng)絡(luò)上各電控單元相互通信的充要條件，它是各電控單元必須遵守的共同規(guī)則，可以保證各電控單元能夠正常使用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信

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結(jié)構(gòu)與原理(1)通信協(xié)議的三要素

1)語(yǔ)法規(guī)定通信雙方“如何講”，即確定數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)碼型、信號(hào)電平等

2)語(yǔ)義規(guī)定通信雙方“講了什么”，即確定協(xié)議元素的類型，如規(guī)定通信雙方要發(fā)出了什么控制信息、執(zhí)行了什么動(dòng)作和返回了什么應(yīng)答等。

3)定時(shí)規(guī)則規(guī)定事件執(zhí)行的順序，即確定鏈路通信過(guò)程中通信狀態(tài)的變化，如規(guī)定正確的應(yīng)答關(guān)系、速度匹配等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第十九頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

(2)汽車網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)(ISO11898)ISO11898規(guī)定的CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2-2-9所示。該協(xié)議是包括ISO規(guī)定的OSI(開放系統(tǒng)互聯(lián))基本參考模型中的應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層及物理層的協(xié)議ISO/OSI模型與ISO11898規(guī)定的CAN總線協(xié)議對(duì)比如圖2-2-10所示。協(xié)議框架示意圖如圖2-2-11所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二十頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

5.CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程

CAN數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳輸原理在很大程度上類似于電話會(huì)議的方式。一個(gè)用戶(控制單元)向網(wǎng)絡(luò)中“說(shuō)出”數(shù)據(jù)，而其他用戶“收聽(tīng)”到這些數(shù)據(jù)一些控制單元認(rèn)為這些數(shù)據(jù)對(duì)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(huì)理會(huì)這些數(shù)據(jù)。故數(shù)據(jù)總線里的數(shù)據(jù)并沒(méi)有指定的接收者，而是被所有的控制單元接收及計(jì)算。每條數(shù)據(jù)的傳遞包括以下5個(gè)過(guò)程。

(1)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。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二十一頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

(2)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(hào)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)列是由一長(zhǎng)串二進(jìn)制(高電平與低電平)數(shù)字組成的(如(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)的控制單元成為接收器。

(4)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)控制單元對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，看是否是其功能所需。

(5)認(rèn)可數(shù)據(jù)如果所接收的數(shù)據(jù)是重要的，它將被認(rèn)可及處理，反之將被忽略上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

6.CAN總線的信息幀類型

CAN的信息幀類型有:數(shù)據(jù)幀(dateframe)、遠(yuǎn)程幀(remotoframe)、錯(cuò)誤幀(errorframe)和超載幀(overleadframe)。

(1)數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)由發(fā)送器至接收器。數(shù)據(jù)幀有7個(gè)不同的位域，如圖2-2-25、圖2-2-26所示。7個(gè)位域依次是:起始域、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、CRC(循環(huán)冗余)校驗(yàn)碼域、應(yīng)答(ACK)域和幀結(jié)束。各區(qū)域功能見(jiàn)表2-2-4上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

(2)遠(yuǎn)程幀遠(yuǎn)程幀用以請(qǐng)求總線上的相關(guān)單元發(fā)送具有相同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀。如圖2-2-27所示，遠(yuǎn)程幀由6個(gè)域構(gòu)成。與數(shù)據(jù)幀相比，RTR位為隱性，沒(méi)有數(shù)據(jù)域，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度編碼域可以是。0~8的任何值，這個(gè)值是遠(yuǎn)程幀請(qǐng)求發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度。當(dāng)具有相同仲裁域的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時(shí)發(fā)送時(shí)，由于數(shù)據(jù)幀的RTR為顯性，所以數(shù)據(jù)幀獲得仲裁，發(fā)送遠(yuǎn)程幀的節(jié)點(diǎn)可以直接接收數(shù)據(jù)。

(3)錯(cuò)誤幀一旦某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤就發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤幀。錯(cuò)誤幀由檢測(cè)出總線錯(cuò)誤的單元發(fā)送。任何單元檢測(cè)到總線錯(cuò)誤時(shí)就發(fā)送錯(cuò)誤幀。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二十四頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

