車載網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)(課件)第一章-概論

第一章概

論第一章概論概論

車載網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、嵌入式系統(tǒng)、以及信息安全理論與技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用，是社會(huì)信息化發(fā)展在交通和汽車領(lǐng)域的體現(xiàn)。2概論 車載網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、嵌入式系統(tǒng)、以第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)一、汽車通信及信息技術(shù)的發(fā)展

傳統(tǒng)上汽車是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用的不斷深入，汽車上使用了越來越多的電子與信息技術(shù)。越來越多的車載電子與信息系統(tǒng)催生了車載網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，而基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的物連網(wǎng)的發(fā)展，必然產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)車-車、車-路、車-人、車-服務(wù)中心等互聯(lián)的車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使得一輛汽車已經(jīng)是全球互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)部分，如圖1-1。3第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)一、汽車通信及信息技術(shù)的發(fā)展34圖1-1車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)示意圖4圖1-1車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)示意圖第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)1.車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展

隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車上電子裝置越來越多，而且增長(zhǎng)很快。隨著電子部件價(jià)格的降低，電子技術(shù)向低檔車延伸的速度也很快。

另一方面，隨著汽車電子化的深入，以網(wǎng)絡(luò)通訊為基礎(chǔ)的線控技術(shù)（CBW，Control-By-Wire）將在車上普遍應(yīng)用。5第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)1.車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展5第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)圖1-2是線控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)原理，操縱意圖通過人機(jī)接口轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制功能裝置；傳感器感知功能裝置狀態(tài)，通過電信號(hào)傳給人機(jī)接口，反饋給駕駛?cè)藛T。6圖1-2線控過程示意圖第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)圖1-2是線控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)原理，第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)2.車載信息技術(shù)發(fā)展

車載信息系統(tǒng)（In-vehicleInfotainment）是基于計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星定位、網(wǎng)絡(luò)通訊、電子及控制等技術(shù)，為汽車提供安全、環(huán)保及舒適及娛樂性功能和服務(wù)的軟硬件系統(tǒng)。

