第五章汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1、n 第一節(jié)汽車車載局域網(wǎng)第一節(jié)汽車車載局域網(wǎng)n 第二節(jié)第二節(jié)MOST總線總線n 第三節(jié)藍(lán)第三節(jié)藍(lán) 牙牙 技技 術(shù)術(shù)n 第四節(jié)診第四節(jié)診 斷斷 總總 線線n 第五節(jié)汽車光纖技術(shù)第五節(jié)汽車光纖技術(shù)n 一、一、 LAN的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)n 二、二、 LAN的類型的類型n 三、三、 LAN的應(yīng)用的應(yīng)用一、 LAN的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)n 1. LAN的構(gòu)成的構(gòu)成n 2.采用采用LAN技術(shù)的汽車的特點(diǎn)技術(shù)的汽車的特點(diǎn)汽車車載局域網(wǎng)（汽車車載局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）是指分布在汽車上的電器與電子設(shè)備在物理上互相是指分布在汽車上的電器與電子設(shè)備在物理上互相連接，并按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，

2、以共享硬件、軟件連接，并按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以共享硬件、軟件和信息等資源為目的的電子控制系統(tǒng)。和信息等資源為目的的電子控制系統(tǒng)。1. LAN的構(gòu)成的構(gòu)成圖5-1LAN的構(gòu)成G/W網(wǎng)關(guān)ECS電控單元或電子控制系統(tǒng)圖5-2典型的LAN結(jié)構(gòu)1ABS電控單元2動(dòng)力系統(tǒng)電控單元3空調(diào)電控單元4集成控制板5組合儀表電控單元6照明電控單元7電動(dòng)座椅電控單元8車門電控單元9車載電話電控單元10汽車動(dòng)態(tài)電控單元2.采用采用LAN技術(shù)的汽車的特點(diǎn)技術(shù)的汽車的特點(diǎn)1）汽車電子控制系統(tǒng)只需汽車電子控制系統(tǒng)只需1根通信電纜，減少線束連接根通信電纜，減少線束連接，減輕汽車質(zhì)量。，減輕汽車質(zhì)量。2）電子控制系統(tǒng)部件數(shù)量減少

3、，使汽車的可靠性增加。電子控制系統(tǒng)部件數(shù)量減少，使汽車的可靠性增加。3）可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)故障診斷、測(cè)試和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)集中顯示、可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)故障診斷、測(cè)試和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)集中顯示、歷史查詢和故障自診斷等功能，使汽車具有行駛記錄儀歷史查詢和故障自診斷等功能，使汽車具有行駛記錄儀功能。功能。4）電子控制系統(tǒng)的擴(kuò)展性強(qiáng)，增加電控裝置時(shí)幾乎不需電子控制系統(tǒng)的擴(kuò)展性強(qiáng)，增加電控裝置時(shí)幾乎不需要對(duì)原有局域網(wǎng)的軟件和硬件進(jìn)行任何改動(dòng)。要對(duì)原有局域網(wǎng)的軟件和硬件進(jìn)行任何改動(dòng)。二、 LAN的類型表5-1主要車載網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與應(yīng)用三、 LAN的應(yīng)用n 1.豐田汽車采用的兩種供多路傳輸通信需要的集成豐田汽車采用的兩種供多路傳輸通信需

4、要的集成電路電路n 2.豐田汽車公司選用豐田汽車公司選用SAE J1850標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的PWM編碼作編碼作為兩種集成電路通信協(xié)議的基礎(chǔ)為兩種集成電路通信協(xié)議的基礎(chǔ)n 3.豐田汽車按豐田汽車按SAE J1850標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的兩種集成電路的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的兩種集成電路的相關(guān)規(guī)范相關(guān)規(guī)范n 4.通信控制通信控制IC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n 5.收發(fā)器收發(fā)器IC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n 6.通信控制與收發(fā)器通信控制與收發(fā)器IC的使用情況的使用情況n 7.豐田汽車公司除選用豐田汽車公司除選用PWM編碼協(xié)議外又定義了編碼協(xié)議外又定義了NRZ編碼協(xié)議編碼協(xié)議8n 一、一、 MOST總線的特點(diǎn)和類型總線的特點(diǎn)和類型n 二、二