(4)超載幀超載幀用于請(qǐng)求在下一個(gè)數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀到來(lái)之前加入延時(shí)。超載幀由一個(gè)J陀的CAN節(jié)點(diǎn)送出，以請(qǐng)求在前、后數(shù)據(jù)幀之間增加一個(gè)額外的延遲。如圖2-2-29所示，超載幀由兩個(gè)區(qū)域組成:超載標(biāo)志域及超載界定符域。下述三種狀態(tài)將導(dǎo)致超載幀發(fā)送。

1)接收方在接收一幀之前需要過(guò)多的時(shí)間處理當(dāng)前的數(shù)據(jù)(接收尚未準(zhǔn)備好);2)在幀空隙域檢測(cè)到顯性位信號(hào);3)如果CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤界定符或過(guò)載界定符的第8位采樣到一個(gè)顯性位節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送一個(gè)過(guò)載幀上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二十五頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

7.數(shù)據(jù)報(bào)告優(yōu)先權(quán)如果多個(gè)控制單元要同時(shí)發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，那么系統(tǒng)就必須決定哪一個(gè)單元首先進(jìn)行發(fā)送。具有最高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)首先發(fā)送。基于安全考慮，由ABS/EDL控制單元提供的數(shù)據(jù)比自動(dòng)變速控制單元提供的數(shù)據(jù)(駕駛舒適)更重要。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二十六頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理(二)LIN總線多路傳偷系統(tǒng)

1.LIN總線通信協(xié)議

LIN總線是基于SCI或UART數(shù)據(jù)格式，采用單主控制器、多從設(shè)備的模式，使用串行通信協(xié)議，可以有效地支持汽車上分布式機(jī)械電子節(jié)點(diǎn)的控制。LIN總線的主要優(yōu)點(diǎn)是降低材料及裝配成本，如連線從兩根減少到一根，振蕩器由陶瓷式改為電阻式;不需要改變?nèi)魏纹渌麖臋C(jī)節(jié)點(diǎn)的軟件或硬件就可以在網(wǎng)絡(luò)中方便地直接添加節(jié)點(diǎn);另外，它的抗干擾性強(qiáng)，主要應(yīng)用在精度誤差要求不是很苛刻的部件的控制上。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二十七頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理(1)LIN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

LIN的通信協(xié)議僅包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。其編碼方式為NRZ(notreturnzero)碼，電平分為隱性電平(+1)和顯性電平(+0)兩種。它支持單主一多從的總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主節(jié)點(diǎn)需要支持CAN協(xié)議或者J1850，同時(shí)具有SCI功能模塊或者ISO-9141物理接口;從節(jié)點(diǎn)只要具有SCI功能模塊或者IS09141物理接口即可。一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)數(shù)受標(biāo)識(shí)符長(zhǎng)度及總線物理特性的限制，實(shí)際應(yīng)用中不高于16個(gè)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的配置信息只包含在主節(jié)點(diǎn)中，從節(jié)點(diǎn)可以自由地接入或脫離網(wǎng)絡(luò)而不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)中的通信LIN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2-2-31所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二十八頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

(2)LIN規(guī)范概述

1)報(bào)文:在總線上發(fā)送的信息，每個(gè)報(bào)文幀都包括2,4或8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)以及3個(gè)字節(jié)的控制和安全信息?？偩€的通信都由主機(jī)任務(wù)發(fā)送，從機(jī)的任務(wù)則是發(fā)回?cái)?shù)據(jù)場(chǎng)和校驗(yàn)場(chǎng)。通過(guò)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。

2)信息路由:LIN系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)不使用有關(guān)系統(tǒng)配置的任何信息，除了單主機(jī)節(jié)點(diǎn)的命名。不需要改變?nèi)魏纹渌麖臋C(jī)節(jié)點(diǎn)的軟件或硬件就可以在LIN網(wǎng)絡(luò)中直接添加節(jié)點(diǎn)，報(bào)文的內(nèi)容由標(biāo)識(shí)符命名。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二十九頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

