新能源汽車電氣技術(shù)：5-1新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、車載互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)認(rèn)知

PAGEPAGE7《新能源汽車電氣技術(shù)》教案授課班級(jí)班級(jí)人數(shù)授課教師課題序號(hào)9授課課型授課課時(shí)課時(shí)授課章節(jié)名稱任務(wù)一新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)認(rèn)知教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.能描述車載網(wǎng)絡(luò)的概念；2.能描述新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)分類

3.能描述新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)的要求；技能目標(biāo)1.能利用互聯(lián)網(wǎng)查詢車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展2.能利用比亞迪E5電動(dòng)汽車整車CAN總線網(wǎng)絡(luò)示教版學(xué)習(xí)情感目標(biāo)1.培養(yǎng)勤于思考、舉一反三的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2.培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作精神。教學(xué)重點(diǎn)能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)分類教學(xué)難點(diǎn)新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)的要求教學(xué)方法講授法、自主學(xué)習(xí)法、探究法、小組討論法教學(xué)資源教材、網(wǎng)絡(luò)資源、教學(xué)視頻、相關(guān)PPT，多媒體教室板書設(shè)計(jì)任務(wù)一新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)認(rèn)知[知識(shí)學(xué)習(xí)]1.車載網(wǎng)絡(luò)的概念2.車載網(wǎng)絡(luò)分類3.車載網(wǎng)絡(luò)的要求4.車載互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)概述5.車載互聯(lián)網(wǎng)的基本功能6.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級(jí)[技能訓(xùn)練]1.典型純新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)認(rèn)知教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)目標(biāo)【一】導(dǎo)入新章節(jié)案例導(dǎo)入：你的主管要求你為新能源汽車的客戶介紹車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能與操控，你能完成這個(gè)任務(wù)嗎?【二】新授任務(wù)一新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)認(rèn)知[學(xué)習(xí)目標(biāo)]知識(shí)目標(biāo)1.能描述車載網(wǎng)絡(luò)的概念；2.能描述新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)分類

3.能描述新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)的要求；能力目標(biāo)1.能利用互聯(lián)網(wǎng)查詢車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展2.能利用比亞迪E5電動(dòng)汽車整車CAN總線網(wǎng)絡(luò)示教版學(xué)習(xí)[知識(shí)學(xué)習(xí)]一、車載網(wǎng)絡(luò)的概念車載網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的新興技術(shù)領(lǐng)域，它支持汽車向智能化發(fā)展。人們把所有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接映射為一個(gè)通信介質(zhì)（總線），所有電子控制單元（ECU）共享總線、數(shù)據(jù)以位連續(xù)的形式傳輸，總線網(wǎng)絡(luò)由此產(chǎn)生。二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概述當(dāng)今，汽車行業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)重要而徹底的變革。零配件供應(yīng)商的豐富想象力與汽車購(gòu)買者對(duì)于舒適設(shè)備的更高要求緊密相聯(lián)，并且隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，車輛上電控系統(tǒng)的數(shù)量不斷增多，而且功能也越來越復(fù)雜。很多汽車采用了多個(gè)電腦（ECU）。每一個(gè)電腦都需要與多個(gè)傳感器、執(zhí)行器之間發(fā)生通信，而每一個(gè)輸入、輸出信號(hào)又可以與多個(gè)電腦之間發(fā)生通信。