學(xué)習(xí)目標(biāo)2認(rèn)知汽車CAN總線LIN總線MOST總線的應(yīng)用及

學(xué)習(xí)目標(biāo)2：認(rèn)知汽車CAN總線、LIN總線、MOST總線的應(yīng)用及其性能特點8.1.2總線的應(yīng)用及其性能特點重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)（1）CAN總線的應(yīng)用電子控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN是德國BOSCH公司提出并推廣應(yīng)用的，它是專門為車輛系設(shè)計的，來為汽車的控制器之間提供數(shù)據(jù)交換。CAN-BUS系統(tǒng)1．CAN總線Can-Bus總線技術(shù)是“控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)（ControllerAreaNetwork-BUS）”的簡稱，在汽車上，這種總線網(wǎng)絡(luò)用于車上各種傳感器數(shù)據(jù)的傳遞，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。Can-Bus總線技術(shù)的應(yīng)用可以大量減少車體內(nèi)線束的數(shù)量，降低了故障發(fā)生的可能性。Can-Bus示意圖CAN-BUS數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)CAN-BUS系統(tǒng)中CAN收發(fā)器安裝在控制器內(nèi)部，同時兼任接收與發(fā)送功能，將控制器傳來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號并送入數(shù)據(jù)傳輸線，并在數(shù)據(jù)傳輸終端增加了電阻，防止數(shù)據(jù)信號在線端被反射，以回聲的形式返回，影響數(shù)據(jù)的傳輸。CAN收發(fā)器汽車上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用兩根CAN總線（雙向數(shù)據(jù)傳輸線），采用雙絞線自身校驗結(jié)構(gòu)，既可以防止電磁干擾對傳輸信息的影響，也可以防止本身信號的丟失。一根是用于動力系統(tǒng)的高速CAN總線，速率達(dá)到500Kbit/s，動力系統(tǒng)CAN主要連接對象是發(fā)動機(jī)控制器（ECU）、ABS控制器、安全氣囊控制器、組合儀表等；另一根是用于車身系統(tǒng)的低速CAN總線，速率是100Kbit/s，車身系統(tǒng)CAN主要連接和控制的汽車內(nèi)外部照明、燈光信號、雨刮電機(jī)等電器。CAN總線采用了高、低電平兩根數(shù)據(jù)線（雙絞線），控制器輸出的信號同時向兩根數(shù)據(jù)線發(fā)送（兩根線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)相同），高、低電平互為鏡像，這樣，兩根線的電壓差保持一個常值，所產(chǎn)生的電磁場效應(yīng)也會由于極性相反而互相抵消。CAN總線的結(jié)構(gòu)及顏色CAN總線分為驅(qū)動CAN總線、舒適CAN總線、信息CAN總線三類CAN總線分為PT-CAN總線（動力傳輸CAN總線）、F-CAN總線（底盤CAN總線）、K-CAN總線（車身CAN總線）三類CAN總線分為CANB總線CANC總線兩大類以大眾汽車為例，根據(jù)CAN總線通信協(xié)議，人為將CAN總線劃分為5個不同區(qū)域，分別為驅(qū)動系統(tǒng)、舒適系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、多功能儀表、診斷系統(tǒng)。CAN總線不同系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸速率驅(qū)動系統(tǒng)CAN總線控制單元安裝位置舒適系統(tǒng)CAN總線控制單元安裝位置信息娛樂CAN總線控制單元安裝位置以發(fā)動機(jī)控制電腦為例發(fā)動機(jī)控制器通過CAN總線向接收信號的控制器內(nèi)部的CAN收發(fā)器發(fā)射類似于“廣播”的信號包括發(fā)送請求幀、發(fā)送清除幀、結(jié)束應(yīng)答幀、連接失敗幀以及用來全局接收的廣播幀這些收發(fā)器接收到信號并轉(zhuǎn)換后，會將信號傳遞給自身的控制器控制器電腦會根據(jù)信號信息來判斷是否為所需要的信息，如果不是，將忽略收發(fā)器的信號請求CAN總線的數(shù)據(jù)傳遞過程示意CAN-BUS采用串行數(shù)據(jù)傳遞、單根數(shù)據(jù)線的方式，如果有多個控制器需要同時發(fā)出信號，那樣勢必會在CAN數(shù)據(jù)總線上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因此CAN-BUS對于每一個信息數(shù)據(jù)列都規(guī)定了優(yōu)先級，當(dāng)多個控制器試圖發(fā)送信息時，它們自身的接收器會為信息的優(yōu)先級進(jìn)行仲裁，當(dāng)其他控制器發(fā)送的信息優(yōu)先級高于自己控制器發(fā)送的信息時，將通知自己的收發(fā)器停止發(fā)送，整個控制器進(jìn)入接收狀態(tài)。CAN-BUS數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級確認(rèn)CAN-BUS系統(tǒng)中的網(wǎng)關(guān)馬自達(dá)CAN總線系統(tǒng)由每個控制單元（比如ABS、PCM、BCM等控制單元）內(nèi)部的1個CAN控制器和1個收發(fā)器，在每個控制單元外部連接的2條CAN數(shù)據(jù)總線和整個系統(tǒng)中的2個終端組成。馬自達(dá)M6汽車CAN總線系統(tǒng)圖CAN總線的主傳輸線路（ABS）制動防抱死系統(tǒng)PCM（動力控制模塊）DSCHU/CM（動力穩(wěn)定控制）診斷連接器組合儀表音響系統(tǒng)重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)（2）CAN總線的特性CAN總線系統(tǒng)通過串行接口使車內(nèi)各個控制單元聯(lián)網(wǎng)，能夠大量減少汽車內(nèi)部線束的數(shù)量，以車門控制單元為例，未采用CAN總線時，完成其全部控制功能需要45根線和9個插頭，如圖（a）所示；采用CAN總線車門控制單元后，完成其全部控制功能最多只需要17根導(dǎo)線、2個插頭即可，如圖（b）所示。