車載信息系統(tǒng)可以劃分成4個(gè)層面，從高到低依次是客戶層、服務(wù)層、通訊層和車載層。當(dāng)前電子信息技術(shù)在車輛上主要用于車輛安全系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、通訊、導(dǎo)航系統(tǒng)和移動(dòng)多媒體系統(tǒng)、人機(jī)交互等方面。7第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)2.車載信息技術(shù)發(fā)展7第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)車輛安全系統(tǒng)1）自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)2）防撞警告系統(tǒng)和撞車通告系統(tǒng)3）集成安全系統(tǒng)。4）被盜車輛尋回系統(tǒng)8第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)車輛安全系統(tǒng)8第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)、通訊、導(dǎo)航系統(tǒng)1）網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)2）電子導(dǎo)航系統(tǒng)3）實(shí)時(shí)交通信息咨詢系統(tǒng)9第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)、通訊、導(dǎo)航系統(tǒng)9第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)移動(dòng)多媒體系統(tǒng)后排座娛樂系統(tǒng)：移動(dòng)多媒體技術(shù)主要開發(fā)的后排座娛樂系統(tǒng)，這種后排座音響-圖像技術(shù)包括全彩屏幕、游戲設(shè)備、DVD播放機(jī)、電源、CD機(jī)、錄像機(jī)、DVD機(jī)和放唱機(jī)。10第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)移動(dòng)多媒體系統(tǒng)10第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)人機(jī)交互系統(tǒng)最經(jīng)典的車上人機(jī)交互系統(tǒng)就是汽車儀表和各種車上裝置的操控系統(tǒng)。隨著車輛信息化的不斷提高，駕駛?cè)藛T獲得的信息和獲得信息的方式都有很大變化，基于各種新的數(shù)字顯示技術(shù)的儀表總成和新的信息推送方式在車上不斷涌現(xiàn)。操控方式也由原來的各種開關(guān)按鈕發(fā)展出觸摸屏、語音等方式。11第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)人機(jī)交互系統(tǒng)11第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)二、車載網(wǎng)絡(luò)介紹SAE（SocietyofAutomotiveEngineers，汽車工程師協(xié)會(huì)）按著汽車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能由低到高劃分為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)網(wǎng)絡(luò)，近年來，隨著導(dǎo)航、多媒體、安全系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和帶寬提出了更高的要求，又發(fā)展了D級(jí)、E級(jí)網(wǎng)絡(luò)，如表1-1所示。12第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)二、車載網(wǎng)絡(luò)介紹12表1-1車載網(wǎng)絡(luò)分類網(wǎng)絡(luò)分類位傳輸速率應(yīng)用范圍主流協(xié)議A級(jí)<20kb/s只需傳輸少量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合如刮水器的開閉控制LINB級(jí)20~150kb/s信號(hào)多實(shí)時(shí)性低的單元如車燈、車窗控制低速CANC級(jí)0.125~25Mb/s實(shí)時(shí)性高的控制單元如發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS等高速CAND級(jí)25~150Mb/s數(shù)據(jù)量大、對(duì)帶寬要求高如導(dǎo)航、多媒體系統(tǒng)IDB-139、MOST、車載以太網(wǎng)AVBE級(jí)10Mb/s實(shí)時(shí)性要求非常高的系統(tǒng)如安全氣囊FlexRay、車載以太網(wǎng)TTE13表1-1車載網(wǎng)絡(luò)分類網(wǎng)絡(luò)分類位傳輸速率應(yīng)用范圍主流協(xié)議A級(jí)第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)局部互連網(wǎng)絡(luò)（LIN，LocalInterconnectNetwork）是在1998年由汽車生產(chǎn)商Audi、BMW、DaimlerChrysler、Volvo和Volkswagen與元器件生產(chǎn)廠Motorola以及開發(fā)工具公司VCT(VolcanoCommunicationsTechnologies)聯(lián)合發(fā)起的一個(gè)汽車低端網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。LIN標(biāo)準(zhǔn)中不僅定義了通信協(xié)議，而且定義了開發(fā)工具接口和應(yīng)用軟件接口（API）。它的目標(biāo)是提供廉價(jià)的底層傳感器和執(zhí)行器級(jí)的局部網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。14第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)局部互連網(wǎng)絡(luò)（LIN，Local第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)由Bosch提出的CAN標(biāo)準(zhǔn)最早在歐洲汽車上被廣泛采用。后來，包括美國、日本的汽車公司也使用它作為B級(jí)或C級(jí)車載網(wǎng)絡(luò)。CAN是目前應(yīng)用最廣泛的汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。它也被很多其它行業(yè)采用。15第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)由Bosch提出的CAN標(biāo)準(zhǔn)最早在第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)MOST和車載以太網(wǎng)AVB是面向車載多媒體系統(tǒng)連接的標(biāo)準(zhǔn)。由于媒體信息音像的傳輸數(shù)據(jù)量大，所以比車上控制網(wǎng)絡(luò)要求更高的傳輸速度（帶寬），一般要求光纖或同軸電纜作為物理層媒介，考慮到成本等因素也大量使用雙絞線。16第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)MOST和車載以太網(wǎng)AVB是面向車第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)FlexRay和車載以太網(wǎng)TTE標(biāo)準(zhǔn)提供了時(shí)間觸發(fā)車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，從實(shí)時(shí)性和安全性上更適合車載線控系統(tǒng)。17第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)FlexRay和車載以太網(wǎng)TTE標(biāo)表1-2車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議機(jī)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域介質(zhì)訪問方式數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度/bit位速率/KbpsABUSVW控制單線競(jìng)爭(zhēng)16500APCFord媒體雙絞線CSMA/CA649.6AUTOLANGeneralInst控制雙絞線主/從0-644000BEANToyota控制單線CSMA/CD8-8810CANBosch控制雙絞線競(jìng)爭(zhēng)0-641000CCDCrysler傳感器總線雙絞線CSMA/CR無限制~7.8DANAlfaRomeo儀表板雙絞線主/從89.618表1-2車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議機(jī)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域介質(zhì)訪問方式數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度協(xié)議機(jī)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域介質(zhì)訪問方式數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度/bit位速率/KbpsDSIMotorola傳感器總線雙線主/從165IVMSNissan控制雙絞線Polling16~27.8KJ1850PWMSAE控制雙線CSMA/CR8-6441.6J1850VPWSAE控制單線CSMA/CR8-6410.4J1939SAE控制雙絞線競(jìng)爭(zhēng)0-641000MMLDelphi多媒體光纖主/從2048110000MOSTMostCo-op多媒體光纖TDMA480150000PALMNETMazda控制雙絞線競(jìng)爭(zhēng)32或64100019協(xié)議機(jī)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域介質(zhì)訪問方式數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度/bit位速率/KbpTTETTTech實(shí)時(shí)控制雙通道TDMA1282000(未來4000)VANRenault&PSA控制雙絞線競(jìng)爭(zhēng)0-64~250FlexRay協(xié)議聯(lián)合體控制雙通道FTDMA9610000車載以太網(wǎng)OPENAllianceSIG多媒體雙絞線、光纖等CSMA/CD12000100000020TTETTTech實(shí)時(shí)控制雙通道TDMA1282000(未來第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)三、車載網(wǎng)絡(luò)及信息系統(tǒng)特點(diǎn)汽車要求安全、使用方便、操作簡(jiǎn)捷、性能可靠，對(duì)價(jià)格敏感；汽車又是應(yīng)用環(huán)境最壞的設(shè)備，所有可能的道路、電磁以及氣候環(huán)境幾乎都可以遇到。根據(jù)汽車的這些使用要求和使用環(huán)境，汽車上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮這樣一些因素：溫度，油、水、鹽霧、塵土以及可能遇到的化學(xué)腐蝕物質(zhì)的影響，機(jī)械震動(dòng)、顛簸、沖擊的影響，電磁兼容問題，環(huán)境保護(hù)問題，可能的故障，安全措施，可靠性，成本價(jià)格。21第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)三、車載網(wǎng)絡(luò)及信息系統(tǒng)特點(diǎn)21第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)考慮以下因素：節(jié)點(diǎn)與總線的連接接頭的電氣與機(jī)械特性以及連接頭數(shù)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的評(píng)估與性能檢測(cè)方法容錯(cuò)和故障恢復(fù)問題實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間特性網(wǎng)絡(luò)布線的生產(chǎn)工藝性和使用維護(hù)過程中的安全性網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)的增加與軟硬件更新（可擴(kuò)展性）還要考慮通信協(xié)議及信息安全22第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)考慮以下因素：2第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是具有資源共享和通訊功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合體。