如果每一個(gè)電控系統(tǒng)都獨(dú)立配置一整套相應(yīng)的傳感器、執(zhí)行器，那么將有大量的線束、接插件密布于汽車的各個(gè)部位，這樣不僅會(huì)增添汽車生產(chǎn)車間組裝工入的裝配困難以及車身重量，而且也會(huì)增加了汽車售后維修人員對(duì)故障診斷、維修的難度。另外，為了提高汽車綜合控制的準(zhǔn)確性，綜合控制系統(tǒng)也迫切需要輸入、輸出信號(hào)數(shù)據(jù)共享。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，以全數(shù)字式現(xiàn)場(chǎng)總線為代表的現(xiàn)場(chǎng)控制儀表、設(shè)備的大量應(yīng)用，使得繁瑣的現(xiàn)場(chǎng)連線被單一、簡(jiǎn)潔的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)所代替，為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制用戶帶來巨大好處。目前，己形成多種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。和其他控制現(xiàn)場(chǎng)比，汽車內(nèi)溫度變化范圍大，～般為_40-80攝氏度，電磁干擾和其他電子噪聲強(qiáng)，環(huán)境極其惡劣，因此網(wǎng)絡(luò)在車內(nèi)運(yùn)行的可靠性尤為重要。這不但體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自身的容錯(cuò)能力和抗干擾能力上，而且也體現(xiàn)在信號(hào)的編碼方式和傳輸方式上。汽車局域網(wǎng)無一例外地都采用了同步串行傳輸方式，數(shù)據(jù)信號(hào)多采用PWM、VPw和NRZ編碼。汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：在統(tǒng)一應(yīng)用層協(xié)議和數(shù)據(jù)定義的基礎(chǔ)上，可以使之成為一個(gè)“開放式系統(tǒng)’’，具有很強(qiáng)的靈活性。對(duì)于任何遵循上述協(xié)議的供應(yīng)商所生產(chǎn)的控制單元都可輕易添加入該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中或者從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中拆除，系統(tǒng)幾乎不需要做任何硬件和軟件的修改，這完全符合現(xiàn)代汽車平臺(tái)式設(shè)計(jì)的理念。因此汽車電子控制采用網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)可大大降低設(shè)計(jì)成本iIJ。專家認(rèn)為，21世紀(jì)的汽車電子控制將以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心.由世界上最大的汽車零部件供應(yīng)商之一的德國(guó)BOSCH公司于八十年代初專門為汽車電子控制研發(fā)的控制器局域網(wǎng)協(xié)議，為當(dāng)前被各國(guó)汽車制造商普遍認(rèn)同的世界范圍內(nèi)的主流協(xié)議并被定位為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。眾多國(guó)際知名汽車公司早在80年代就積極致力于汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究及應(yīng)用。迄今為止，己有多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，如SAE的J1850，ISO的VAN和博世（BOSCH）的CAN。目前電子技術(shù)所使用的總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大概分為三類，即A類、B類和C類。A類：用于傳感器、執(zhí)行器的通信總線，代表的有LIN，一般通信速率在1Kbps～10Kbps屬于低速總線。B類：用于控制單元之問的通信總線，代表的有CAN、J1850，一般通信速率在10Kbps～250Kbps屬于中速總線。C類：用于高速、實(shí)時(shí)、大數(shù)據(jù)量傳輸設(shè)備間的通信總線，代表的有CAN、FlexRay、MOST、IBD.1394，一般通信速率在500Kbps以上，屬于高速總線。一般來講，LIN、CAN、J1850總線用于車身系統(tǒng)，500Kbps的CAN總線用于動(dòng)力系統(tǒng)和安全系統(tǒng)，F(xiàn)lexRay用于安全系統(tǒng)和主動(dòng)懸架，MOST和IBD.1394用于多媒體系統(tǒng)。CAN總線是德國(guó)BOSCH公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)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，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)lMbps。CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等多項(xiàng)工作。并且在較惡劣的環(huán)境中具有可靠性好的優(yōu)良性能。LIN總線是一種低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò)，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。在不需要類似CAN的高端汽車總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合，使用LIN總線可以大大節(jié)省成本。在LIN技術(shù)規(guī)范中，除了定義基本協(xié)議和物理層外，還定義了開發(fā)工具和應(yīng)用軟件接口。LIN總線基于通用UART接口.