5、、 MOST的結(jié)構(gòu)和控制原理的結(jié)構(gòu)和控制原理n 三、三、 MOST在汽車上的應(yīng)用在汽車上的應(yīng)用一、 MOST總線的特點(diǎn)和類型n 1. MOST的含義的含義n 2. MOST的特點(diǎn)的特點(diǎn)n 3. MOST數(shù)據(jù)的類型數(shù)據(jù)的類型n 4.基本概念基本概念1. MOST的含義多媒體定向系統(tǒng)傳輸多媒體定向系統(tǒng)傳輸(Media Oriented Systems Transport，MOST)為車輛中使用的一種多媒體應(yīng)用通信技為車輛中使用的一種多媒體應(yīng)用通信技術(shù)。術(shù)。MOST利用一根光纖，最多可以同時(shí)傳送利用一根光纖，最多可以同時(shí)傳送15個(gè)頻個(gè)頻道的道的CD質(zhì)量的非壓縮音頻數(shù)據(jù)。在一個(gè)局域網(wǎng)上，最質(zhì)量的非壓縮

6、音頻數(shù)據(jù)。在一個(gè)局域網(wǎng)上，最多可連接多可連接64個(gè)節(jié)點(diǎn)。個(gè)節(jié)點(diǎn)。2. MOST的特點(diǎn)1）保證低成本的條件下，可達(dá)到保證低成本的條件下，可達(dá)到24.8Mbit/s的數(shù)據(jù)傳的數(shù)據(jù)傳輸速率。輸速率。2）無論是否有主機(jī)電控單元都可工作。無論是否有主機(jī)電控單元都可工作。3）使用塑料光纜優(yōu)化信息傳送質(zhì)量。使用塑料光纜優(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。支持聲音和壓縮圖像的實(shí)時(shí)處理。5）支持?jǐn)?shù)據(jù)的同步和異步傳輸。支持?jǐn)?shù)據(jù)的同步和異步傳輸。6）發(fā)送器發(fā)送器/接收器嵌有虛擬網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。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。支持多種網(wǎng)絡(luò)連接方式。8）提供提供MOST設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備

7、標(biāo)準(zhǔn)。9）應(yīng)用系統(tǒng)界面方便、簡(jiǎn)潔。應(yīng)用系統(tǒng)界面方便、簡(jiǎn)潔。10）MOST總線不僅能傳輸控制數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)，總線不僅能傳輸控制數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)，還能傳輸數(shù)字音頻信號(hào)、視頻信號(hào)圖形以及其他數(shù)據(jù)還能傳輸數(shù)字音頻信號(hào)、視頻信號(hào)圖形以及其他數(shù)據(jù)。圖5-17MOST數(shù)據(jù)組成3. MOST數(shù)據(jù)的類型在在MOST網(wǎng)絡(luò)中，傳輸?shù)男畔⒂型綌?shù)據(jù)、異步網(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)數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)3種類型，分別由一個(gè)信息幀的同步種類型，分別由一個(gè)信息幀的同步數(shù)據(jù)場(chǎng)、異步數(shù)據(jù)場(chǎng)和控制數(shù)據(jù)場(chǎng)傳送，如圖所示。數(shù)據(jù)場(chǎng)、異步數(shù)據(jù)場(chǎng)和控制數(shù)據(jù)場(chǎng)傳送，如圖所示。二、 MOST的結(jié)構(gòu)和控制原理n 1. MOST的