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，資源共享和網(wǎng)絡(luò)通訊的含義也在不斷豐富，如資源共享由數(shù)據(jù)資源共享、存儲(chǔ)系統(tǒng)共享發(fā)展到分布計(jì)算以及協(xié)同工作。23第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)23第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有多種分類方法。（1）按網(wǎng)絡(luò)范圍或網(wǎng)絡(luò)上終端的距離，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)（2）按用途，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為公共網(wǎng)絡(luò)和專用網(wǎng)絡(luò)。（3）按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為星型網(wǎng)、總線網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)和混合網(wǎng)絡(luò)。24第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類24第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1.通訊協(xié)議與功能在通信中，任何一個(gè)可以作為信息發(fā)送或接收的個(gè)體稱為通信的實(shí)體，如終端、用戶程序等。一個(gè)系統(tǒng)，如一個(gè)電控單元，可以包含一個(gè)或多個(gè)通信實(shí)體。當(dāng)兩個(gè)實(shí)體進(jìn)行通信時(shí)，為了能夠互相理解對(duì)方，必須按著一定的約定或規(guī)則進(jìn)行信息交換。25第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議25第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)20世紀(jì)70年代開始，隨著計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的要求越來越強(qiáng)烈。1983年ISO推出了網(wǎng)絡(luò)開放系統(tǒng)（OSI）基本參考模型的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7498。26第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹如圖1-3，ISO7498把網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)按功能劃分為七個(gè)層次。27第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹如圖1-3，ISO7498把第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹三、局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)1.局域網(wǎng)絡(luò)概念局域網(wǎng)是在一個(gè)有限區(qū)域內(nèi)連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，一般這個(gè)區(qū)域具有特定的職能，通過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的資源共享和信息通訊。汽車上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)是局域網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線（FieldBus）之間的一種結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)傳輸速度一般在10~103Kbps范圍，傳輸距離在幾十米范圍。28第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹三、局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)28第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.局域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理層的信號(hào)傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和介質(zhì)訪問控制協(xié)議決定了一個(gè)局域網(wǎng)的性質(zhì)和功能。信號(hào)傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在很大程度上決定了局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速度、傳輸距離以及節(jié)點(diǎn)數(shù)等指標(biāo)。局域網(wǎng)絡(luò)一般采用總線結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)和星型結(jié)構(gòu)。29第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.局域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)29第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹3.局域網(wǎng)絡(luò)分類局域網(wǎng)一般被劃分為三大類，即一般局域網(wǎng)(LAN)、高速局域網(wǎng)(HSLN)和計(jì)算機(jī)化分組交換機(jī)（CBX），主要特性如表1-3。30第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹3.局域網(wǎng)絡(luò)分類30第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹特性一般局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)化分組交換機(jī)傳輸介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖CATV同軸電纜雙絞線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線、星型、環(huán)型總線星型傳輸速度/Mbps1~20509.6~64傳輸距離/Km2511轉(zhuǎn)接技術(shù)報(bào)文分組報(bào)文分組線路轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)數(shù)100~100010100~1000網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用/$500~50004~5萬250~100031表1-3局域網(wǎng)分類與主要特性第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹特性一般局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)計(jì)算第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹四、無線網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)是指使用無線電技術(shù)進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同。無線網(wǎng)絡(luò)消除了有線網(wǎng)絡(luò)對(duì)接入設(shè)備空間位置的限制，同時(shí)也節(jié)省了光纖、電纜等有線傳輸介質(zhì)的鋪設(shè)成本。32第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹四、無線網(wǎng)絡(luò)32第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹1.無線網(wǎng)絡(luò)的基本組成元素?zé)o線網(wǎng)絡(luò)既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括用于近距離信息傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)、廣域網(wǎng)。無論是哪種網(wǎng)絡(luò)，都是由以下三種基本元素組成。（1）無線網(wǎng)絡(luò)用戶（2）無線連接（3）基站33第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹1.無線網(wǎng)絡(luò)的基本組成元素3第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.無線網(wǎng)絡(luò)的分類依據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍及使用協(xié)議的不同，無線網(wǎng)絡(luò)一般分為4類：（1）無線廣域網(wǎng)（WirelessWideAreaNetworks）（2）無線城域網(wǎng)（WirelessMetropolitanAreaNetworks）（3）無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetworks）（4）無線個(gè)人局域網(wǎng)34第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.無線網(wǎng)絡(luò)的分類34第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹五、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊中的一些基本概念1.節(jié)點(diǎn)、介質(zhì)、協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（Node）是網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的核心組成部分，包括終端節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)一般是網(wǎng)絡(luò)連接的應(yīng)用系統(tǒng)或設(shè)備，它們利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)送或接收信息；中間節(jié)點(diǎn)一般提供信息的轉(zhuǎn)送服務(wù)、信息流量控制等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。35第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹五、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊中的一些基第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.信息傳送過程與調(diào)制數(shù)字信息的傳送可以按“0”和“1”的某種電平定義直接傳送，也可以轉(zhuǎn)化（調(diào)制）為模擬信號(hào)傳送。通過模擬信號(hào)傳送的基本過程如圖1-4所示36第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.信息傳送過程與調(diào)制36第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹常用調(diào)制方式有以下幾種：（1）調(diào)幅：傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中“0”和“1”位由信號(hào)的幅值表示，如在一個(gè)位的時(shí)間中幅值小表示“0”，大的表示“1”，如圖1-5(a)；（2）調(diào)頻：“0”和“1”由信號(hào)的頻率表示，如在一個(gè)位的時(shí)間中低頻率表示“0”，高頻率表示“1”，如圖1-5(b)；（3）調(diào)相：“0”和“1”由信號(hào)的相位表示，如在一個(gè)位的時(shí)間中信號(hào)相位為-180度表示“0”，相位為0度表示“1”，如圖1-5(c)。37第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹常用調(diào)制方式有以下幾種：37第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹發(fā)送端由要發(fā)送的位產(chǎn)生調(diào)制的信號(hào)，接收端根據(jù)信號(hào)的狀態(tài)恢復(fù)為“0”或“1”。38第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹發(fā)送端由要發(fā)送的位產(chǎn)生調(diào)制的39

