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車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本知識車載網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生隨著汽車動力驅(qū)動系統(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)計人員的思考。導(dǎo)線數(shù)量的增加造成的影響整個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),實現(xiàn)了多個節(jié)點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)對各車門的門鎖、電動玻璃窗進(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)對汽車引入智能交通系統(tǒng)(ITS)時,在信息系統(tǒng)中將會采用更大容量的網(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)是通過對車外以及車體情況的感知,實現(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。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,在汽車上采用的計算機(jī)微處理芯片數(shù)量越來越多,多個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,并使用網(wǎng)關(guān)服務(wù)器來實現(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)字信號通過共用傳輸線路進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)工作時,由各個開關(guān)發(fā)送的輸入信號通過中央處理器(CPU)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,該數(shù)字信號以串行信號方式從傳感器傳輸給接收裝置,發(fā)送的信號在接收裝置處將被轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號,再由開關(guān)信號對有關(guān)元件進(jìn)行控制。“喚醒”和“休眠”功能“喚醒”和“休眠”功能用于減少在關(guān)閉點火開關(guān)時蓄電池的額外能量消耗。當(dāng)系統(tǒng)處于“休眠”狀態(tài)時,多路傳輸通信系統(tǒng)將停止諸如信號傳輸和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,處于“休眠”狀態(tài)的有關(guān)控制裝置立即開始工作,同時還將“喚醒”信號通過傳輸線路發(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,硬件失效保護(hù)功能使其以固定的信號進(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,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影響,以保證系統(tǒng)能繼
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