3)位速率:最大的波特率是20kbit/s，它是由單線傳輸介質(zhì)的EMI限制制定的。最小的波特率是1kbit/s，可以避免和實(shí)際應(yīng)用的超時(shí)周期沖突。

4)單主機(jī)—無(wú)仲裁:只有包含主機(jī)任務(wù)的控制器節(jié)點(diǎn)可以傳輸報(bào)頭，一個(gè)從機(jī)任務(wù)對(duì)這個(gè)報(bào)頭作出響應(yīng)。由于沒(méi)有仲裁的過(guò)程，如果多于一個(gè)從機(jī)響應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤

5)連接LIN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的最大數(shù)量不僅由標(biāo)識(shí)符的數(shù)量限制，也由總線的物理特征限制。一般網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量不應(yīng)超過(guò)16,LIN網(wǎng)絡(luò)中積累的電線長(zhǎng)度應(yīng)≤40m上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三十頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

(3)LIN的通信規(guī)則一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成，LIN網(wǎng)絡(luò)上的通信總是由主發(fā)送任務(wù)所發(fā)起。LIN總線有主一從傳輸或從一從傳輸兩種方法

1)主一從通信模式主一從通信模式將大部分調(diào)度操作轉(zhuǎn)移到主節(jié)點(diǎn)上，從而簡(jiǎn)化其他節(jié)點(diǎn)操作。因此，LIN從節(jié)點(diǎn)硬件大幅減少，甚至可能減少為單個(gè)狀態(tài)設(shè)備。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，由于主節(jié)點(diǎn)能夠同時(shí)與所有節(jié)點(diǎn)通信，信息和要求的ID數(shù)量都大大減少但是，這種通信方法速度緩慢。這時(shí)，LIN節(jié)點(diǎn)很難及時(shí)地接收和處理數(shù)據(jù)，并選擇性地將它傳輸給其他節(jié)點(diǎn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三十一頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

2)從一從通信模式從一從通信模式下，響應(yīng)“從任務(wù)”的是遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)。各個(gè)信息幀上的節(jié)點(diǎn)共用信息，從而極大地提高響應(yīng)速度。但是，從一從通信方法有很大的局限性:首先，各個(gè)從節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘源未知，因此從節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)時(shí)，數(shù)據(jù)可能發(fā)生漂移;其次，這種情況下，主節(jié)點(diǎn)不顯示從一從通信已經(jīng)失效。

(4)LIN總線報(bào)文傳輸

LIN總線是一主多從的通信機(jī)制，即允許一個(gè)主機(jī)任務(wù)和多個(gè)從機(jī)任務(wù)。主機(jī)任務(wù)位于主機(jī)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，負(fù)責(zé)報(bào)文的進(jìn)度表和發(fā)送報(bào)文頭，即向從機(jī)任務(wù)傳送同步和標(biāo)識(shí)符信息，并將從機(jī)任務(wù)的信息傳送到其他所有從機(jī)任務(wù)。從機(jī)任務(wù)位于所有的節(jié)點(diǎn)中，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文的響應(yīng)信息。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

2.LIN總線的應(yīng)用在汽車電子控制單元中，涉及汽車安全以及動(dòng)力的系統(tǒng)，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速箱、ABS安全氣囊等單元可采用CAN網(wǎng)絡(luò)控制方式，而對(duì)于小型系統(tǒng)，如電動(dòng)門窗、轉(zhuǎn)向盤、座椅、照明燈等單元，出于成本的考慮可以采用LIN網(wǎng)絡(luò)控制方式。圖2-2-34所示為整車CAN/LIN混合控制系統(tǒng)示意圖。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

(三)VAN總線多路傳輸系統(tǒng)

VAN(ve-hicleareanetwork)又稱車輛局域網(wǎng)，是現(xiàn)場(chǎng)總線的一種，由法國(guó)的雷諾汽車公司和標(biāo)致集團(tuán)聯(lián)合開發(fā)。VAN作為專門為汽車開發(fā)的總線，1994年成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。VAN通信介質(zhì)簡(jiǎn)單，位傳輸速率可達(dá)1Mbit/s(40m內(nèi))，按SAE的分類應(yīng)該屬于C類。