圖1-5信號(hào)調(diào)制方式(a)調(diào)幅方式(b)調(diào)頻方式(c)調(diào)相方式39圖1-5信號(hào)調(diào)制方式第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹3.編碼和傳輸速度數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)氖恰?”和“1”的序列。信息由“0”和“1”的一定組合表示，這就是編碼；如ASCII碼用7位二進(jìn)制對(duì)常用符號(hào)編碼，傳送一個(gè)符號(hào)就是傳送對(duì)應(yīng)的一個(gè)7位二進(jìn)制碼。單位時(shí)間傳輸?shù)男畔⒈砻骶W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣?，一般用單位時(shí)間傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)表示。單位時(shí)間傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)稱為比特率（Bitrate），單位為bps(bitpersecond)。40第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹3.編碼和傳輸速度40第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹4.同步與異步串行通訊串行通訊有同步和異步兩種基本方式。異步傳輸方式中，每一個(gè)字符（或信息單位）的傳送與其它字符（或信息單位）無關(guān)，在開始時(shí)有一個(gè)啟始發(fā)送標(biāo)志位，結(jié)束時(shí)有一個(gè)終止標(biāo)志位。異步傳輸方式的控制比較簡(jiǎn)單，傳輸速度比較低。同步傳輸方式中，數(shù)據(jù)傳輸前先通過同步措施建立發(fā)送和接收端的時(shí)間同步，然后連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)塊。同步傳輸方式速度高，傳輸控制比較復(fù)雜。41第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹4.同步與異步串行通訊41第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹5.介質(zhì)的多路復(fù)用介質(zhì)多路復(fù)用是多個(gè)用戶使用一條介質(zhì)線路時(shí)，線路資源的分配方式。有頻分方式（FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexer）、時(shí)分方式（TDM，TimeDivisionMultiplexer）和碼分方式(CDM，CodeDivisionMultiplexer)。42第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹5.介質(zhì)的多路復(fù)用42第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹6.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息傳送方式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的傳送分為電路交換、報(bào)文交換和分組交換三種方式。電路交換方式電路交換是兩臺(tái)在通信的計(jì)算機(jī)使用一條實(shí)際的物理鏈路傳輸信息，在整個(gè)通信中始終使用這條線路，其它機(jī)器在這期間不能使用這個(gè)信道。這種通信方式與公共電話的通信方式是一樣的。43第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹6.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息傳送方式4第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹報(bào)文交換方式報(bào)文交換方式是，當(dāng)發(fā)送方有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，就將數(shù)據(jù)按一定格式構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)塊（數(shù)據(jù)報(bào)或報(bào)文）發(fā)送出去，相鄰的轉(zhuǎn)接交換機(jī)收到這個(gè)報(bào)文后先存儲(chǔ)這個(gè)報(bào)文，當(dāng)這個(gè)報(bào)文傳輸所需要的鏈路空閑時(shí)就將它轉(zhuǎn)發(fā)出去，直到這個(gè)報(bào)文到達(dá)接收端。44第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹報(bào)文交換方式44第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹分組交換方式分組交換的基本過程與報(bào)文交換一樣。只是在發(fā)送時(shí)，把要傳送的數(shù)據(jù)劃分為一些小的數(shù)據(jù)塊（分組），把這些小數(shù)據(jù)塊按一定格式包裝后發(fā)送出去。接收端收到這些數(shù)據(jù)后再把它們組合到一起恢復(fù)原來的數(shù)據(jù)報(bào)文。45第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹分組交換方式45第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹7.網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問方式網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問方式指網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)獲取傳輸介質(zhì)使用權(quán)的方式。（1）載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA，CarrierSenseMultipleAccess）（2）令牌環(huán)方式（TokenRing）46第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹7.網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問方式46第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹8.網(wǎng)絡(luò)訪問的觸發(fā)方式按著節(jié)點(diǎn)訪問網(wǎng)絡(luò)的觸發(fā)方式，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以分為：（1）時(shí)間觸發(fā)協(xié)議（TTP，TimeTriggeredProtocol）（2）事件觸發(fā)協(xié)議（ETP，EventTriggeredProtocol）中，47第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹8.網(wǎng)絡(luò)訪問的觸發(fā)方式47第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹9.信號(hào)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)有有線和無線兩種基本類型。目前車上使用的都是有線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)只在探索中。表1-4給出了一些傳輸介質(zhì)的參數(shù)。48第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹9.信號(hào)傳輸介質(zhì)48第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹媒體信號(hào)類型最大數(shù)據(jù)傳輸率/Mbps最大傳輸距離

