車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用課件

汽車車載網(wǎng)絡(luò)

技術(shù)與應(yīng)用

第一章《概述》2023/8/221

汽車車載網(wǎng)絡(luò)

技術(shù)與應(yīng)用

第一章《概述》2023/8/1汽車電子技術(shù)發(fā)展歷程(1)七十年代引入集成電路.(2)八十年代引入微處理器.(3)九十年代引入網(wǎng)絡(luò)技術(shù).三個(gè)階段是汽車電子技術(shù)發(fā)展的三個(gè)里程碑;2023/8/2221汽車電子技術(shù)發(fā)展歷程(1)七十年代引入集成電路.20232汽車上為什么需要發(fā)展網(wǎng)絡(luò)技術(shù)直接原因:汽車產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)帶來的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)需求。

間接原因:技術(shù)發(fā)展達(dá)到一定高度提供可能性。

集成電路:只改變產(chǎn)品的體積,工作速度,性能可靠

性;微處理器:使產(chǎn)品體現(xiàn)出智能特征;網(wǎng)絡(luò)技術(shù):解決由于汽車上大量應(yīng)用電子裝置帶

來的問題-------------------

汽車電子電器數(shù)量過多，系統(tǒng)過大、冗余度高、成本增加、技術(shù)效益低下。

具體說明:（1）（2）（3）（4）2023/8/2232汽車上為什么需要發(fā)展網(wǎng)絡(luò)技術(shù)直接原因:汽車產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)帶來（1）Volvo汽車線束長(zhǎng)度的增加線束的增加不但占據(jù)了車內(nèi)的有效空間，增加了裝配和維修的難度，提高了整車成本，而且妨礙了整車可靠性的提高。2023/8/224線束的增加不但占據(jù)了車內(nèi)的有效空間，增加了裝（2）2001-2004年中國(guó)汽車電子應(yīng)用比例與全球平均水平情況對(duì)比2001年2002年2003年2004全球平均每輛新車汽車電子支出（美元）1800185420252123全球每輛新車平均汽車電子應(yīng)用比例23.10%23.9%26.2%27.5%全球每輛新車平均汽車電子應(yīng)用比例的增長(zhǎng)速度3.5%9.6%5.0%中國(guó)平均每輛新車汽車電子支出（美元）7547908851024中國(guó)每輛新車平均汽車電子應(yīng)用比例3.40%4.2%4.8%5.8%中國(guó)每輛新車平均汽車電子應(yīng)用比例的增長(zhǎng)速度23.5%14.3%20.8%2023/8/225（2）2001-2004年中國(guó)汽車電子應(yīng)用比例與全球平均水平（3）線束重量變化：

2003年6月在南京菲亞特下線的“派力奧·周末風(fēng)”，車載網(wǎng)絡(luò)將前照燈照明、前/后窗自動(dòng)玻璃清洗控制、轉(zhuǎn)向燈控制、后風(fēng)窗雨刮器、內(nèi)部照明系統(tǒng)、單點(diǎn)觸電動(dòng)窗自動(dòng)升降、電子防盜系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)連為一體。由于采用了汽車整體車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而減少了23%的線束。

2023/8/226（3）線束重量變化：2023/8/36目前，在汽車上應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸形式有兩種：形式1（傳統(tǒng)方式—不是網(wǎng)絡(luò)傳遞）每項(xiàng)信息均通過各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)線進(jìn)行交換（4）數(shù)據(jù)傳遞的形式2023/8/227目前，在汽車上應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸形式有兩種：（4）數(shù)據(jù)傳遞的形式發(fā)動(dòng)機(jī)

ECU變速器

ECUABS--

ECUSRS—

ECU傳統(tǒng)式信息傳遞2023/8/228發(fā)動(dòng)機(jī)

ECU變速器

ECUABS--

ECUSRS—

EC圖1傳統(tǒng)式信息傳遞在該例中，共需要5條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞也就是說，每項(xiàng)信息都需要一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)線2023/8/229圖1傳統(tǒng)式信息傳遞在該例中，共需要5條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳圖2傳統(tǒng)式信息傳遞無CAN總線：車門控制單元完成其全部控制功能需要：45根線和9個(gè)插頭withoutCAN2023/8/2210圖2傳統(tǒng)式信息傳遞無CAN總線：車門控制單元完成其全部隨著汽車控制系統(tǒng)越來越復(fù)雜，所需傳輸?shù)男畔⒘恳苍絹碓酱?/p>

因此數(shù)據(jù)線數(shù)量、控制單元數(shù)和控制單元的端口也會(huì)相應(yīng)增加

所以傳統(tǒng)式數(shù)據(jù)傳遞形式只適用于有限信息量的數(shù)據(jù)交換和傳輸2023/8/2211隨著汽車控制系統(tǒng)越來越復(fù)雜，所需傳輸?shù)男畔⒘恳苍絹碓酱?/p>