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(dòng)車窗、空調(diào)、自動(dòng)報(bào)警以及娛樂(lè)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。VAN標(biāo)準(zhǔn)特別考慮了嚴(yán)峻的環(huán)境溫度、電磁干擾和振動(dòng)因素，尤其適用于需要現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三十四頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理1.VAN總線分層描述

(1)VAN的物理層物理層負(fù)責(zé)通信連接、編碼和解碼、時(shí)鐘同步，以及根據(jù)MAC層的要求，添加、去除特殊符號(hào)(SOF,EOD,EOF)，使兩個(gè)MAC子層得以數(shù)據(jù)交換。

1)VAN位傳輸速率可達(dá)1Mbit/s，兩根數(shù)據(jù)線(數(shù)據(jù)線DATA和數(shù)據(jù)線DATAB采用雙絞線、同軸電纜或光纖均可)可以在一根線條件下工作，其電壓示意圖如圖2-2-37所示。其信號(hào)差動(dòng)發(fā)送，能夠獲得強(qiáng)大可靠的噪聲抗擾度與故障容差。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三十五頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

2)VAN采用E-Manchester(增強(qiáng)型Manchester)碼，通信速率最高可達(dá)1Mbit/s。如圖2-2-38所示，E-Manchester碼為3個(gè)NRZ碼(不歸零碼)，與一個(gè)Manchester碼作為一組，自同步，無(wú)須填充NRZ碼。除此之外，VAN還可以用脈沖波通信

(2)VAN的數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層定義了信息幀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、通信優(yōu)先權(quán)、通信格式、通信要求、總線仲裁以及錯(cuò)誤檢測(cè)及處理等為在總線上可靠地傳輸數(shù)據(jù)，要將數(shù)據(jù)打包成幀。幀即為組成一個(gè)完整消息的一系列數(shù)據(jù)位，分成幾個(gè)域，每個(gè)域包括了預(yù)定義類型的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)鏈路層包含介質(zhì)訪問(wèn)控制子層MAC和邏輯鏈路控制子層LLC。其中，MAC子層是VAN協(xié)議的核心，負(fù)責(zé)報(bào)文分幀、仲裁、應(yīng)答、錯(cuò)誤檢測(cè)和標(biāo)定，把接收到的報(bào)文提供給LLC子層，并接收來(lái)自LLC子層的報(bào)文，處理幀的封裝和解封裝。LLC子層負(fù)責(zé)報(bào)文濾波及錯(cuò)誤處理。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三十六頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

1)VAN的幀由SOF,ID,COM,DATA(遠(yuǎn)程幀無(wú))、FCS(CRC),EOD、ACK(可選)及EOF8部分組成，每幀之間有幀間距IFS2)幀內(nèi)應(yīng)答，即數(shù)據(jù)立即應(yīng)答幀的數(shù)據(jù)請(qǐng)求和數(shù)據(jù)應(yīng)答，“拼湊”為一幀

3)VAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息被分成不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)有權(quán)先發(fā)送數(shù)據(jù)。

4)VAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)(全幀逐位仲裁)。

5)VAN只需通過(guò)濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、全局廣播方式傳送數(shù)據(jù)。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三十七頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

6)VAN協(xié)議可使用介質(zhì)訪問(wèn)控制子層MAC檢查可能發(fā)生的以下5種錯(cuò)誤，即位錯(cuò)誤、代碼錯(cuò)誤、幀格式錯(cuò)誤、CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤、ACK錯(cuò)誤。