/km網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)雙絞線數(shù)字1~20.1幾十同軸電纜數(shù)字10

幾百同軸電纜（75Ω）數(shù)字501幾十同軸電纜（75Ω）FOM模擬2010幾千同軸電纜（75Ω）單信道模擬501幾十光纖模擬1001幾十49表1-4網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹媒體信號(hào)類型最大數(shù)據(jù)傳輸率最第三節(jié) 車載嵌入式系統(tǒng)車載的電子控制和信息系統(tǒng)，尤其是基于嵌入式操作系統(tǒng)的車載信息系統(tǒng)，是典型的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)及應(yīng)用上，具有一般嵌入式系統(tǒng)專用、小型等性質(zhì)，又具有車載系統(tǒng)移動(dòng)、可靠等特點(diǎn)。50第三節(jié) 車載嵌入式系統(tǒng)車載的電子控制和信息系統(tǒng)，尤其是基于嵌第三節(jié) 車載嵌入式系統(tǒng)一、嵌入式系統(tǒng)車載電子控制以及車載信息系統(tǒng)是典型的嵌入式系統(tǒng)。通用的嵌入式系統(tǒng)定義是：控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備運(yùn)行，完成既定功能的軟硬件系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。無論是哪種定義，都說明了嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的結(jié)合體。51第三節(jié) 車載嵌入式系統(tǒng)一、嵌入式系統(tǒng)51第三節(jié) 車載嵌入式系統(tǒng)相比一般通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)有如下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：系統(tǒng)內(nèi)核小專用性強(qiáng)系統(tǒng)精簡(jiǎn)高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)軟件

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境52第三節(jié) 車載嵌入式系統(tǒng)相比一般通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)有如第三節(jié) 車載嵌入式系統(tǒng)二、車載嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般步驟車載嵌入式系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)，目前幾乎都是連接在車載網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)?；诰W(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不僅要考慮每個(gè)控制單元的自身控制功能，而且要考慮單元之間的通信問題，其一般設(shè)計(jì)步驟包括：需求分析、系統(tǒng)描述與仿真、局部設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成和系統(tǒng)測(cè)試。53第三節(jié) 車載嵌入式系統(tǒng)二、車載嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般步驟53第三節(jié) 車載嵌入式系統(tǒng)三、車載總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)開發(fā)基本過程車載總線是連接車載電子與信息系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)。整車車載電子與信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電子信息單元支持網(wǎng)絡(luò)連接的軟硬件設(shè)計(jì)。（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和仿真（2）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)（3）網(wǎng)絡(luò)集成54第三節(jié) 車載嵌入式系統(tǒng)三、車載總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)開發(fā)基本過程54第一章概

論第一章概論概論

車載網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、嵌入式系統(tǒng)、以及信息安全理論與技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用，是社會(huì)信息化發(fā)展在交通和汽車領(lǐng)域的體現(xiàn)。56概論 車載網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、嵌入式系統(tǒng)、以第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)一、汽車通信及信息技術(shù)的發(fā)展

傳統(tǒng)上汽車是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用的不斷深入，汽車上使用了越來越多的電子與信息技術(shù)。越來越多的車載電子與信息系統(tǒng)催生了車載網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，而基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的物連網(wǎng)的發(fā)展，必然產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)車-車、車-路、車-人、車-服務(wù)中心等互聯(lián)的車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使得一輛汽車已經(jīng)是全球互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)部分，如圖1-1。57第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)一、汽車通信及信息技術(shù)的發(fā)展358圖1-1車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)示意圖4圖1-1車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)示意圖第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)1.車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展

隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車上電子裝置越來越多，而且增長(zhǎng)很快。隨著電子部件價(jià)格的降低，電子技術(shù)向低檔車延伸的速度也很快。

另一方面，隨著汽車電子化的深入，以網(wǎng)絡(luò)通訊為基礎(chǔ)的線控技術(shù)（CBW，Control-By-Wire）將在車上普遍應(yīng)用。59第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)1.車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展5第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)圖1-2是線控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)原理，操縱意圖通過人機(jī)接口轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制功能裝置；傳感器感知功能裝置狀態(tài)，通過電信號(hào)傳給人機(jī)接口，反饋給駕駛?cè)藛T。60圖1-2線控過程示意圖第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)圖1-2是線控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)原理，第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)2.車載信息技術(shù)發(fā)展

車載信息系統(tǒng)（In-vehicleInfotainment）是基于計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星定位、網(wǎng)絡(luò)通訊、電子及控制等技術(shù)，為汽車提供安全、環(huán)保及舒適及娛樂性功能和服務(wù)的軟硬件系統(tǒng)。