無需硬件協(xié)議控制器，幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件。LIN通信基于SCI（UART）數(shù)據(jù)格式，采用單主控制器/多從設(shè)備的模式，無需仲裁機(jī)制。LIN從節(jié)點(diǎn)不需晶振或陶瓷震蕩器就能實(shí)現(xiàn)自同步，節(jié)省了從設(shè)備的硬件成本。和CAN總線一樣不需要改變LIN從節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件就可以在網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點(diǎn)。通常一個(gè)L1N網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)數(shù)目小于16個(gè)，共有64個(gè)標(biāo)志符。L1N的傳輸速率最高可達(dá)20Kbitt31。CAN（ControllerAreaNetwork）即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，最初是德國(guó)BOSCH公司為汽車的監(jiān)測(cè)與控制而設(shè)計(jì)，以解決汽車眾多控制設(shè)備與儀器儀表之間的大量數(shù)據(jù)交換用硬件接線帶來的問題。當(dāng)今CAN的應(yīng)用已不再局限于汽車行業(yè)，而向過程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械和傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。CAN節(jié)點(diǎn)數(shù)從20世紀(jì)90年代開始直線上升，增加趨勢(shì)明顯。CAN也是唯一形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的串行通信協(xié)議三、新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)分類

隨著科技的發(fā)展，需求的提升，因此存在著多種車用網(wǎng)絡(luò)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的委員會(huì)將汽車的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)大致分為三類：A類：主要是針對(duì)傳感器或執(zhí)行器操控的低速網(wǎng)絡(luò)，它的數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)來說較低，通常只有1-10kbps。多數(shù)用在燈光照明、座椅調(diào)節(jié)、電動(dòng)門窗控制等上面，在A類網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)也存在著多種，目前LIN總線正在逐步發(fā)展，這種總線的協(xié)議主要是面對(duì)低端通訊，它所要求通信速率環(huán)境并不高，由單總線的方式來完成整個(gè)操控過程。B類：屬于中速的網(wǎng)絡(luò)。所面向的多數(shù)是獨(dú)立模塊，在模塊間完成對(duì)數(shù)據(jù)的共享作用，速率一般處與10-100kbps之間。一般運(yùn)用于車輛的信息控制中心，作用是診斷車輛所產(chǎn)生的各類故障，如：儀表盤故障指示燈的告警功能，各類安全氣囊和自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的自檢等。這類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)主要包括控制器、各類處理器（ECU、TCU、BMS等模塊）、局域網(wǎng)協(xié)議三個(gè)方面。在故障診斷和容錯(cuò)性能方面，控制器局域網(wǎng)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，對(duì)汽車內(nèi)部的電子系統(tǒng)可靠性、實(shí)時(shí)性有著較高的要求，并在將來的一段時(shí)間內(nèi)占據(jù)著無法替代的地位。C類：是一個(gè)面向高速，具有實(shí)時(shí)閉環(huán)控制功能的多路性數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)速率需求最多可達(dá)20Mb/s以上，，主要的作用是對(duì)車載多媒體及導(dǎo)航控制、人工智能服務(wù)、牽引控制、懸架控制等，以簡(jiǎn)化式分布方法控制來減少對(duì)車身線束的需求。在這類標(biāo)準(zhǔn)中，日系和歐系汽車制造上多數(shù)上采用擁有高速通訊控制器的局域網(wǎng)。除此之外，利用3G物聯(lián)卡、4G專網(wǎng)技術(shù)結(jié)合TCU通訊模塊，使得速率性能有了大幅提高。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日新月異，與其配套的各類控制器、執(zhí)行器功能也將會(huì)得到大幅的提升，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)進(jìn)行不斷的完善和提高。如表5-1所示。表5-1新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)分類四、新能源汽車車載網(wǎng)絡(luò)的要求1.多媒體娛樂及信息系統(tǒng)這個(gè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸要求相對(duì)來說較高，不僅在通信的速率上，而且還要具備高帶寬或者是高速無線傳輸?shù)哪芰Α?.