8、基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)n 2. MOST總線工作狀態(tài)總線工作狀態(tài)n 3. MOST控制原理控制原理n 4. MOST總線的診斷功能總線的診斷功能1. MOST的基本結(jié)構(gòu)n（1）MOST節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖5-18MOST節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)模型圖5-19MOST設(shè)備的邏輯結(jié)構(gòu)（2）MOST設(shè)備設(shè)備圖5-21MOST總線電控單元結(jié)構(gòu)圖5-20MOST設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)2. MOST總線工作狀態(tài)n（1）休眠模式）休眠模式 n（2）備用模式）備用模式 n（3）通電工作模式）通電工作模式（1）休眠模式n休眠模式下的休眠模式下的MOST總線內(nèi)沒有數(shù)據(jù)交換總線內(nèi)沒有數(shù)據(jù)交換，所有裝，所有裝置處于待命狀態(tài)，只能由系統(tǒng)管理器發(fā)出的

9、光啟動(dòng)脈置處于待命狀態(tài)，只能由系統(tǒng)管理器發(fā)出的光啟動(dòng)脈沖來激活，靜態(tài)電流被降至最小值。沖來激活，靜態(tài)電流被降至最小值。（2）備用模式n備用模式下無法為用戶提供任何服務(wù)備用模式下無法為用戶提供任何服務(wù)，MOST總線總線系統(tǒng)在后臺(tái)運(yùn)行，但所有的輸出介質(zhì)系統(tǒng)在后臺(tái)運(yùn)行，但所有的輸出介質(zhì)(如顯示器、收音如顯示器、收音機(jī)放大器等機(jī)放大器等)都不工作或不發(fā)聲。都不工作或不發(fā)聲。（3）通電工作模式n通電工作模式中，電控單元完全接通通電工作模式中，電控單元完全接通，MOST總線總線上有數(shù)據(jù)交換，用戶可使用所有功能。上有數(shù)據(jù)交換，用戶可使用所有功能。3. MOST控制原理圖5-22MOST總線的環(huán)形結(jié)構(gòu)三、 M

10、OST在汽車上的應(yīng)用n 1. MOST的組成的組成n 2.電話電話圖5-23MOST控制原理1計(jì)算機(jī)及鍵盤2顯示器3、9音響4電視5無線信號(hào)收發(fā)器6衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)7CD-ROM(電子地圖等數(shù)據(jù))8車載電話10語音控制輸入接口11CD(VCD)播放機(jī)1. MOST的組成（1）光信號(hào)發(fā)射器）光信號(hào)發(fā)射器光信號(hào)發(fā)射器中裝有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝光信號(hào)發(fā)射器中裝有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置向一個(gè)置，驅(qū)動(dòng)裝置向一個(gè)LED供電，供電，LED向向MOST總線發(fā)送總線發(fā)送650nm紅色可見光信號(hào)，重復(fù)頻率為紅色可見光信號(hào)，重復(fù)頻率為44.1MHz。（2）光信號(hào)接收器）光信號(hào)接收器光信號(hào)接收器接收光信號(hào)接收器接收MOST總線的

11、總線的數(shù)據(jù)，主要由數(shù)據(jù)，主要由LED、前功率放大器、喚醒電路、將光信、前功率放大器、喚醒電路、將光信號(hào) 轉(zhuǎn) 換 為 電 信 號(hào) 的 接 口 等 組 成 。號(hào) 轉(zhuǎn) 換 為 電 信 號(hào) 的 接 口 等 組 成 。（3）MOST光纜光纜MOST總線采用塑料光纜，寶馬總線采用塑料光纜，寶馬E65轎車轎車MOST總線用綠色作為特征標(biāo)記，總線用綠色作為特征標(biāo)記，如圖如圖5-25所示。所示。24圖5-24MOST電控單元之間的連接n一、一、 藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介n二、藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)二、藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)n三、藍(lán)牙技術(shù)在車載免提系統(tǒng)中的應(yīng)用三、藍(lán)牙技術(shù)在車載免提系統(tǒng)中的應(yīng)用一、 藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)(