車載信息系統(tǒng)可以劃分成4個(gè)層面，從高到低依次是客戶層、服務(wù)層、通訊層和車載層。當(dāng)前電子信息技術(shù)在車輛上主要用于車輛安全系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、通訊、導(dǎo)航系統(tǒng)和移動(dòng)多媒體系統(tǒng)、人機(jī)交互等方面。61第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)2.車載信息技術(shù)發(fā)展7第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)車輛安全系統(tǒng)1）自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)2）防撞警告系統(tǒng)和撞車通告系統(tǒng)3）集成安全系統(tǒng)。4）被盜車輛尋回系統(tǒng)62第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)車輛安全系統(tǒng)8第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)、通訊、導(dǎo)航系統(tǒng)1）網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)2）電子導(dǎo)航系統(tǒng)3）實(shí)時(shí)交通信息咨詢系統(tǒng)63第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)、通訊、導(dǎo)航系統(tǒng)9第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)移動(dòng)多媒體系統(tǒng)后排座娛樂系統(tǒng)：移動(dòng)多媒體技術(shù)主要開發(fā)的后排座娛樂系統(tǒng)，這種后排座音響-圖像技術(shù)包括全彩屏幕、游戲設(shè)備、DVD播放機(jī)、電源、CD機(jī)、錄像機(jī)、DVD機(jī)和放唱機(jī)。64第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)移動(dòng)多媒體系統(tǒng)10第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)人機(jī)交互系統(tǒng)最經(jīng)典的車上人機(jī)交互系統(tǒng)就是汽車儀表和各種車上裝置的操控系統(tǒng)。隨著車輛信息化的不斷提高，駕駛?cè)藛T獲得的信息和獲得信息的方式都有很大變化，基于各種新的數(shù)字顯示技術(shù)的儀表總成和新的信息推送方式在車上不斷涌現(xiàn)。操控方式也由原來的各種開關(guān)按鈕發(fā)展出觸摸屏、語音等方式。65第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)人機(jī)交互系統(tǒng)11第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)二、車載網(wǎng)絡(luò)介紹SAE（SocietyofAutomotiveEngineers，汽車工程師協(xié)會(huì)）按著汽車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能由低到高劃分為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)網(wǎng)絡(luò)，近年來，隨著導(dǎo)航、多媒體、安全系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和帶寬提出了更高的要求，又發(fā)展了D級(jí)、E級(jí)網(wǎng)絡(luò)，如表1-1所示。66第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)二、車載網(wǎng)絡(luò)介紹12表1-1車載網(wǎng)絡(luò)分類網(wǎng)絡(luò)分類位傳輸速率應(yīng)用范圍主流協(xié)議A級(jí)<20kb/s只需傳輸少量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合如刮水器的開閉控制LINB級(jí)20~150kb/s信號(hào)多實(shí)時(shí)性低的單元如車燈、車窗控制低速CANC級(jí)0.125~25Mb/s實(shí)時(shí)性高的控制單元如發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS等高速CAND級(jí)25~150Mb/s數(shù)據(jù)量大、對(duì)帶寬要求高如導(dǎo)航、多媒體系統(tǒng)IDB-139、MOST、車載以太網(wǎng)AVBE級(jí)10Mb/s實(shí)時(shí)性要求非常高的系統(tǒng)如安全氣囊FlexRay、車載以太網(wǎng)TTE67表1-1車載網(wǎng)絡(luò)分類網(wǎng)絡(luò)分類位傳輸速率應(yīng)用范圍主流協(xié)議A級(jí)第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)局部互連網(wǎng)絡(luò)（LIN，LocalInterconnectNetwork）是在1998年由汽車生產(chǎn)商Audi、BMW、DaimlerChrysler、Volvo和Volkswagen與元器件生產(chǎn)廠Motorola以及開發(fā)工具公司VCT(VolcanoCommunicationsTechnologies)聯(lián)合發(fā)起的一個(gè)汽車低端網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。LIN標(biāo)準(zhǔn)中不僅定義了通信協(xié)議，而且定義了開發(fā)工具接口和應(yīng)用軟件接口（API）。它的目標(biāo)是提供廉價(jià)的底層傳感器和執(zhí)行器級(jí)的局部網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。68第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)局部互連網(wǎng)絡(luò)（LIN，Local第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)由Bosch提出的CAN標(biāo)準(zhǔn)最早在歐洲汽車上被廣泛采用。后來，包括美國、日本的汽車公司也使用它作為B級(jí)或C級(jí)車載網(wǎng)絡(luò)。CAN是目前應(yīng)用最廣泛的汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。它也被很多其它行業(yè)采用。69第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)由Bosch提出的CAN標(biāo)準(zhǔn)最早在第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)MOST和車載以太網(wǎng)AVB是面向車載多媒體系統(tǒng)連接的標(biāo)準(zhǔn)。由于媒體信息音像的傳輸數(shù)據(jù)量大，所以比車上控制網(wǎng)絡(luò)要求更高的傳輸速度（帶寬），一般要求光纖或同軸電纜作為物理層媒介，考慮到成本等因素也大量使用雙絞線。70第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)MOST和車載以太網(wǎng)AVB是面向車第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)FlexRay和車載以太網(wǎng)TTE標(biāo)準(zhǔn)提供了時(shí)間觸發(fā)車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，從實(shí)時(shí)性和安全性上更適合車載線控系統(tǒng)。71第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)FlexRay和車載以太網(wǎng)TTE標(biāo)表1-2車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議機(jī)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域介質(zhì)訪問方式數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度/bit位速率/KbpsABUSVW控制單線競(jìng)爭(zhēng)16500APCFord媒體雙絞線CSMA/CA649.6AUTOLANGeneralInst控制雙絞線主/從0-644000BEANToyota控制單線CSMA/CD8-8810CANBosch控制雙絞線競(jìng)爭(zhēng)0-641000CCDCrysler傳感器總線雙絞線CSMA/CR無限制~7.8DANAlfaRomeo儀表板雙絞線主/從89.672表1-2車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議機(jī)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域介質(zhì)訪問方式數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度協(xié)議機(jī)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域介質(zhì)訪問方式數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度/bit位速率/KbpsDSIMotorola傳感器總線雙線主/從165IVMSNissan控制雙絞線Polling16~27.8KJ1850PWMSAE控制雙線CSMA/CR8-6441.6J1850VPWSAE控制單線CSMA/CR8-6410.4J1939SAE控制雙絞線競(jìng)爭(zhēng)0-641000MMLDelphi多媒體光纖主/從2048110000MOSTMostCo-op多媒體光纖TDMA480150000PALMNETMazda控制雙絞線競(jìng)爭(zhēng)32或64100073協(xié)議機(jī)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域介質(zhì)訪問方式數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度/bit位速率/KbpTTETTTech實(shí)時(shí)控制雙通道TDMA1282000(未來4000)VANRenault&PSA控制雙絞線競(jìng)爭(zhēng)0-64~250FlexRay協(xié)議聯(lián)合體控制雙通道FTDMA9610000車載以太網(wǎng)OPENAllianceSIG多媒體雙絞線、光纖等CSMA/CD12000100000074TTETTTech實(shí)時(shí)控制雙通道TDMA1282000(未來第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)三、車載網(wǎng)絡(luò)及信息系統(tǒng)特點(diǎn)汽車要求安全、使用方便、操作簡(jiǎn)捷、性能可靠，對(duì)價(jià)格敏感；汽車又是應(yīng)用環(huán)境最壞的設(shè)備，所有可能的道路、電磁以及氣候環(huán)境幾乎都可以遇到。根據(jù)汽車的這些使用要求和使用環(huán)境，汽車上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮這樣一些因素：溫度，油、水、鹽霧、塵土以及可能遇到的化學(xué)腐蝕物質(zhì)的影響，機(jī)械震動(dòng)、顛簸、沖擊的影響，電磁兼容問題，環(huán)境保護(hù)問題，可能的故障，安全措施，可靠性，成本價(jià)格。75第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)三、車載網(wǎng)絡(luò)及信息系統(tǒng)特點(diǎn)21第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)考慮以下因素：節(jié)點(diǎn)與總線的連接接頭的電氣與機(jī)械特性以及連接頭數(shù)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的評(píng)估與性能檢測(cè)方法容錯(cuò)和故障恢復(fù)問題實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間特性網(wǎng)絡(luò)布線的生產(chǎn)工藝性和使用維護(hù)過程中的安全性網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)的增加與軟硬件更新（可擴(kuò)展性）還要考慮通信協(xié)議及信息安全76第一節(jié) 汽車通信及信息技術(shù)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)考慮以下因素：2第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是具有資源共享和通訊功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合體。