擁有更加安全穩(wěn)定的線控系統(tǒng)由于這個(gè)系統(tǒng)在制動(dòng)和導(dǎo)航系統(tǒng)上所涉及的安全性很高，因此在數(shù)據(jù)交換中對(duì)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、可靠性、容錯(cuò)性有著更高的技術(shù)要求。3.車身系統(tǒng)的控制就此領(lǐng)域而言，已經(jīng)擁有近三十年的技術(shù)積累和廣泛的商業(yè)應(yīng)用，技術(shù)環(huán)境相對(duì)成熟。其中包括了傳統(tǒng)的車身控制系統(tǒng)和電傳輔助控制系統(tǒng)。4.支線端控制系統(tǒng)這個(gè)系統(tǒng)主要是一些簡(jiǎn)單的電子控制單元，比如說對(duì)隨動(dòng)大燈、電動(dòng)天窗及后視鏡的控制和對(duì)載有智能傳感器車門的控制等。對(duì)LIN技術(shù)的廣泛應(yīng)用是當(dāng)下各家車企的主流方向。五、CAN總線的特點(diǎn)隨著汽車上電子設(shè)備越來越復(fù)雜，為了減少電線數(shù)量，汽車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，并且得到了廣泛的應(yīng)用。汽車總線在本質(zhì)上是通過某種規(guī)定的協(xié)議將汽車內(nèi)的各個(gè)電控單元連接到一起，形成一個(gè)局域網(wǎng)。各部分電控單元采集相關(guān)信息送往總線顯示，或者自身的傳感器等部件執(zhí)行總線上對(duì)應(yīng)的控制命令。所以，車輛內(nèi)部智能網(wǎng)絡(luò)一般由車輛總線和各電控單元的傳感器構(gòu)成。CAN（ControllerAreaNetwork）控制器局域網(wǎng)由德國(guó)BOSCH公司率先推出，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISOll898）。它主要為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制單元之間的數(shù)據(jù)交換和通信而設(shè)計(jì)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，有如下一些特點(diǎn)：1）CAN可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻、主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息而不分主從，通信方式靈活。利用這一特點(diǎn)，也可以方便地構(gòu)成（容錯(cuò)）多機(jī)備份系統(tǒng)。2）CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)。這樣短的傳輸時(shí)間，受干擾的概率低，重新發(fā)送時(shí)間短。3）CAN直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)lOkm/5kbps，通信速率最高可達(dá)IMbps/40m。CAN總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)理論值為2000個(gè)，實(shí)際可達(dá)110個(gè)。4）CAN可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播的方式傳送和接收數(shù)據(jù)。5）CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可分成不同的優(yōu)先級(jí)，滿足不同的實(shí)時(shí)要求。6）CAN每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)的出錯(cuò)率極低。7）CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)。當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，有效地避免了總線沖突。8）CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，即切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。六、CAN的分層結(jié)構(gòu)CAN協(xié)議是建立在IS0/0SI標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)上，不過其模型只取0SI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應(yīng)用層。其信號(hào)傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。CAN可提供高達(dá)1Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率（此時(shí)通信距離最長(zhǎng)為40m），直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率5Kbps以下）。CAN總線通信接口集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等。CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)地址編碼，而對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。采用這種方法可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制，但在實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)數(shù)目受網(wǎng)絡(luò)硬件的電氣特性所限制。CAN協(xié)議采用CRC檢驗(yàn)并可提供相應(yīng)的錯(cuò)誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。