12、BluetoothTM)是一種無線通信新技術(shù)，是一種無線通信新技術(shù)，其目的是實(shí)現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸速率為其目的是實(shí)現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbit/s、最大傳輸、最大傳輸距離為距離為10m的無線通信。的無線通信。二、藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)表5-2USB與藍(lán)牙技術(shù)的比較三、藍(lán)牙技術(shù)在車載免提系統(tǒng)中的應(yīng)用n 1.車載免提系統(tǒng)的類型車載免提系統(tǒng)的類型n 2.車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)1.車載免提系統(tǒng)的類型n（1）車載免提通信系統(tǒng)）車載免提通信系統(tǒng)車載免提通信系統(tǒng)直接安車載免提通信系統(tǒng)直接安裝在車上，通話品質(zhì)高，通話時(shí)音響自動(dòng)靜音，代表裝在車上，通話品質(zhì)高，通話時(shí)音響自動(dòng)靜音，代表品牌是摩托羅拉車載電話，主要用

13、于高檔進(jìn)口車品牌是摩托羅拉車載電話，主要用于高檔進(jìn)口車(如奔如奔馳、寶馬、沃爾沃、奧迪等馳、寶馬、沃爾沃、奧迪等)和國產(chǎn)和國產(chǎn)“新藍(lán)鳥新藍(lán)鳥”車上。車上。n（2）車載免提系統(tǒng)車載免提系統(tǒng)車載免提系統(tǒng)與手機(jī)配合使用車載免提系統(tǒng)與手機(jī)配合使用，使用時(shí)手機(jī)必須放在固定支架上，并且與之通過線，使用時(shí)手機(jī)必須放在固定支架上，并且與之通過線纜連接，通話時(shí)占用收音機(jī)固定頻率纜連接，通話時(shí)占用收音機(jī)固定頻率(FM 90MHz或或108MHz)，通話品質(zhì)差，易受環(huán)境噪聲干擾。，通話品質(zhì)差，易受環(huán)境噪聲干擾。（3）普通耳機(jī)和藍(lán)牙耳機(jī)）普通耳機(jī)和藍(lán)牙耳機(jī)有人認(rèn)為行車時(shí)使用普通有人認(rèn)為行車時(shí)使用普通耳機(jī)或者藍(lán)牙耳機(jī)接

14、聽電話可以增加行車安全，但由耳機(jī)或者藍(lán)牙耳機(jī)接聽電話可以增加行車安全，但由于現(xiàn)有的耳機(jī)不能與音響互動(dòng)，尤其是行車時(shí)若既聽于現(xiàn)有的耳機(jī)不能與音響互動(dòng)，尤其是行車時(shí)若既聽音響又用耳機(jī)接聽電話，會(huì)對(duì)行車安全更加不利，而音響又用耳機(jī)接聽電話，會(huì)對(duì)行車安全更加不利，而且駕駛汽車時(shí)戴耳機(jī)在交通安全法規(guī)中是禁止的。且駕駛汽車時(shí)戴耳機(jī)在交通安全法規(guī)中是禁止的。（4）車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)）車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)此系統(tǒng)為無線連接，具有藍(lán)此系統(tǒng)為無線連接，具有藍(lán)牙功能，適用于全部具有藍(lán)牙功能的手機(jī)，用戶只需牙功能，適用于全部具有藍(lán)牙功能的手機(jī)，用戶只需在初次上車時(shí)作初始的識(shí)別配對(duì)即可，免提效果同車在初次上車時(shí)作初始的識(shí)別配對(duì)

15、即可，免提效果同車載免提通信系統(tǒng)相同載免提通信系統(tǒng)相同。2.車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)n（1）車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)的功能）車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)的功能 n（2）車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)的組成）車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)的組成 n（3）車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)的連接原理）車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)的連接原理（1）車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)的功能車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)是專為行車安全和舒適性而設(shè)計(jì)車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)是專為行車安全和舒適性而設(shè)計(jì)的的，能自動(dòng)辨識(shí)移動(dòng)電話，不需要電纜或電話托架便，能自動(dòng)辨識(shí)移動(dòng)電話，不需要電纜或電話托架便可與手機(jī)聯(lián)機(jī)；不需要碰觸手機(jī)可與手機(jī)聯(lián)機(jī)；不需要碰觸手機(jī)(雙手保持在轉(zhuǎn)向盤上雙手保持在轉(zhuǎn)向盤上)便可控制手機(jī)，用語音指令控制接聽或撥打電話。便