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，資源共享和網(wǎng)絡(luò)通訊的含義也在不斷豐富，如資源共享由數(shù)據(jù)資源共享、存儲(chǔ)系統(tǒng)共享發(fā)展到分布計(jì)算以及協(xié)同工作。77第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)23第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有多種分類方法。（1）按網(wǎng)絡(luò)范圍或網(wǎng)絡(luò)上終端的距離，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)（2）按用途，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為公共網(wǎng)絡(luò)和專用網(wǎng)絡(luò)。（3）按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為星型網(wǎng)、總線網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)和混合網(wǎng)絡(luò)。78第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類24第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1.通訊協(xié)議與功能在通信中，任何一個(gè)可以作為信息發(fā)送或接收的個(gè)體稱為通信的實(shí)體，如終端、用戶程序等。一個(gè)系統(tǒng)，如一個(gè)電控單元，可以包含一個(gè)或多個(gè)通信實(shí)體。當(dāng)兩個(gè)實(shí)體進(jìn)行通信時(shí)，為了能夠互相理解對(duì)方，必須按著一定的約定或規(guī)則進(jìn)行信息交換。79第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議25第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)20世紀(jì)70年代開始，隨著計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的要求越來越強(qiáng)烈。1983年ISO推出了網(wǎng)絡(luò)開放系統(tǒng)（OSI）基本參考模型的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7498。80第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹如圖1-3，ISO7498把網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)按功能劃分為七個(gè)層次。81第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹如圖1-3，ISO7498把第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹三、局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)1.局域網(wǎng)絡(luò)概念局域網(wǎng)是在一個(gè)有限區(qū)域內(nèi)連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，一般這個(gè)區(qū)域具有特定的職能，通過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的資源共享和信息通訊。汽車上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)是局域網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線（FieldBus）之間的一種結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)傳輸速度一般在10~103Kbps范圍，傳輸距離在幾十米范圍。82第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹三、局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)28第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.局域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理層的信號(hào)傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和介質(zhì)訪問控制協(xié)議決定了一個(gè)局域網(wǎng)的性質(zhì)和功能。信號(hào)傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在很大程度上決定了局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速度、傳輸距離以及節(jié)點(diǎn)數(shù)等指標(biāo)。局域網(wǎng)絡(luò)一般采用總線結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)和星型結(jié)構(gòu)。83第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.局域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)29第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹3.局域網(wǎng)絡(luò)分類局域網(wǎng)一般被劃分為三大類，即一般局域網(wǎng)(LAN)、高速局域網(wǎng)(HSLN)和計(jì)算機(jī)化分組交換機(jī)（CBX），主要特性如表1-3。84第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹3.局域網(wǎng)絡(luò)分類30第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹特性一般局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)化分組交換機(jī)傳輸介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖CATV同軸電纜雙絞線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線、星型、環(huán)型總線星型傳輸速度/Mbps1~20509.6~64傳輸距離/Km2511轉(zhuǎn)接技術(shù)報(bào)文分組報(bào)文分組線路轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)數(shù)100~100010100~1000網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用/$500~50004~5萬250~100085表1-3局域網(wǎng)分類與主要特性第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹特性一般局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)計(jì)算第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹四、無線網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)是指使用無線電技術(shù)進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同。無線網(wǎng)絡(luò)消除了有線網(wǎng)絡(luò)對(duì)接入設(shè)備空間位置的限制，同時(shí)也節(jié)省了光纖、電纜等有線傳輸介質(zhì)的鋪設(shè)成本。86第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹四、無線網(wǎng)絡(luò)32第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹1.無線網(wǎng)絡(luò)的基本組成元素?zé)o線網(wǎng)絡(luò)既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括用于近距離信息傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)、廣域網(wǎng)。無論是哪種網(wǎng)絡(luò)，都是由以下三種基本元素組成。（1）無線網(wǎng)絡(luò)用戶（2）無線連接（3）基站87第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹1.無線網(wǎng)絡(luò)的基本組成元素3第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.無線網(wǎng)絡(luò)的分類依據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍及使用協(xié)議的不同，無線網(wǎng)絡(luò)一般分為4類：（1）無線廣域網(wǎng)（WirelessWideAreaNetworks）（2）無線城域網(wǎng)（WirelessMetropolitanAreaNetworks）（3）無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetworks）（4）無線個(gè)人局域網(wǎng)88第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.無線網(wǎng)絡(luò)的分類34第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹五、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊中的一些基本概念1.節(jié)點(diǎn)、介質(zhì)、協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（Node）是網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的核心組成部分，包括終端節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)一般是網(wǎng)絡(luò)連接的應(yīng)用系統(tǒng)或設(shè)備，它們利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)送或接收信息；中間節(jié)點(diǎn)一般提供信息的轉(zhuǎn)送服務(wù)、信息流量控制等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。89第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹五、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊中的一些基第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.信息傳送過程與調(diào)制數(shù)字信息的傳送可以按“0”和“1”的某種電平定義直接傳送，也可以轉(zhuǎn)化（調(diào)制）為模擬信號(hào)傳送。通過模擬信號(hào)傳送的基本過程如圖1-4所示90第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹2.信息傳送過程與調(diào)制36第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹常用調(diào)制方式有以下幾種：（1）調(diào)幅：傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中“0”和“1”位由信號(hào)的幅值表示，如在一個(gè)位的時(shí)間中幅值小表示“0”，大的表示“1”，如圖1-5(a)；（2）調(diào)頻：“0”和“1”由信號(hào)的頻率表示，如在一個(gè)位的時(shí)間中低頻率表示“0”，高頻率表示“1”，如圖1-5(b)；（3）調(diào)相：“0”和“1”由信號(hào)的相位表示，如在一個(gè)位的時(shí)間中信號(hào)相位為-180度表示“0”，相位為0度表示“1”，如圖1-5(c)。91第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹常用調(diào)制方式有以下幾種：37第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹發(fā)送端由要發(fā)送的位產(chǎn)生調(diào)制的信號(hào)，接收端根據(jù)信號(hào)的狀態(tài)恢復(fù)為“0”或“1”。92第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹發(fā)送端由要發(fā)送的位產(chǎn)生調(diào)制的93