7)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，VAN如果發(fā)生錯(cuò)誤能自動(dòng)重試，重試次數(shù)由用戶設(shè)定。VAN能偵測(cè)通信線路短路和開路，當(dāng)兩條通信線中的一條通信線發(fā)生故障(短路或者開路)時(shí)，可以在降級(jí)模式下運(yùn)行，當(dāng)線路故障解除時(shí)，可自動(dòng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三十八頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理2.VAN總線數(shù)據(jù)傳輸(1)VAN的報(bào)文格式在總線中傳送的報(bào)文有兩種，一種是數(shù)據(jù)幀(RTR=0)，另一種是遠(yuǎn)程幀(即請(qǐng)求幀，RTR=1，無(wú)DATA域)，由8部分組成，如圖2-2-39所示(2)位仲裁當(dāng)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)(如圖2-2-42所示，有3個(gè)節(jié)點(diǎn)a,b,c)同時(shí)發(fā)送報(bào)文時(shí)，假設(shè)它們的報(bào)文標(biāo)識(shí)符(ID)前面幾位相同，節(jié)點(diǎn)a的報(bào)文標(biāo)識(shí)符最后兩位是O1,節(jié)點(diǎn)b的報(bào)文標(biāo)識(shí)符最后兩位是00，節(jié)點(diǎn)c的報(bào)文標(biāo)識(shí)符最后兩位是11。由于0(顯性位)優(yōu)先，而且仲裁從高位到低位，節(jié)點(diǎn)c的倒數(shù)第2位是1(隱性位)，首先被丟棄，退出竟?fàn)?。接下?lái)看節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)b的倒數(shù)第1位，節(jié)點(diǎn)a的倒數(shù)第1位是1，被丟棄，退出竟?fàn)?。上一?yè)下一頁(yè)返回第三十九頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

3.VAN總線的應(yīng)用

VAN總線的應(yīng)用形式主要有兩種，一種為單一VAN網(wǎng)絡(luò)，另一種為VAN-CAN混合網(wǎng)絡(luò)。神龍公司生產(chǎn)的愛(ài)麗舍、畢加索(1.6L,2.0L)和賽納車均采用了VAN多路傳輸系統(tǒng)。法國(guó)與中國(guó)合資生產(chǎn)的標(biāo)致、雷諾車上的電器全部都是以VAN的網(wǎng)絡(luò)形式連接的，包括音響主機(jī)、顯示屏、碟箱、空調(diào)、車速表以及氣囊等)。

(I)單一的VAN網(wǎng)絡(luò)最先開發(fā)的車載VAN舒適網(wǎng)主要用于汽車舒適性調(diào)節(jié)，比如空調(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、車燈等;主要應(yīng)用車型有賽納和畢加索，是純VAN總線的車型?，F(xiàn)在應(yīng)用的VAN多路傳輸系統(tǒng)中，使用BSI智能控制盒，即中央控制計(jì)算機(jī))對(duì)各功能單元進(jìn)行控制(圖2-2-43)，這樣既減少了對(duì)駕駛員本身素質(zhì)的依賴，又提高了駕駛和乘車的舒適性及安全性。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四十頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

(2)VAN-CAN混合網(wǎng)絡(luò)為了滿足對(duì)更多功能和更高舒適度的高級(jí)車輛的需要，市場(chǎng)上又出現(xiàn)了VAN-CAN雙網(wǎng)并存的轎車，其結(jié)構(gòu)如圖2-2-44所示。

(四)MOST總線多路傳輸系統(tǒng)

1.MOST總線介紹

MOST(mediaorientedsystemstransport)是指多媒體定向系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)，是專為在車輛中使用而開發(fā)的一種多媒體應(yīng)用通信技術(shù)。

MOST利用一根光纖，最多可以同時(shí)傳送15個(gè)頻道的CD質(zhì)量的非壓縮音頻數(shù)據(jù)。在一個(gè)局域網(wǎng)上，最多可以連接64個(gè)節(jié)點(diǎn)(裝置)。

