課題二汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析

1、課題二汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析第1頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三 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 先由學(xué)生熟悉如下工作頁，了解本任務(wù)內(nèi)容。在學(xué)習(xí)該任務(wù)所涉及的知識后，在老師的指導(dǎo)下完成本任務(wù)，同時完成工作頁內(nèi)容的填寫二、任務(wù)所涉及的知識 (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)總線控制器可對總線上的多個操作站、傳感器及執(zhí)行機構(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、通信速率快、系統(tǒng)安全、造價低廉、維護(hù)成本低等優(yōu)點，如圖

2、2-1一1所示。下一頁返回第2頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三 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，也可通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備與控制級網(wǎng)絡(luò)或管理信息級網(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)。上一頁下一頁返

3、回第3頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三 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。簡單一點的如溫度和壓力傳感器，復(fù)雜的如計算機(中央處理器)。傳感器是一個模塊裝置，根據(jù)溫度和壓力的不同產(chǎn)生不同的電壓信號這些電壓信號在計算機(一種數(shù)字裝置)的輸入接口被轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。 2.數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(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、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。上一頁下一頁返回第4頁，共85頁，2022年，5月

4、20日，8點21分，星期三 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，它對地有一個參考電壓。架構(gòu)要有特定的通信協(xié)議。上一頁下一頁返回第5頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三 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

5、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)濟性上一頁下一頁返回第6頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三 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)定信號在數(shù)據(jù)總線上的通信規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點要實現(xiàn)成功通信，必須接受相互識別、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:點對點的鏈路直接通信，無須經(jīng)中間信息處理的協(xié)議 2)間接型:通過轉(zhuǎn)接式通信網(wǎng)絡(luò)或兩個以上的網(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，較低級別的功能在較低層次實現(xiàn)，

6、同時它們又向較高層次的實體提供服務(wù)。它是各層次協(xié)議的復(fù)合上一頁下一頁返回第7頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三 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，車門打開時發(fā)動機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)總線間實現(xiàn)無差錯數(shù)據(jù)傳輸，必須要使用一種特殊功能的計算機，這種計算機就叫做網(wǎng)關(guān)。上一頁下一頁返回第8頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三 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)變成可以識別的OBDI

7、I診斷數(shù)據(jù)語言，方便診斷 2)它可以實現(xiàn)低速網(wǎng)絡(luò)和高速網(wǎng)絡(luò)的信息共享 3)與計算機中的網(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)實現(xiàn)車輛數(shù)據(jù)的同步性 6)對信息標(biāo)識符作翻澤。上一頁下一頁返回第9頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三 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CAN網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器是兩片獨立的芯片(圖2-1-11 )，中央控制器(單片微型計算機)作為網(wǎng)關(guān)，那么，CAN芯片就像靈巧的隨機存儲器被網(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，對第二個網(wǎng)

8、絡(luò)的CAN芯片作傳輸編程。 (3)常見的幾種網(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)識符，而CAN2. 0版本增加了信息標(biāo)識符，也就是說，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。上一頁下一頁返回第10頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三 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”串行控制和通信網(wǎng)絡(luò)的推薦實施標(biāo)準(zhǔn)，又稱為SAEJ1939規(guī)范。CAN2. 0的數(shù)據(jù)可達(dá)1 Mbit/s。也

9、就是說，CAN2. 0執(zhí)行相當(dāng)于SAE- C級的高速數(shù)據(jù)速率。 3) SAE- J1850B級通信速率的小客車，發(fā)動機、自動變速器、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，就將原實施J1850的車輛增加一個網(wǎng)關(guān)(圖2-1-14)，并將網(wǎng)關(guān)前方的總線修改為CAN總線。上一頁下一頁返回第11頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三 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)可以實現(xiàn)在同一個信道上同時傳輸多路信號，為了在接收端能夠?qū)⒉煌返男盘枀^(qū)分開來而互不干擾，必須使不同路的信號具有不同的特征