16、可控制手機(jī)，用語音指令控制接聽或撥打電話。（2）車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)的組成圖5-26車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)表5-3藍(lán)牙系統(tǒng)工作模式狀態(tài)描述（3）車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)的連接原理圖5-27車載藍(lán)牙免提系統(tǒng)的連接原理n 一、概述一、概述n 二、診斷條件二、診斷條件n 三、診斷總線的地址格式擴(kuò)展三、診斷總線的地址格式擴(kuò)展一、概述圖5-28診斷接口診斷總線診斷總線用于完成診斷電控單元與車上其他電控單用于完成診斷電控單元與車上其他電控單元之間的數(shù)據(jù)交換。元之間的數(shù)據(jù)交換。二、診斷條件表5-4診斷插接器端子功能說明三、診斷總線的地址格式擴(kuò)展表5-5診斷總線的診斷條件n 一、光纖的類型和特點(diǎn)一、光纖的類型和特點(diǎn)n 二、光纖

17、多路傳輸?shù)慕M成與應(yīng)用二、光纖多路傳輸?shù)慕M成與應(yīng)用n 三、光源光學(xué)星形網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)三、光源光學(xué)星形網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)一、光纖的類型和特點(diǎn)n 1.光纖的類型光纖的類型n 2.光纖傳送信息的方法及原理光纖傳送信息的方法及原理n 3.無源光纖的優(yōu)點(diǎn)無源光纖的優(yōu)點(diǎn)光纖總線可分為無源和有源兩類光纖總線可分為無源和有源兩類。無源光纖總線由。無源光纖總線由光纖和光纖耦合器構(gòu)成；有源光纖總線除光纖和光纖光纖和光纖耦合器構(gòu)成；有源光纖總線除光纖和光纖耦合器以外，還增加了光中繼器或光放大器，以增強(qiáng)耦合器以外，還增加了光中繼器或光放大器，以增強(qiáng)光信號(hào)，對(duì)于光路損耗較大的場(chǎng)合非常必要。汽車使光信號(hào)，對(duì)于光路損耗較大的場(chǎng)合非常必要

18、。汽車使用的主要是無源光纖，它不能放大或產(chǎn)生能量。用的主要是無源光纖，它不能放大或產(chǎn)生能量。1.光纖的類型1.光纖的類型n1）MOST總線總線用于傳輸車輛中的所有通信和信息系用于傳輸車輛中的所有通信和信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)。統(tǒng)數(shù)據(jù)。n 2）Byteflight總線總線是一個(gè)雙向傳輸數(shù)據(jù)的星形總線是一個(gè)雙向傳輸數(shù)據(jù)的星形總線，說明每個(gè)電控單元只有一根光纜線。，說明每個(gè)電控單元只有一根光纜線。2.光纖傳送信息的方法及原理n光纖傳送信息的方法有光纖傳送信息的方法有時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用(OTDM)、波分復(fù)用、波分復(fù)用(WDM)和頻分復(fù)用和頻分復(fù)用(FDM)3種方式。種方式。n光纖傳送原理光纖傳送原理：由電控單元形成的電信號(hào)在發(fā)射元：由電控單元形成的電信號(hào)在發(fā)射元件內(nèi)被轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并發(fā)射到光纜內(nèi)。光纖用于光件內(nèi)被轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并發(fā)射到光纜內(nèi)。光纖用于光波的導(dǎo)向，為了使發(fā)射出來的光線不會(huì)從光纖中射出波的導(dǎo)向，為了使發(fā)射出來的光線不會(huì)從光纖中射出，光纖有外包裝層，可使光線發(fā)生反射，并借此使光，光纖有外包裝層，可使光線發(fā)生反射，并借此使光線繼續(xù)傳輸，穿過光纜，然后通過接收元件重新轉(zhuǎn)換線繼續(xù)傳輸，穿過光纜，然后通過接收元件重新轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。成電信號(hào)。3.無源光纖的優(yōu)點(diǎn)1）頻帶寬度較大，多路，尺寸小，質(zhì)量輕，能耗低。頻帶寬度較