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結(jié)構(gòu)與原理

MOST為多媒體時(shí)代的車載電子設(shè)備所必需的高速網(wǎng)絡(luò)，為遙控操作及集中管理的方法等提出了方案。MOST將成為汽車用多媒體設(shè)備所不可缺少的技術(shù)。2.MOST的特點(diǎn)MOST具有以下幾個(gè)特點(diǎn):1)保證低成本的條件下，達(dá)到24.8Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率2)無(wú)淪是否有主控計(jì)算機(jī)都可以工作3)使用塑料光纜(plasticopticalfiber,POF)優(yōu)化信息傳送質(zhì)量。4)支持聲音和壓縮圖像的實(shí)時(shí)處理上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理5)支持?jǐn)?shù)據(jù)的同步和異步傳輸6)發(fā)送/接收器嵌有虛擬網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)7)支持多種網(wǎng)絡(luò)連接方式8)提供MOST備標(biāo)準(zhǔn)9)方便簡(jiǎn)潔的應(yīng)用系統(tǒng)界面10)MOST總線不像CAN總線和I-Bus(儀表總線)那樣只傳輸控制數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)，它還能傳輸數(shù)字音頻信號(hào)和視頻信號(hào)圖形以及提供其他數(shù)據(jù)服務(wù)上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

3.MOST總線協(xié)議

(1)MOST數(shù)據(jù)的類型在MOST網(wǎng)絡(luò)中，傳輸?shù)男畔⒂型綌?shù)據(jù)、異步數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)三種類型這三類數(shù)據(jù)分別由一個(gè)信息幀的同步數(shù)據(jù)域、異步數(shù)據(jù)域和控制數(shù)據(jù)域傳送。同步數(shù)據(jù)域用于傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的訪問(wèn)采用分時(shí)多路復(fù)用(timedivisionmultiplexing,TDM)方式。在一個(gè)幀中異步傳輸用于傳送大塊的數(shù)據(jù)。異步數(shù)據(jù)以令牌環(huán)的方式訪問(wèn)，控制數(shù)據(jù)域傳輸媒體和其他數(shù)據(jù)，控制通道的協(xié)議采用載波監(jiān)聽(tīng)多路復(fù)用(carriersensemuccess,CSMA)訪問(wèn)方式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四十四頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

(2)MOST總線結(jié)構(gòu)和原理

1)MOST的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

MOST標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)模型如圖2-2-45所示。MOST網(wǎng)絡(luò)可以連接基于不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部實(shí)現(xiàn)技術(shù)的節(jié)點(diǎn)。它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是環(huán)形網(wǎng)或星形網(wǎng)或菊花鏈。MOST網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備分享不同的同步和異步數(shù)據(jù)傳輸通道，不同類型的數(shù)據(jù)具有不同的訪問(wèn)機(jī)制。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四十五頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理2)MOST設(shè)備連接到MOST上的任何應(yīng)用層部分都是MOST設(shè)備。因?yàn)镸OST設(shè)備是建立在MOST系統(tǒng)服務(wù)層上的，它可以應(yīng)用MOST網(wǎng)絡(luò)提供的信息訪問(wèn)功能以及位流傳送的同步頻道和數(shù)據(jù)報(bào)文異步傳送功能。它可以向系統(tǒng)中請(qǐng)用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送的帶寬，同時(shí)還可以以報(bào)文形式訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)和發(fā)送/接收控制數(shù)據(jù)。MOST網(wǎng)絡(luò)中，在網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的控制下，這些設(shè)備可以協(xié)同工作，它們之間可以同時(shí)傳送數(shù)據(jù)流，控制信息和數(shù)據(jù)報(bào)文。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四十六頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

3)多媒體網(wǎng)絡(luò)的原理多媒體網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基本特征是它不像CAN總線和I-Bu*儀表總線那樣，只傳輸控制數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)，除此之外一個(gè)多媒體網(wǎng)絡(luò)還能傳輸數(shù)字音頻信號(hào)和視頻信號(hào)圖形以及其他數(shù)據(jù)。其原理如圖2-2-48所示。4.MOST在汽車上的應(yīng)用

(1)MOST技術(shù)的產(chǎn)生

MOST技術(shù)由MOST組織來(lái)主持標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)格化工作。截至目前，已經(jīng)有15家國(guó)際性汽車廠商和70余家主要零配件生產(chǎn)廠商加盟該組織。為了推動(dòng)MOST技術(shù)向汽車以外的行業(yè)普及，MOST組織開始著手準(zhǔn)備開發(fā)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，并建立起與之相配套的組織機(jī)構(gòu)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四十七頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