10、。最常用的多路傳輸方式是頻分多址復(fù)用(FDMA )、時分多址復(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的頻譜調(diào)制到不同的頻段，以實現(xiàn)多路復(fù)用。頻分復(fù)用的多路信號在頻率上不會重疊，合并在一起通過一條信道傳輸，到達(dá)接收端后可以通過中心頻率不同的帶通濾波器彼此分離開來，如圖2-1-15所示。上一頁下一頁返回第12頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三 任務(wù)一掌握汽車多路傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理 2.時分多址復(fù)用技術(shù) 時分復(fù)用是建立在抽樣定理基礎(chǔ)上的。時分復(fù)用就是利用各路信號的抽樣值在時間上占據(jù)不同的時隙，來達(dá)到在同一信道中傳輸多路信號而互不

11、干擾的一種方法，如圖2-1一16所示。 3.載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測技術(shù) 載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測技術(shù)(CSMA/CD)是一種爭用型的介質(zhì)訪問控制協(xié)議。它的工作原理是:發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，邊發(fā)送邊繼續(xù)監(jiān)聽，若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，等待一段隨機時間，再重新嘗試 CSMA/CD控制規(guī)程的核心問題: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)的問題(主要是數(shù)據(jù)碰撞問題)，控制過程包含四個處理內(nèi)容，即偵聽、發(fā)送、檢測、沖突處理(見圖2-1一17和圖2-1一18)。上一頁下一頁返回第13頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三

12、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)問題、靈活性問題、可擴展性問題、診斷接口問題、獨立性問題、數(shù)據(jù)共享問題等，十幾年來，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SAE J1708 , SAE J1587 ,SAE J1922，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 , Flex Ray , J2284等。上一頁返回第14頁，共85頁，2022年，5月

13、20日，8點21分，星期三任務(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 先由學(xué)生熟悉如下工作頁，了解本任務(wù)內(nèi)容。在學(xué)習(xí)該任務(wù)所涉及的知識后，在老師的指導(dǎo)下完成本任務(wù)，同時完成工作頁內(nèi)容的填寫。二、任務(wù)所涉及的知識 (一)CAN總線多路傳輸系統(tǒng) 1. CAN總線簡介 CAN總線是德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(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)1 Mbit/s,下一頁返回第15頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)

14、構(gòu)與原理 2. CAN總線技術(shù)在汽車中的應(yīng)用優(yōu)勢 (1)信息共享 采用CAN總線技術(shù)可以實現(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)動機，其他電器可共享其提供的轉(zhuǎn)速、水溫、機油壓力、機油溫度、油量瞬時流速等，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)動機運行工況，從而便于發(fā)動機的保養(yǎng)維護(hù)。 上一頁下一頁返回第16頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理(2)減少線束 新型電子通信產(chǎn)品的出現(xiàn)對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

15、氣系統(tǒng)大多采用點對點的單一通信方式，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，一輛采用傳統(tǒng)布線方法的高檔汽車中，其導(dǎo)線長度可達(dá)2 000 m，電氣節(jié)點達(dá)1 500個，而且該數(shù)字大約每10年增長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)可以實現(xiàn)多ECU的實時關(guān)聯(lián)控制。上一頁下一頁返回第17頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)總線由一個控制器、

16、一個收發(fā)器、兩個數(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 上一頁下一頁返回第18頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理(1)通信協(xié)議的三要素 1)語法規(guī)定通信雙方“如何講”，即確定數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)碼型、信號電平等 2)語義規(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

17、、執(zhí)行了什么動作和返回了什么應(yīng)答等。 3)定時規(guī)則規(guī)定事件執(zhí)行的順序，即確定鏈路通信過程中通信狀態(tài)的變化，如規(guī)定正確的應(yīng)答關(guān)系、速度匹配等。上一頁下一頁返回第19頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)(ISO 11898) ISO 11898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ISO 11898規(guī)定的CAN總線協(xié)議對比如圖2-2-10所示。協(xié)議框架示意圖如圖2-2-11所示。上一頁下一頁返回第20