20各控制單元之間的所有信息都通過兩根數(shù)據(jù)線進(jìn)行交換——CAN數(shù)據(jù)總線形式2—網(wǎng)絡(luò)傳輸2023/8/2212各控制單元之間的所有信息都通過兩形式2—網(wǎng)絡(luò)傳輸2023/8圖4網(wǎng)絡(luò)信息傳遞22023/8/2213圖4網(wǎng)絡(luò)信息傳遞22023/8/313圖5網(wǎng)絡(luò)信息傳遞3利用CAN總線：車門控制單元完成其全部控制功能只需：最多17根線，2個(gè)插頭即可Dataexchange

withCANdatabus(lowspeedCAN)

(2datawires)withCAN2023/8/2214圖5網(wǎng)絡(luò)信息傳遞3利用CAN總線：車門控制單元完成其顯然二十一世紀(jì)的汽車電子技術(shù)將是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的世紀(jì)。2023/8/2215顯然二十一世紀(jì)的汽車電子技術(shù)將是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的世紀(jì)。2023/83汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡(jiǎn)介常見汽車車載網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)年份、采用廠家與發(fā)表年份：

2023/8/22163汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡(jiǎn)介常見汽車車載網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)年份、采用廠主要汽車車載局域網(wǎng)的基本情況：2023/8/2217主要汽車車載局域網(wǎng)的基本情況：2023/8/317幾種車載網(wǎng)絡(luò)的成本比例及通信速度比較2023/8/2218幾種車載網(wǎng)絡(luò)的成本比例及通信速度比較2023/8/318汽車車載網(wǎng)絡(luò)的分類A類：面向執(zhí)行器、傳感器的低速網(wǎng)絡(luò)B類：面向模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)C類：面向多路、實(shí)時(shí)閉環(huán)的高速網(wǎng)絡(luò)D類：面向信息、多媒體系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)E類：面向乘員的安全系統(tǒng)分類依據(jù)：功能和速率2023/8/2219汽車車載網(wǎng)絡(luò)的分類A類：面向執(zhí)行器、傳感器的低速網(wǎng)絡(luò)分類依據(jù)車載網(wǎng)絡(luò)傳輸速度：2023/8/2220車載網(wǎng)絡(luò)傳輸速度：2023/8/320典型的現(xiàn)代汽車車載網(wǎng)絡(luò)2023/8/2221典型的現(xiàn)代汽車車載網(wǎng)絡(luò)2023/8/321VehicleLAN（車載局域網(wǎng)）2023/8/2222VehicleLAN（車載局域網(wǎng)）2023/8/322A類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)A類網(wǎng)絡(luò)主要面向傳感器、執(zhí)行器控制；位速率一般小于10Kbps；適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合，主要應(yīng)用于電動(dòng)門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制。2023/8/2223A類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)A類網(wǎng)絡(luò)主要面向傳感器、執(zhí)行器控制；202名稱主要用戶主要應(yīng)用場(chǎng)合注釋UARTGM多種場(chǎng)合正被逐步淘汰SinebusGMAudio/LIN許多廠商智能連接器和傳感器由LIN協(xié)會(huì)開發(fā)I2CRenaultHVAC極少使用CCDChryslerHVAC，Audio等正被逐步淘汰ACPFordAudio/BEANToyota車身控制/J1708/J1587/J1922T&B多種場(chǎng)合正被逐步淘汰現(xiàn)有A類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其應(yīng)用情況2023/8/2224名稱主要用戶主要應(yīng)用場(chǎng)合注釋UARTGM多種場(chǎng)合正被逐步淘汰A類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之LIN協(xié)議能提高汽車上分層、多路復(fù)用網(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；預(yù)計(jì)到2003年，全世界新生產(chǎn)的汽車平均每輛會(huì)有3~10個(gè)LIN節(jié)點(diǎn)。2023/8/2225A類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之LIN協(xié)議能提高汽車上分層、多路復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的性能A類網(wǎng)絡(luò)的主流協(xié)議根據(jù)這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議目前發(fā)展和使用的狀況，不難得出結(jié)論，將來A類網(wǎng)的主流協(xié)議將是LIN。盡管LIN目前正處于發(fā)展階段，但是它已經(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，它有望成為A類網(wǎng)絡(luò)的世界標(biāo)準(zhǔn)。2023/8/2226A類網(wǎng)絡(luò)的主流協(xié)議根據(jù)這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議目前發(fā)展和使用的狀況，不難LIN協(xié)議的軟硬件支持目前，Motorola是全球最主要的LIN協(xié)議芯片及其相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序提供商，提供硬件開發(fā)工具及相應(yīng)的軟件包、LIN物理層接口等。2023/8/2227LIN協(xié)議的軟硬件支持目前，Motorola是全球最車身控制A類網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)圖2023/8/2228車身控制A類網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)圖2023/8/328圖2023/8/2229圖2023/8/329B類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)B類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要面向獨(dú)立模塊間的數(shù)據(jù)共享，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合，以減少冗余的電子部件；位速率一般在10~125Kbps；主要應(yīng)用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示等方面的控制。