根據(jù)協(xié)議，CAN節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)可劃分為兩層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。其中數(shù)據(jù)鏈路層又包括邏輯鏈路控制子層LLC和媒體訪問控制子層MAC。在CAN技術(shù)規(guī)范2.0A版本中，數(shù)據(jù)鏈路層的LLC和MAC子層服務(wù)及功能被描述為“對(duì)象層”和“傳輸層”。CAN的分層結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。LLC子層的功能：為數(shù)據(jù)傳送和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求提供服務(wù)。確認(rèn)由LLC子層接收的報(bào)文實(shí)際已被接收，并為恢復(fù)管理和超載提供信息。在定義目標(biāo)處理時(shí)，存在許多靈活性。MAC子層的功能：主要傳送規(guī)則，即控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、錯(cuò)誤檢測(cè)、出錯(cuò)標(biāo)定和故障界定。MAC子層也要確定當(dāng)開始一次新的傳送時(shí)，總線是否開放或者馬上開始接收。位定時(shí)特性也是MAC子層的一部分。LLC和MAC兩個(gè)同等的協(xié)議實(shí)體通過交換幀或協(xié)議數(shù)據(jù)單元相互通信。物理層定義了物理數(shù)據(jù)在總線上各節(jié)點(diǎn)間的傳輸過程，主要是連接介質(zhì)、線路電氣特性、數(shù)據(jù)的編碼/解碼、位定時(shí)和同步的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。CAN2.0技術(shù)規(guī)范沒有定義物理層，也可以根據(jù)實(shí)際中的應(yīng)用，對(duì)發(fā)送媒體和信號(hào)電平進(jìn)行優(yōu)化。圖5-1CAN分層結(jié)構(gòu)七、CAN總線在純電動(dòng)汽車上的應(yīng)用發(fā)展使用什么樣的能源作為動(dòng)力，是傳統(tǒng)燃油車和純電動(dòng)汽車的最大區(qū)別。也就是說，我們用動(dòng)力蓄電池和電機(jī)的組合來替代油箱和發(fā)動(dòng)機(jī)。目前，電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)集中在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、動(dòng)力蓄電池管理，以及整車的電控三大方面。當(dāng)然，電動(dòng)汽車的控制系統(tǒng)還包括車身控制系統(tǒng)、人機(jī)顯示、真空助力系統(tǒng)等部分，每個(gè)設(shè)備都構(gòu)成了獨(dú)立的控制單元。在許多中高級(jí)汽車上，整車還配備了驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)（ASR）、安全氣囊系統(tǒng)（SRS）、巡行控制系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)控制系統(tǒng)（ABS）、空調(diào)系統(tǒng)及其他一些電控單元。越來越多的控制設(shè)備和通訊設(shè)備出現(xiàn)，使得各電子控制單元之間有了越來越密切的聯(lián)系，大量的電控單元通過總線通信構(gòu)成了基于CAN總線的汽車控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。目前主流的純電動(dòng)汽車的整車網(wǎng)絡(luò)是由兩條總線構(gòu)成，即低速CAN總線和高速CAN總線。低速CAN總線和高速總線在網(wǎng)絡(luò)上是互相獨(dú)立的。為了在某些時(shí)刻使得低速網(wǎng)和高速網(wǎng)相互訪問，我們一般都通過網(wǎng)關(guān)連接這兩個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)，它們之間通過網(wǎng)關(guān)來共享數(shù)據(jù)。如此一來，兩條總線都獨(dú)立工作，只有當(dāng)兩條總線間發(fā)生數(shù)據(jù)交換時(shí)才通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行傳輸。這種網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)可以使得將不同類型的數(shù)據(jù)信息區(qū)分開，從而大大地減輕了各條總線上的負(fù)擔(dān)。我國(guó)在汽車總線方面的研究處于起步階段，為了追趕國(guó)外汽車企業(yè)的腳步，使自身將來能與外國(guó)車企相競(jìng)爭(zhēng)，我們應(yīng)該把對(duì)CAN總線的研究重點(diǎn)放在對(duì)自身的汽車總線與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用，針對(duì)不同的車型開發(fā)電子控制單元的硬件和應(yīng)用層的軟件，形成獨(dú)立的車載網(wǎng)絡(luò)。目前我國(guó)電動(dòng)汽車總線研究開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)問題集中在以下一些方面：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持；總線通信的速率、容量、優(yōu)先級(jí)的配置等技術(shù)問題；可靠的傳輸性，尤其是在強(qiáng)電磁干擾的情況下；如何選擇最大傳輸時(shí)的延時(shí)時(shí)間；網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和容錯(cuò)等功能。