18、頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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議的方式。一個用戶(控制單元)向網(wǎng)絡(luò)中“說出”數(shù)據(jù)，而其他用戶“收聽”到這些數(shù)據(jù)一些控制單元認(rèn)為這些數(shù)據(jù)對它有用，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理會這些數(shù)據(jù)。故數(shù)據(jù)總線里的數(shù)據(jù)并沒有指定的接收者，而是被所有的控制單元接收及計算。 每條數(shù)據(jù)的傳遞包括以下5個過程。 (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。上一頁下一頁返回第21頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(wù)二

19、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)檢驗數(shù)據(jù) 控制單元對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，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下一頁返回第22頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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(date fr

20、ame )、遠(yuǎn)程幀(remoto frame)、錯誤幀(error frame)和超載幀(over lead frame)。 (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個不同的位域，如圖2-2-25、圖2-2-26所示。7個位域依次是:起始域、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、CRC(循環(huán)冗余)校驗碼域、應(yīng)答(ACK)域和幀結(jié)束。各區(qū)域功能見表2-2-4上一頁下一頁返回第23頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)程幀用以請求總線上的相關(guān)單元發(fā)送具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀。如圖2-2-27所示，遠(yuǎn)程幀由6個域構(gòu)成。與數(shù)據(jù)幀相

21、比，RTR位為隱性，沒有數(shù)據(jù)域，數(shù)據(jù)長度編碼域可以是。08的任何值，這個值是遠(yuǎn)程幀請求發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域長度。當(dāng)具有相同仲裁域的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時發(fā)送時，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)點可以直接接收數(shù)據(jù)。 (3)錯誤幀 一旦某個節(jié)點發(fā)現(xiàn)錯誤就發(fā)送一個錯誤幀。錯誤幀由檢測出總線錯誤的單元發(fā)送。任何單元檢測到總線錯誤時就發(fā)送錯誤幀。上一頁下一頁返回第24頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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 超載幀用于請求在下一個數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀到來之前加入延時。超載幀由一個J陀的CAN節(jié)點送出，以請求在前、后數(shù)據(jù)幀

22、之間增加一個額外的延遲。如圖2-2-29所示，超載幀由兩個區(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多的時間處理當(dāng)前的數(shù)據(jù)(接收尚未準(zhǔn)備好); 2)在幀空隙域檢測到顯性位信號; 3)如果CAN節(jié)點在錯誤界定符或過載界定符的第8位采樣到一個顯性位節(jié)點會發(fā)送一個過載幀上一頁下一頁返回第25頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)報告優(yōu)先權(quán) 如果多個控制單元要同時發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，那么系統(tǒng)就必須決定哪一個單元首先進(jìn)行發(fā)送。具有最高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)首先發(fā)送?；诎踩紤]，由ABS/EDL控制

23、單元提供的數(shù)據(jù)比自動變速控制單元提供的數(shù)據(jù)(駕駛舒適)更重要。上一頁下一頁返回第26頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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械電子節(jié)點的控制。LIN總線的主要優(yōu)點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節(jié)點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;另外，它的抗干擾性強，主要應(yīng)用在精度誤差要求不是很苛刻的部件的控制

24、上。上一頁下一頁返回第27頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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N RZ(not return zero)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)點需要支持CAN協(xié)議或者J1850，同時具有SCI功能模塊或者ISO-9141物理接口;從節(jié)點只要具有SCI功能模塊或者IS09141物理接口即可。一個LIN網(wǎng)絡(luò)由一個主節(jié)點、一個或多個從節(jié)點組成，節(jié)點數(shù)受標(biāo)識符長度及總線物理特性的限制，實際應(yīng)用中不高于16個。整個網(wǎng)