車門控制單元CAN總線的特點：①使用雙絞線、同軸電纜以及光纖作為網(wǎng)線，適用于大數(shù)據(jù)量短距離通信或者長距離小數(shù)據(jù)量。②高速串行數(shù)據(jù)接口功能：CAN總線支持從幾百到1Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，反應(yīng)速度快，發(fā)送時不需等待令，對請求反應(yīng)迅速。③數(shù)據(jù)幀短，短數(shù)據(jù)幀有利于減小延時，提高實時性，但降低了有效數(shù)據(jù)傳輸速率。④具有獨立性，每個子系統(tǒng)都可以獨立工作，某個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時并不影響其他系統(tǒng)的正常工作。98765⑤車輛狀態(tài)信息共享，數(shù)據(jù)通信沒有主從之分，任意一個節(jié)點可以向任何其他（一個或多個）節(jié)點發(fā)起數(shù)據(jù)通信，靠各個節(jié)點信息優(yōu)先級先后順序來決定通信次序，具備優(yōu)先權(quán)的仲裁。⑥具有可擴(kuò)展性，需要增加新的子系統(tǒng)時，不需要對基本系統(tǒng)作修改。⑦具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求功能。⑧具有全系統(tǒng)數(shù)據(jù)兼容性。⑨基于事件觸發(fā)的發(fā)送方式，信息傳送延時離散度高，有出現(xiàn)長延時的可能。2．LIN總線（1）LIN總線的應(yīng)用LIN是由摩托羅拉（Motorola）與奧迪（Audi）等知名企業(yè)聯(lián)手推出的一種低成本的開放式串行通訊協(xié)議，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制，LIN的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)（例如CAN總線）提供輔助功能。LIN總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)，能為不需要用到CAN的裝置提供較為完善的網(wǎng)絡(luò)功能空調(diào)控制后視鏡車門模塊座椅控制智能性交換器低成本傳感器重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)在帶寬要求不高、功能簡單、實時性要求低的場合，如車身電器的控制等方面，使用LIN總線可有效的簡化網(wǎng)絡(luò)線束、降低成本、提高網(wǎng)絡(luò)通訊效率和可靠性。LIN總線結(jié)構(gòu)上使用的是非屏蔽的單根導(dǎo)線。汽車LIN總線重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)LIN包含一個主節(jié)點和一個或多個從節(jié)點。所有節(jié)點都包含一個被分解為發(fā)送和接收任務(wù)的從屬通訊任務(wù)，而主節(jié)點還包含一個附加的主發(fā)送任務(wù)。在實時LIN中，通訊總是由主任務(wù)發(fā)起的。LIN總線主、從控制單元示意重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)（2）LIN總線的特性①主從結(jié)構(gòu)：LIN網(wǎng)絡(luò)是單主多從結(jié)構(gòu)，一個LIN網(wǎng)絡(luò)中只有一個主結(jié)點，從結(jié)點可以有多個，主結(jié)點可以向任意一個從節(jié)點發(fā)送信號，但從節(jié)點之間不發(fā)送信號。②單線傳輸：LIN網(wǎng)絡(luò)中使用的是非屏蔽的單根導(dǎo)線聯(lián)接主、從模塊，總線不與診斷儀連接。③低速傳輸：LIN網(wǎng)絡(luò)控制的大多數(shù)是舒適系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)傳輸速度要求不高，它的傳輸速率在10Kbit/s左右，屬于A類總線。④LIN總線無需仲裁。8765⑤與CAN總線的橙色不同，LIN總線主色為紫色。⑥在LIN系統(tǒng)中，加入新節(jié)點，不需要其他從節(jié)點作任何軟件或硬件的改動。⑦整個網(wǎng)絡(luò)的配置信息只包含在主節(jié)點中，從節(jié)點可以自由地接入或脫離網(wǎng)絡(luò)而不影響網(wǎng)絡(luò)中的通信LIN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。⑧基于通用UART接口。幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件，價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單。3．MOST總線（1）MOST總線的應(yīng)用MOST是一種用于多媒體數(shù)據(jù)傳送的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，專門針對汽車而開發(fā)的，采用光纖（不受電磁輻射干擾與搭鐵環(huán)的影響）作為物理層的傳輸介質(zhì)，將視聽設(shè)備、通信設(shè)備以及信息服務(wù)設(shè)備相互連接起來。汽車MOST系統(tǒng)控制單元重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)MOST各控制單元通過一個環(huán)形數(shù)據(jù)總線連接，MOST總線（多媒體傳輸系統(tǒng)）實現(xiàn)了控制單元和環(huán)形結(jié)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)交換。MOST總線的環(huán)形結(jié)構(gòu)重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)大眾車系汽車MOST總線的應(yīng)用重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院課程建設(shè)（2）