圖1-5信號(hào)調(diào)制方式(a)調(diào)幅方式(b)調(diào)頻方式(c)調(diào)相方式39圖1-5信號(hào)調(diào)制方式第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹3.編碼和傳輸速度數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)氖恰?”和“1”的序列。信息由“0”和“1”的一定組合表示，這就是編碼；如ASCII碼用7位二進(jìn)制對(duì)常用符號(hào)編碼，傳送一個(gè)符號(hào)就是傳送對(duì)應(yīng)的一個(gè)7位二進(jìn)制碼。單位時(shí)間傳輸?shù)男畔⒈砻骶W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣?，一般用單位時(shí)間傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)表示。單位時(shí)間傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)稱為比特率（Bitrate），單位為bps(bitpersecond)。94第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹3.編碼和傳輸速度40第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹4.同步與異步串行通訊串行通訊有同步和異步兩種基本方式。異步傳輸方式中，每一個(gè)字符（或信息單位）的傳送與其它字符（或信息單位）無關(guān)，在開始時(shí)有一個(gè)啟始發(fā)送標(biāo)志位，結(jié)束時(shí)有一個(gè)終止標(biāo)志位。異步傳輸方式的控制比較簡(jiǎn)單，傳輸速度比較低。同步傳輸方式中，數(shù)據(jù)傳輸前先通過同步措施建立發(fā)送和接收端的時(shí)間同步，然后連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)塊。同步傳輸方式速度高，傳輸控制比較復(fù)雜。95第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹4.同步與異步串行通訊41第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹5.介質(zhì)的多路復(fù)用介質(zhì)多路復(fù)用是多個(gè)用戶使用一條介質(zhì)線路時(shí)，線路資源的分配方式。有頻分方式（FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexer）、時(shí)分方式（TDM，TimeDivisionMultiplexer）和碼分方式(CDM，CodeDivisionMultiplexer)。96第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹5.介質(zhì)的多路復(fù)用42第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)介紹6.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息傳送方式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的傳送分為電路交換、報(bào)文交換和分組交換三種方式。電路交換方式電路交換是兩臺(tái)在通信的計(jì)算機(jī)使用一條實(shí)際的物