25、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)而不會影響網(wǎng)絡(luò)中的通信LIN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2-2-31所示。上一頁下一頁返回第28頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)報文:在總線上發(fā)送的信息，每個報文幀都包括2, 4或8個字節(jié)的數(shù)據(jù)以及3個字節(jié)的控制和安全信息?？偩€的通信都由主機任務(wù)發(fā)送，從機的任務(wù)則是發(fā)回數(shù)據(jù)場和校驗場。通過主機控制單元中的從機任務(wù)，數(shù)據(jù)可以被主機控制單元發(fā)送到任何從機控制單元。 2)信息路由:LIN系統(tǒng)中，節(jié)點不使用有關(guān)系統(tǒng)配置的任何信息，除了單主機節(jié)點的命名。不需要改變?nèi)魏纹?/p>

26、他從機節(jié)點的軟件或硬件就可以在LIN網(wǎng)絡(luò)中直接添加節(jié)點，報文的內(nèi)容由標(biāo)識符命名。上一頁下一頁返回第29頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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20 kbit/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1 kbit/s，可以避免和實際應(yīng)用的超時周期沖突。 4)單主機無仲裁:只有包含主機任務(wù)的控制器節(jié)點可以傳輸報頭，一個從機任務(wù)對這個報頭作出響應(yīng)。由于沒有仲裁的過程，如果多于一個從機響應(yīng)就會產(chǎn)生錯誤 5)連接LIN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的最大數(shù)量不僅由標(biāo)識符的數(shù)量限制，也由總線的物理特征限制。一般網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)量不應(yīng)超過

27、16 , LIN網(wǎng)絡(luò)中積累的電線長度應(yīng)40 m上一頁下一頁返回第30頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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LIN網(wǎng)絡(luò)由一個主節(jié)點和一個或多個從節(jié)點組成，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)點上，從而簡化其他節(jié)點操作。因此，LIN從節(jié)點硬件大幅減少，甚至可能減少為單個狀態(tài)設(shè)備。另一個優(yōu)勢是，由于主節(jié)點能夠同時與所有節(jié)點通信，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，LIN節(jié)點很難

28、及時地接收和處理數(shù)據(jù)，并選擇性地將它傳輸給其他節(jié)點。上一頁下一頁返回第31頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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。各個信息幀上的節(jié)點共用信息，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，各個從節(jié)點的時鐘源未知，因此從節(jié)點將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)時，數(shù)據(jù)可能發(fā)生漂移;其次，這種情況下，主節(jié)點不顯示從一從通信已經(jīng)失效。 (4) LIN總線報文傳輸 LIN總線是一主多從的通信機制，即允許一個主機任務(wù)和多個從機任務(wù)。主機任務(wù)位于主機節(jié)點內(nèi)部，負(fù)責(zé)報文的進(jìn)度表和發(fā)送報文頭

29、，即向從機任務(wù)傳送同步和標(biāo)識符信息，并將從機任務(wù)的信息傳送到其他所有從機任務(wù)。從機任務(wù)位于所有的節(jié)點中，其中一個節(jié)點發(fā)送報文的響應(yīng)信息。上一頁下一頁返回第32頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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力的系統(tǒng)，如汽車發(fā)動機、自動變速箱、ABS安全氣囊等單元可采用CAN網(wǎng)絡(luò)控制方式，而對于小型系統(tǒng)，如電動門窗、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。上一頁下一頁返回第33頁，共85頁，2022年

30、，5月20日，8點21分，星期三任務(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-hicle area network)又稱車輛局域網(wǎng)，是現(xiàn)場總線的一種，由法國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年成為國際標(biāo)準(zhǔn)。VAN通信介質(zhì)簡單，位傳輸速率可達(dá)1 Mbit/s (40 m內(nèi))，按SAE的分類應(yīng)該屬于C類。 VAN支持分布式實時控制的通信網(wǎng)絡(luò)，可廣泛應(yīng)用于汽車門鎖、電動車窗、空調(diào)、自動報警以及娛樂控制等系統(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、實時性和靈活性。VAN標(biāo)準(zhǔn)特別考慮了嚴(yán)峻的環(huán)