伴隨汽車電子的迅猛發(fā)展，CAN總線這一具備優(yōu)越性能的技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用和飛速的發(fā)展。目前，針對(duì)我國(guó)國(guó)情，對(duì)汽車總線技術(shù)的研究越來越重要，我們必須抓緊時(shí)間，抓緊一切機(jī)會(huì)，大力開發(fā)自主的汽車總線零部件，在下一個(gè)交通工具時(shí)代，領(lǐng)先世界。八、LIN規(guī)范的產(chǎn)生與發(fā)展根據(jù)SAE分類，A類網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸位速率在1.10kbps之問。在該類網(wǎng)絡(luò)中存有多種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，然而沒有一種協(xié)議能成為各大公司共同遵循的標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)汽車生產(chǎn)商都試圖建立起自己的低速網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，因此一直以來，A類網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)繁雜，未能得到有效的統(tǒng)一。但是這一狀況隨著LIN（LoealInterconnectNetwork）總線的推出而得到解決。1998年，汽車制造商奧迪（Audi）公司、寶馬（BMW）公司、戴姆勒克萊斯勒（DaimlerChrysler）公司、沃爾沃（Volvo）汽車公司、大眾（Volkswagen）汽車公司、通信領(lǐng)域的專業(yè)廠商火山通信技術(shù)（VCTVolcanoCommunicationsTechnologiesl公司以及半導(dǎo)體生產(chǎn)商摩托羅拉（Motorola）公司共同創(chuàng)建了LIN協(xié)會(huì)，其目的是為汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供一個(gè)開放的A類串行總線通信標(biāo)準(zhǔn)。允許在此基礎(chǔ)上開發(fā)汽車低端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并且不需要使用者支付使用費(fèi)或版稅。LIN是用于汽車分布式電控系統(tǒng)的一種新型低成本串行通信總線，它是一種基于串行的數(shù)據(jù)格式、主從結(jié)構(gòu)的單線12V的總線通信系統(tǒng)，主要用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信，而這正是CAN總線的帶寬和功能所不要求的部分。由于目前尚未建立低端多路通信的汽車標(biāo)準(zhǔn)，而從價(jià)格和實(shí)用性等因素考慮，LIN在A類網(wǎng)絡(luò)內(nèi)與這些網(wǎng)絡(luò)相比有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，因此LIN正逐漸發(fā)展成為低成本的串行通信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在1999年7月，LIN規(guī)范發(fā)布了1.0版本，在2000年，LIN規(guī)范作了兩次的更新，2000年11月發(fā)布了LIN規(guī)范1.2版本。到了2002年11月，LIN協(xié)會(huì)發(fā)布了LIN規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)1.3版本，這個(gè)版本為了提高節(jié)點(diǎn)之間的兼容性，主要在LIN總線的物理層作了一些修改。在2003年，LIN協(xié)會(huì)又發(fā)布了LIN規(guī)范2.0。這個(gè)新的LIN規(guī)范2.0對(duì)前～版本的規(guī)范作了進(jìn)一步的改良。除了某些特殊的情況，根據(jù)LIN2.0設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)可以與根據(jù)LINl.3設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)相互通信。同時(shí)，對(duì)于那些己經(jīng)發(fā)現(xiàn)問題和需要重寫的地方，LIN規(guī)范2.0都作了完全的重寫。LIN規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)2.0由以下規(guī)范部分組成：LIN物理層規(guī)范一描述了LIN總線的物理層，包括位傳輸速率，時(shí)鐘容錯(cuò)范圍等等。LIN協(xié)議規(guī)范一描述了LIN總線的數(shù)據(jù)鏈路層。LIN診斷和配置規(guī)范一描述了如何在數(shù)據(jù)鏈路層之上提供診斷信息和節(jié)點(diǎn)配置服務(wù)。LIN應(yīng)用程序接口規(guī)范一描述了網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序之間的接口，包括診斷模塊。LIN配置語言規(guī)范一介紹了LIN配置文件的格式。LIN配置文件用于配置整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并作為OEM和不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的供應(yīng)商之間的通用接口，同時(shí)可作為開發(fā)和分析工具的一個(gè)輸入。LIN節(jié)點(diǎn)能力描述語言規(guī)范一介紹了描述離架從機(jī)節(jié)點(diǎn)的語言格式，可以通過即插即用的工具自動(dòng)生成LIN描述文件。