車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本知識(shí)全套

車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本知識(shí)車載網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生隨著汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、舒適系統(tǒng)和信息娛樂系統(tǒng)內(nèi)各種電子控制系統(tǒng)的不斷增加，這些連接所需要的導(dǎo)線和插接件的數(shù)量隨之急劇增加，從而引發(fā)了汽車廠商和設(shè)計(jì)人員的思考。導(dǎo)線數(shù)量的增加造成的影響整個(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。占用空間更大，使得在有限的汽車空間內(nèi)布線越來越困難，限制了功能的擴(kuò)展。故障率隨之增加，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，一旦線束中出了問題，查找相當(dāng)麻煩，增加了維修的難度。電控單元并不是僅僅與負(fù)載設(shè)備簡單地連接，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。車載電控系統(tǒng)經(jīng)歷了中央電腦集中控制、多電腦分散控制和網(wǎng)絡(luò)控制三個(gè)階段。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展史車載網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生，使得汽車電控系統(tǒng)發(fā)生了巨大的變化。從1980年起，汽車內(nèi)開始裝用網(wǎng)絡(luò)。在1983年，豐田公司在世紀(jì)牌汽車上最早采用了應(yīng)用光纜的車門控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接通信如圖所示。此系統(tǒng)采用了集中控制方法，車身電控單元（ECU）對(duì)各車門的門鎖、電動(dòng)玻璃窗進(jìn)行控制，這是早期在汽車上采用的光纜系統(tǒng)，此后，在較長的一段時(shí)間里，其他公司并沒有跟進(jìn)采用光纜系統(tǒng)。1986年，RobertBosch公司在美國汽車工程師協(xié)會(huì)上介紹了一種新型的串行總線——CAN控制器局域網(wǎng)，那是車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CAN誕生的時(shí)刻。此后，日本也提出了各種各樣的網(wǎng)絡(luò)方案，但沒有統(tǒng)一為以車身系統(tǒng)為主的控制方式。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，歐洲又以與CAN協(xié)議不同的思路提出了控制系統(tǒng)的新協(xié)議TTP，并在X-by-Wire系統(tǒng)上開始應(yīng)用。當(dāng)對(duì)汽車引入智能交通系統(tǒng)（ITS）時(shí)，在信息系統(tǒng)中將會(huì)采用更大容量的網(wǎng)絡(luò)，例如D2B協(xié)議、MOST及IEEE1394等。近幾年，一些廠家和公司也對(duì)汽車多路總線傳輸制訂了進(jìn)一步的標(biāo)準(zhǔn)，各大廠家還在不斷推出新的總線通信速度及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，成本也在不斷增加。如LIN總線、CAN總線、FLexRay總線的成本-通信速度變化如圖所示。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)指的是車輛上裝載的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有共享信息，協(xié)同駕駛?cè)藛T控制，以及進(jìn)行必要的車內(nèi)外信息交流的功能。其本質(zhì)是通過對(duì)車外以及車體情況的感知，實(shí)現(xiàn)信息從車外、車體到車內(nèi)控制系統(tǒng)，車內(nèi)人員的反應(yīng)機(jī)制的信息流動(dòng)。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，在汽車上采用的計(jì)算機(jī)微處理芯片數(shù)量越來越多，多個(gè)處理器之間相互連接、協(xié)調(diào)工作并共享信息，這樣就構(gòu)成了汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。下圖所示為典型的汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。通常汽車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用多條不同速率的總線分別連接不同類型的節(jié)點(diǎn)，并使用網(wǎng)關(guān)服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)整車的信息共享和網(wǎng)絡(luò)管理，如圖所示。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能多路傳輸功能為了減少車輛電氣線束的數(shù)量，多路傳輸通信系統(tǒng)可使部分?jǐn)?shù)字信號(hào)通過共用傳輸線路進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)工作時(shí)，由各個(gè)開關(guān)發(fā)送的輸入信號(hào)通過中央處理器（CPU）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)以串行信號(hào)方式從傳感器傳輸給接收裝置，發(fā)送的信號(hào)在接收裝置處將被轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào)，再由開關(guān)信號(hào)對(duì)有關(guān)元件進(jìn)行控制?！皢拘选焙汀靶菝摺惫δ堋皢拘选焙汀靶菝摺惫δ苡糜跍p少在關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)時(shí)蓄電池的額外能量消耗。當(dāng)系統(tǒng)處于“休眠”狀態(tài)時(shí)，多路傳輸通信系統(tǒng)將停止諸如信號(hào)傳輸和CPU控制等功能，以節(jié)約蓄電池的電能；當(dāng)系統(tǒng)有人為操作時(shí)，處于“休眠”狀態(tài)的有關(guān)控制裝置立即開始工作，同時(shí)還將“喚醒”信號(hào)通過傳輸線路發(fā)送給其他控制裝置。失效保護(hù)功能失效保護(hù)功能包括“硬件失效保護(hù)功能”和“軟件失效保護(hù)功能”。當(dāng)系統(tǒng)的CPU發(fā)生故障時(shí)，硬件失效保護(hù)功能使其以固定的信號(hào)進(jìn)行輸出，以確保車輛能繼續(xù)行駛；當(dāng)系統(tǒng)某控制裝置發(fā)生故障時(shí)，軟件失效保護(hù)功能將不受來自有故障的控制裝置的信號(hào)影響，以保證系統(tǒng)能繼