31、境溫度、電磁干擾和振動因素，尤其適用于需要現(xiàn)場總線的實時控制系統(tǒng)。上一頁下一頁返回第34頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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、時鐘同步，以及根據(jù)MAC層的要求，添加、去除特殊符號( SOF , EOD , EOF)，使兩個MAC子層得以數(shù)據(jù)交換。 1) VAN位傳輸速率可達(dá)1 Mbit/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。其信號差動發(fā)送，能夠獲得強大可靠的噪聲抗

32、擾度與故障容差。上一頁下一頁返回第35頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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(增強型Manchester)碼，通信速率最高可達(dá)1 Mbit/s。如圖2-2-38所示，E- Manchester碼為3個NRZ碼(不歸零碼)，與一個Manchester碼作為一組，自同步，無須填充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、總線仲裁以及錯誤檢測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

33、完整消息的一系列數(shù)據(jù)位，分成幾個域，每個域包括了預(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)報文分幀、仲裁、應(yīng)答、錯誤檢測和標(biāo)定，把接收到的報文提供給LLC子層，并接收來自LLC子層的報文，處理幀的封裝和解封裝。LLC子層負(fù)責(zé)報文濾波及錯誤處理。上一頁下一頁返回第36頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)、FCS(CRC) , EOD、ACK(可選)及EOF 8部分組成，每幀之間有幀間距IFS

34、 2)幀內(nèi)應(yīng)答，即數(shù)據(jù)立即應(yīng)答幀的數(shù)據(jù)請求和數(shù)據(jù)應(yīng)答，“拼湊”為一幀 3) VAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點信息被分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求，高優(yōu)先級的數(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只需通過濾波即可實現(xiàn)點對點、全局廣播方式傳送數(shù)據(jù)。 上一頁下一頁返回第37頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)訪問控制子層MAC檢查可能發(fā)生的以下5種錯誤，即位錯誤、代碼錯誤、幀格式錯誤、CRC校驗錯誤、ACK錯誤。 7)在數(shù)據(jù)傳輸時，VAN如果發(fā)生錯誤能自動重試，重試次數(shù)由

35、用戶設(shè)定。VAN能偵測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，可以在降級模式下運行，當(dāng)線路故障解除時，可自動恢復(fù)到正常狀態(tài)。上一頁下一頁返回第38頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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的報文格式 在總線中傳送的報文有兩種，一種是數(shù)據(jù)幀(RTR = 0 )，另一種是遠(yuǎn)程幀(即請求幀，RTR = 1，無DATA域)，由8部分組成，如圖2-2-39所示(2)位仲裁 當(dāng)幾個節(jié)點(如圖2-2-42所示，有3個節(jié)點a, b, c)同時發(fā)送報文時，假設(shè)它們的報文標(biāo)識符(ID)前面幾位

36、相同，節(jié)點a的報文標(biāo)識符最后兩位是O1,節(jié)點b的報文標(biāo)識符最后兩位是00，節(jié)點c的報文標(biāo)識符最后兩位是11。由于0(顯性位)優(yōu)先，而且仲裁從高位到低位，節(jié)點c的倒數(shù)第2位是1(隱性位)，首先被丟棄，退出竟?fàn)?。接下來看?jié)點a和節(jié)點b的倒數(shù)第1位，節(jié)點a的倒數(shù)第1位是1，被丟棄，退出竟?fàn)?。上一頁下一頁返回?9頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)的愛麗舍、畢加索(1. 6L, 2. 0L)和賽納車均采用了VAN多路傳輸系

37、統(tǒng)。法國與中國合資生產(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、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)、報警、導(dǎo)航、CD機、收放機、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，即中央控制計算機)對各功能單元進(jìn)行控制(圖2-2-43 )，這樣既減少了對駕駛員本身素質(zhì)的依賴，又提高了駕駛和乘車的舒適性及安全性。上一頁下一頁返回第40頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星