2023/8/2230B類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)B類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要面向獨(dú)立模塊間的數(shù)據(jù)共享，現(xiàn)有B類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其應(yīng)用情況名稱主要用戶應(yīng)用場(chǎng)合注釋GMLAN(SWC)GM多種場(chǎng)合GM是唯一用戶ISO11898-3(Fault-TolCAN)歐洲多種場(chǎng)合也稱容錯(cuò)CANJ2248GM,Ford,DC多種場(chǎng)合基于ISO11898VANRenault&PSA控制應(yīng)用基于ISO11519-3J1850GM,Ford,Chrysler多種場(chǎng)合有VPM，PWM兩種調(diào)制方式2023/8/2231現(xiàn)有B類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其應(yīng)用情況名稱主要用戶應(yīng)用場(chǎng)合注釋GMLAISO11898-3、VAN、J1850性能比較比較內(nèi)容ISO11898-3VANSAEJ1850應(yīng)用場(chǎng)合控制、診斷控制、診斷通用、診斷傳輸介質(zhì)雙絞線雙絞線、扁平線單線雙絞線位編碼方式NRZManchesterVPWPWM介質(zhì)訪問方式競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)位速率10K~1Mbps125Kbps10.4Kbps41.6Kbps數(shù)據(jù)長(zhǎng)度0~8個(gè)字節(jié)28個(gè)字節(jié)0~8個(gè)字節(jié)節(jié)點(diǎn)成本中低低2023/8/2232ISO11898-3、VAN、J1850性能比較比較內(nèi)B類網(wǎng)絡(luò)的主流協(xié)議過去十年間，CAN(ISO11898-3);SAEJ1850以及VAN(VehicleAreaNetwork)在車身網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，目前及未來的B類網(wǎng)絡(luò)主流協(xié)議將是：CAN(ISO11898-3)中國(guó)2023/8/2233B類網(wǎng)絡(luò)的主流協(xié)議過去十年間，CAN(ISOC類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)主要面向高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路控制多路傳輸網(wǎng)；位速率可達(dá)1Mbps，X-By-Wire系統(tǒng)傳輸速率可達(dá)10Mbps以上；主要用于動(dòng)力系統(tǒng)等對(duì)實(shí)時(shí)控制及可靠性要求較高的場(chǎng)合。2023/8/2234C類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)主要面向高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路控制多路傳C類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及應(yīng)用情況名稱主要用戶應(yīng)用場(chǎng)合注釋ISO11898-2(高速CAN)GM，歐洲實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合TTPTM/CTTTech實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合(X-By-Wire)最初由Vienna技術(shù)大學(xué)制定FlexRayBMW,Motorola,DaimlerChrysler實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合(X-By-Wire)/2023/8/2235C類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及應(yīng)用情況名稱主要用戶應(yīng)用場(chǎng)合注釋ISO1189ISO11898-2、TTPTM/C、FlexRay性能比較比較內(nèi)容ISO11898-2FlexRayTTPTM/C應(yīng)用場(chǎng)合汽車，自動(dòng)化領(lǐng)域，航空x-by-wire對(duì)實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格的系統(tǒng)(x-by-wire)消息傳輸異步異步或同步同步位編碼方式NRZNRZ頻率調(diào)制介質(zhì)訪問方式CSMA/CRTDMA和FTDMATDMA最大波特率1Mbps10Mbps25Mbps每幀的數(shù)據(jù)字節(jié)0~80~2460~2362023/8/2236ISO11898-2、TTPTM/C、FlexRay性X-by-Wire系統(tǒng)2023/8/2237X-by-Wire系統(tǒng)2023/8/337C類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的主流協(xié)議目前，C類網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用于動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)控制與通訊的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為：ISO11898-2未來應(yīng)用于X-By-Wire系統(tǒng)的主要協(xié)議為：TTPTM/C(Time-TriggeredProtocol)FlexRay

2023/8/2238C類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的主流協(xié)議目前，C類網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用于動(dòng)力與傳動(dòng)系D類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)及分類該類網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱智能數(shù)據(jù)總線(IntelligentDataBus)主要面向信息、多媒體系統(tǒng)等。2023/8/2239D類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)及分類該類網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱智能數(shù)據(jù)總線(Intel根據(jù)SAE分類：IDB-C(低速)、IDB-M(高速)和IDB-Wireless(無線通訊)。D類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的位速率在250Kbps~400Mbps之間。IDB-C：SAEJ2366IDB-M：D2B、MOST、IDB1394等IDB-Wireless：Bluetooth(藍(lán)牙)2023/8/2240根據(jù)SAE分類：IDB-C(低速)、IDB-D類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的比較比較內(nèi)容ID