(2)MOST技術(shù)優(yōu)勢(shì)在為數(shù)不多的幾個(gè)LAN標(biāo)準(zhǔn)中，MOST技術(shù)具備技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)和較高的實(shí)用性。特別值得一提的是其技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，與其他標(biāo)準(zhǔn)相比，在于這種通信標(biāo)準(zhǔn)是一種分流可能性很大的技術(shù)。主要通信標(biāo)準(zhǔn)大多數(shù)是以軟件包的形式傳輸?shù)?。為了?shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸聲音、動(dòng)畫，必須考慮各種方案為了調(diào)整時(shí)間，需要緩存、為管理軟件包傳輸追加信息，這樣就會(huì)出現(xiàn)緩存溢出的問(wèn)題，降低網(wǎng)絡(luò)的工作效率。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四十八頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理(3)MOST技術(shù)拓展應(yīng)用目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的MOST技術(shù)有MOST25,MOST50,第3代MOST150Mbit/s技術(shù)—SOMOST正在開發(fā)中。MOST150可以達(dá)到與MOST25塑料光纖同等的傳輸速率，不用增加物理層成本就可以提高通信速率。為了給不同數(shù)據(jù)類型提供最合適的傳輸通道，以往的技術(shù)都是通過(guò)分配同步頻段、非同步頻段、控制頻段等3個(gè)邏輯頻段來(lái)實(shí)現(xiàn)，而MOST150在此基礎(chǔ)上又增加了兩個(gè)頻段:一個(gè)是同步叢發(fā)頻段，與MOST網(wǎng)絡(luò)相比，它是一種更容易進(jìn)行非同步分流傳輸、更適合傳輸MPEG格式圖像的方式;另一個(gè)是可以通過(guò)MAC地址進(jìn)行通信的以太網(wǎng)頻段，這一頻段可以當(dāng)作以太網(wǎng)使用，輕松處理TCP/IP協(xié)議上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四十九頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理(五)FlexRay總線多路傳偷系統(tǒng)1.FlexRay協(xié)議及其容錯(cuò)機(jī)制

FlexRay網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以有4種形式，即總線式、星形式、星形一總線混合式及多個(gè)星形串接式。FlexRay的總線根據(jù)需要可以連接多個(gè)乃至很多節(jié)點(diǎn)。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)，根據(jù)應(yīng)用的確定性和容錯(cuò)要求，F(xiàn)lexRay模塊均包括實(shí)施FlexRay協(xié)議所需的所有組件。

1)寄存器模塊。它包含控制寄存器，用于配置FlexRay設(shè)備，還包括狀態(tài)寄存器，用于讀取當(dāng)前的協(xié)議狀態(tài)信息。

2)信息緩沖器接口。CPU中使用該接口，以接收和傳輸數(shù)據(jù)，包括寄存器塊生成的數(shù)據(jù)。

3)協(xié)議狀態(tài)機(jī)。通信控制器的核心，它執(zhí)行整個(gè)協(xié)議邏輯，如信息處理、建立通信周期、啟動(dòng)和錯(cuò)誤處理

4)定時(shí)單元負(fù)責(zé)定時(shí)控制。它包括支持分布式時(shí)鐘的同步。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第五十頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

5)循環(huán)冗余碼校驗(yàn)CRC單元。在信息傳輸和接收過(guò)程中，生成和檢驗(yàn)每個(gè)數(shù)據(jù)幀的校驗(yàn)和。

6)接收和傳輸單元。每個(gè)通道一個(gè)