LlN協(xié)議技術(shù)及特點(diǎn)LIN總線協(xié)議是面向車輛低端分布式應(yīng)用的一類多路復(fù)用串行協(xié)議，是一種低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN的適用范圍是帶單主機(jī)節(jié)點(diǎn)和一組從機(jī)節(jié)點(diǎn)的多點(diǎn)總線，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將是在汽車中使用汽車分級(jí)網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)因素。LIN的標(biāo)準(zhǔn)化將簡(jiǎn)化多種現(xiàn)存的多點(diǎn)解決方案，而且將降低汽車電子的開發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)和后勤成本。單主多從配置方式，配置靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)LIN網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型，網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，其余均為從節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信，網(wǎng)絡(luò)中不存在沖突，不需要仲裁。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的配置信息只保護(hù)在主節(jié)點(diǎn)中，從節(jié)點(diǎn)可以自由的接入或脫離網(wǎng)絡(luò)而不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生任何影響。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)不僅受標(biāo)識(shí)符場(chǎng)長(zhǎng)度的限制，而且還受總線物理特性的限制。實(shí)際應(yīng)用中LIN網(wǎng)絡(luò)中掛接的節(jié)點(diǎn)數(shù)不高于12個(gè)。單線傳輸，速率最高達(dá)20kbps，LIN單線傳輸最大距離不超過40m，最大波特率受電磁干擾的限制最高達(dá)20kbps，受網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)某瑫r(shí)限制，最小為lkbps。這一速度能滿足多數(shù)智能傳感器和執(zhí)行器的通信要求。推薦LIN波特率如表5-2所示。表5-2推薦LIN波特率通信時(shí)不會(huì)產(chǎn)生沖突，無需仲裁，故網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸延時(shí)能通過計(jì)算準(zhǔn)確得出，從而為可靠通信提供保障。從節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步不需要內(nèi)部石英或陶瓷振蕩器，由于通信速率不是很高，網(wǎng)絡(luò)中從節(jié)點(diǎn)可以利用主節(jié)點(diǎn)發(fā)出的同步場(chǎng)進(jìn)行同步而不需要從節(jié)點(diǎn)內(nèi)的石英或陶瓷振蕩器。低成本的硬件接口低成本及使用最為普遍的硬件接口是LIN最初開發(fā)的主要目標(biāo)之一。LIN的物理層采用普遍的SCI/UART標(biāo)準(zhǔn)硬件接口，并通過總線收發(fā)器連接至LIN網(wǎng)絡(luò)。由于大多數(shù)單片機(jī)中都含有SCI接口，因此網(wǎng)絡(luò)中的從節(jié)點(diǎn)可以由廉價(jià)的單片機(jī)來開發(fā)，這樣就降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的成本。在LIN信息幀中，數(shù)據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)度可變，可以選擇為2、4、8個(gè)字節(jié)。睡眠和喚醒網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)，主節(jié)點(diǎn)發(fā)出睡眠命令使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入睡眠。睡眠命令只能由主節(jié)點(diǎn)發(fā)出，網(wǎng)絡(luò)中任何的一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)出喚醒信號(hào)來喚醒整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。（九）LIN的分層結(jié)構(gòu)LINl.2規(guī)范根據(jù)0SI參考模型，被分為物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，其中：1.物理層定義了信號(hào)如何在總線媒體上傳輸，本規(guī)范中定義了物理層的驅(qū)動(dòng)器/接收器特性。2.數(shù)據(jù)鏈路層1）媒體訪問控制MAC（MediumAccessContr01）子層是LIN協(xié)議的核心。它管理從LLC子層接收到的報(bào)文，也管理發(fā)送至ULLC子層的報(bào)文。MAC子層由故障界定這個(gè)管理實(shí)體監(jiān)控。2）邏輯鏈路控制LLC（LogicalLinkLayer）子層涉及報(bào)文濾波和恢復(fù)管理的功能。（十）LIN總線特點(diǎn)LIN總線協(xié)議是一種建立在通用的scI/UART硬件接口上，并將分布在車輛不同位置的智能傳感器