38、期三任務(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) 為了滿足對更多功能和更高舒適度的高級車輛的需要，市場上又出現(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 ( media oriented systems transport)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，最多可以同時傳送15個頻道的CD質(zhì)量的非壓縮音頻數(shù)據(jù)。在一個局域網(wǎng)上，最多可以連接64個節(jié)點(裝置)。 上一頁下一頁返回第41頁，共85頁，2022年，5月20日，

39、8點21分，星期三任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理 MOST為多媒體時代的車載電子設(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MOST具有以下幾個特點:1)保證低成本的條件下，達(dá)到24.8 Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率2)無淪是否有主控計算機都可以工作3)使用塑料光纜( plastic optical fiber, POF)優(yōu)化信息傳送質(zhì)量。4)支持聲音和壓縮圖像的實時處理上一頁下一頁返回第42頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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

40、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)字音頻信號和視頻信號圖形以及提供其他數(shù)據(jù)服務(wù)上一頁下一頁返回第43頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)域用于傳送實時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的

41、訪問采用分時多路復(fù)用(time division multiplexing, TDM)方式。在一個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，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)聽多路復(fù)用(carrier sense muccess, CSMA)訪問方式。上一頁下一頁返回第44頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)點結(jié)構(gòu)。 MOST標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點結(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)部實現(xiàn)技術(shù)的節(jié)點。它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是環(huán)形網(wǎng)或星

42、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)具有不同的訪問機制。上一頁下一頁返回第45頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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。因為MOST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)提供的信息訪問功能以及位流傳送的同步頻道和數(shù)據(jù)報文異步傳送功能。它可以向系統(tǒng)中請用于實時數(shù)據(jù)傳送的帶寬，同時還可以以報文形式訪問網(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，它們之間可以同時傳送數(shù)據(jù)流，控

43、制信息和數(shù)據(jù)報文。上一頁下一頁返回第46頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)，除此之外一個多媒體網(wǎng)絡(luò)還能傳輸數(shù)字音頻信號和視頻信號圖形以及其他數(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MOST技術(shù)向汽車以外的行業(yè)普及，MOST組織開始著手準(zhǔn)

44、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構(gòu)。上一頁下一頁返回第47頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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 在為數(shù)不多的幾個LAN標(biāo)準(zhǔn)中，MOST技術(shù)具備技術(shù)上的優(yōu)勢和較高的實用性。特別值得一提的是其技術(shù)上的優(yōu)勢，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)?。為了實現(xiàn)實時傳輸聲音、動畫，必須考慮各種方案為了調(diào)整時間，需要緩存、為管理軟件包傳輸追加信息，這樣就會出現(xiàn)緩存溢出的問題，降低網(wǎng)絡(luò)的工作效率。上一頁下一頁返回第48頁，共85頁，2022年，5月

45、20日，8點21分，星期三任務(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)都是通過分配同步頻段、非同步頻段、控制頻段等3個邏輯頻段來實現(xiàn)，而MOST150在此基礎(chǔ)上又增加了兩個頻段:一個是同步叢發(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;另一個是可以通

46、過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TC P/ IP協(xié)議上一頁下一頁返回第49頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)議及其容錯機制 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星形串接式。FlexRay的總線根據(jù)需要可以連接多個乃至很多節(jié)點。在每個節(jié)點內(nèi)，根據(jù)應(yīng)用的確定性和容錯要求，F(xiàn)lexRay模塊均包括實施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)

47、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。通信控制器的核心，它執(zhí)行整個協(xié)議邏輯，如信息處理、建立通信周期、啟動和錯誤處理 4)定時單元負(fù)責(zé)定時控制。它包括支持分布式時鐘的同步。上一頁下一頁返回第50頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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CRC單元。在信息傳輸和接收過程中，生成和檢驗每個數(shù)據(jù)幀的校驗和。 6)接收和傳輸單元。每個通道一個 2. FlexRay線控制動系統(tǒng)實現(xiàn)過程 高級底盤控制是FlexRay推動新技術(shù)在汽車設(shè)計中