2.FlexRay線控制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程高級(jí)底盤控制是FlexRay推動(dòng)新技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的最好應(yīng)用。如今，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)在大量車輛上得到普及，但是車輛穩(wěn)定性控制仍然是一個(gè)復(fù)雜、費(fèi)用高昂的難題。隨著基于FlexRay網(wǎng)絡(luò)控制的線控制動(dòng)技術(shù)的出現(xiàn)，車輛穩(wěn)定性控制的主要組件將向更輕、更快、更簡(jiǎn)單、效率更高的方向發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)高級(jí)車輛的穩(wěn)定性控制。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第五十一頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理線控制動(dòng)技術(shù)〔亦稱電子機(jī)械制動(dòng)(EMB)〕可以消除制動(dòng)液和液壓管路的困擾。單獨(dú)的高性能電機(jī)在每個(gè)車輪上產(chǎn)生制動(dòng)力，制動(dòng)由ECU控制，并由電子踏板模塊發(fā)出的信號(hào)執(zhí)行。FlexRay提供通信協(xié)議，支持整個(gè)系統(tǒng)的高速信息傳送，F(xiàn)lexRay的容錯(cuò)功能保證了線控制動(dòng)系統(tǒng)的絕對(duì)可靠性。(六)藍(lán)牙技術(shù)原理與應(yīng)用上一頁(yè)下一頁(yè)返回第五十二頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

1.藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)藍(lán)牙技術(shù)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容是建立通用的無(wú)線通信空中接口及其控制軟件的公開標(biāo)準(zhǔn)，使通信和計(jì)算機(jī)進(jìn)一步結(jié)合，使不同廠家生產(chǎn)的儀器便攜式設(shè)備，如車載電話移動(dòng)電話、手提計(jì)算機(jī)等，在沒(méi)有電線或電纜連接的情況下，能在近距離內(nèi)具有互相通信、相互操作的性能。藍(lán)牙技術(shù)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，其基本網(wǎng)絡(luò)組成是皮可網(wǎng)(piconet)，通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)連接在一起的所有儀器就是一個(gè)皮可網(wǎng)。由于具有藍(lán)牙技術(shù)的電子模塊尺寸較小，能夠安裝在小型電子儀器中，具備發(fā)射器和接收器功能，一旦具有藍(lán)牙技術(shù)的兩個(gè)儀器相遇，便會(huì)自動(dòng)建立通信聯(lián)系，同時(shí)構(gòu)成皮可網(wǎng)，此間不需要用戶介入。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第五十三頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理一個(gè)皮可網(wǎng)最多可以為8個(gè)活躍的藍(lán)牙技術(shù)儀器提供地址，也可以最多同時(shí)排列256個(gè)非活躍的藍(lán)牙技術(shù)儀器。皮可網(wǎng)中需要有一個(gè)核心部件—指令器，由指令器構(gòu)造皮可網(wǎng)，其他的儀器需要與指令器適配同步，只有從指令器得到數(shù)據(jù)包的儀器才允許作出應(yīng)答，這樣在構(gòu)造皮可網(wǎng)時(shí)就不會(huì)混亂。奧迪A8轎車的電話/電子通信系統(tǒng)控制單元就是蔽牙技術(shù)的指令器。

2.藍(lán)牙技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)為了使藍(lán)牙技術(shù)在汽車中真正具有吸引力，必須能夠在標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙MAC(數(shù)據(jù)鏈路層)與用戶訂制的MAC層之間切換。用戶訂制的z/m層主要是為了獲得更好的實(shí)時(shí)性，并簡(jiǎn)化避免竊聽(tīng)和其他藍(lán)牙站的干涉，主要的時(shí)間要求是:以1000~5000bit/s的速率交換CAN信息，如對(duì)10~20bit/s長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包，需要75kbit/s的速率和5~10ms的轉(zhuǎn)換時(shí)間。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第五十四頁(yè)，共八十五頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)與原理

3.藍(lán)牙技術(shù)在汽車上的應(yīng)用

(1)藍(lán)牙技術(shù)在汽車上的應(yīng)用場(chǎng)合藍(lán)牙技術(shù)在汽車上服務(wù)的場(chǎng)合如下:1)當(dāng)汽車進(jìn)入服務(wù)站時(shí)，它的藍(lán)牙站與服務(wù)站主計(jì)算機(jī)建立連接，它和汽車計(jì)算機(jī)通過(guò)蜂窩電話系統(tǒng)交換信息;2)服務(wù)站主計(jì)算機(jī)提醒服務(wù)人員分配任務(wù)，同時(shí)他的計(jì)算機(jī)與汽車建立連接，并下載一些需要的信息;3)服務(wù)人員在