48、的最好應(yīng)用。如今，防抱死制動系統(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復(fù)雜、費用高昂的難題。隨著基于FlexRay網(wǎng)絡(luò)控制的線控制動技術(shù)的出現(xiàn)，車輛穩(wěn)定性控制的主要組件將向更輕、更快、更簡單、效率更高的方向發(fā)展，從而實現(xiàn)高級車輛的穩(wěn)定性控制。上一頁下一頁返回第51頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理 線控制動技術(shù)亦稱電子機械制動(EMB )可以消除制動液和液壓管路的困擾。單獨的高性能電機在每個車輪上產(chǎn)生制動力，制動由ECU控制，并由電子踏板模塊發(fā)出的信號執(zhí)行。FlexRay提供通信協(xié)議，支持整個系統(tǒng)的高速信息傳送，F(xiàn)

49、lexRay的容錯功能保證了線控制動系統(tǒng)的絕對可靠性。(六)藍(lán)牙技術(shù)原理與應(yīng)用上一頁下一頁返回第52頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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 藍(lán)牙技術(shù)的實質(zhì)內(nèi)容是建立通用的無線通信空中接口及其控制軟件的公開標(biāo)準(zhǔn)，使通信和計算機進(jìn)一步結(jié)合，使不同廠家生產(chǎn)的儀器便攜式設(shè)備，如車載電話移動電話、手提計算機等，在沒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)支持點對點和一點對多點的通信，其基本網(wǎng)絡(luò)組成是皮可網(wǎng)(piconet)，通過藍(lán)牙技術(shù)連接在一起的所有儀器就是一個皮可網(wǎng)。由于具有藍(lán)牙技術(shù)的電子模

50、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)的兩個儀器相遇，便會自動建立通信聯(lián)系，同時構(gòu)成皮可網(wǎng)，此間不需要用戶介入。上一頁下一頁返回第53頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理 一個皮可網(wǎng)最多可以為8個活躍的藍(lán)牙技術(shù)儀器提供地址，也可以最多同時排列256個非活躍的藍(lán)牙技術(shù)儀器。皮可網(wǎng)中需要有一個核心部件指令器，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)時就不會混亂。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

51、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時性，并簡化避免竊聽和其他藍(lán)牙站的干涉，主要的時間要求是:以1 0005 000 bit/s的速率交換CAN信息，如對10 20 bit/s長的數(shù)據(jù)包，需要75 kbit/s的速率和510 ms的轉(zhuǎn)換時間。上一頁下一頁返回第54頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(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)用場合 藍(lán)牙技術(shù)在汽車上服務(wù)的場合如下: 1)當(dāng)汽車進(jìn)入服務(wù)站

52、時，它的藍(lán)牙站與服務(wù)站主計算機建立連接，它和汽車計算機通過蜂窩電話系統(tǒng)交換信息; 2)服務(wù)站主計算機提醒服務(wù)人員分配任務(wù)，同時他的計算機與汽車建立連接，并下載一些需要的信息; 3)服務(wù)人員在其計算機上獲得必要的工作指示，當(dāng)給汽車服務(wù)時，他可以通過計算機控制和調(diào)節(jié)一些功能，如車燈、窗戶、空氣、發(fā)動機參數(shù)等，也可以為任何電子控制單元下載最新版本的軟件。上一頁下一頁返回第55頁，共85頁，2022年，5月20日，8點21分，星期三任務(wù)二掌握汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理 (2)汽車中的藍(lán)牙網(wǎng) 在汽車?yán)?，每個車門前座和操縱輪都有靈活的電纜，而這些靈活的電纜常常會出現(xiàn)問題。這里，可以在小范圍內(nèi)采用無線電纜延仲器，但在CAN網(wǎng)絡(luò)中，小范圍內(nèi)實現(xiàn)可靠的位到位無線連接很困難