车载网络技术与应用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,汽车车载网络,技术与应用,第一章概 述,2024/11/14,1,汽车车载网络技术与应用第一章概 述2023/8/,1,汽车电子技术发展历程,(1),七十年代引入集成电路,.,(2),八十年代引入微处理器,.,(3),九十年代引入网络技术,.,三个阶段是汽车电子技术发展的三个里程碑,;,2024/11/14,2,1 汽车电子技术发展历程(1)七十年代引入集成电路.2023,2,汽车上为什么需要发展网络技术,直接原因,:,汽车产业竞争带来的技术竞争和技,术需求。,间接原因,:,技术发展达到一定高度提供可能性。,集成电路,:,只改变产品的体积,工作速度,性能可靠 性,;,微处理器,:,使产品体现出智能特征,;,网络技术,:,解决由于汽车上大量应用电子装置带 来的问题,-,汽车电子电器数量过多，系统过大、冗余度高、成本增加、技术效益低下。,具体说明,:,（,1,）（,2,）（,3,）（,4,）,2024/11/14,3,2 汽车上为什么需要发展网络技术直接原因:汽车产业竞争带来,（,1,）,Volvo,汽车线束长度的增加,线束的增加不但占据了车内的有效空间，增加了装配和维修的难度，提高了整车成本，而且妨碍了整车可靠性的提高。,2024/11/14,4,线束的增加不但占据了车内的有效空间，增加了装,（,2,）2001-2004年中国汽车电子应用比例与全球平均水平情况对比,2001年 2002年 2003年 2004,全球平均每辆新车汽车电子支出（美元）,1800 1854 2025 2123,全球每辆新车平均汽车电子应用比例,23.10%23.9%26.2%27.5%,全球每辆新车平均汽车电子应用比例的增长速度,3.5%9.6%5.0%,中国平均每辆新车汽车电子支出（美元）,754 790 885 1024,中国每辆新车平均汽车电子应用比例,3.40%4.2%4.8%5.8%,中国每辆新车平均汽车电子应用比例的增长速度,23.5%14.3%20.8%,2024/11/14,5,（2）2001-2004年中国汽车电子应用比例与全球平均水平,（,3,）线束重量变化：,2003年6月在南京菲亚特下线的“派力奥周末风”，车载网络将前照灯照明、前/后窗自动玻璃清洗控制、转向灯控制、后风窗雨刮器、内部照明系统、单点触电动窗自动升降、电子防盗系统通过网络连为一体。,由于采用了汽车整体车载网络技术，从而减少了23%的线束。,2024/11/14,6,（3）线束重量变化：2023/8/36,目前，在汽车上应用的数据传输形式有两种：,形式,1,（传统方式,不是网络传递）,每项信息均通过各自独立的数据线进行交换,（,4,）数据传递的形式,2024/11/14,7,目前，在汽车上应用的数据传输形式有两种：（4）数据传递的形式,发动机,ECU,变速器,ECU,ABS-ECU,SRSECU,传统式信息传递,2024/11/14,8,发动机ECU变速器ECUABS-ECUSRSEC,图1 传统式信息传递,在该例中，共需要5条数据线进行数据传递,也就是说，每项信息都需要一个独立的数据线,2024/11/14,9,图1 传统式信息传递在该例中，共需要5条数据线进行数据传,图2 传统式信息传递,无,CAN,总线：,车门控制单元,完成其全部控制功能需要：,45,根线和,9,个插头,without CAN,2024/11/14,10,图2 传统式信息传递无CAN 总线：车门控制单元完成其全部,随着,汽车控制系统越来越复杂，所需传输的信息量也越来越大,因此,数据线数量、控制单元数和控制单元的端口也会相应增加,所以,传统式数据传递形式,只适用于有限信息量的数据交换和传输,2024/11/14,11,随着汽车控制系统越来越复杂，所需传输的信息量也越来越大20,各控制单元之间的所有信息都通过两,根数据线进行交换,CAN,数据总线,形式,2,网络传输,2024/11/14,12,各控制单元之间的所有信息都通过两形式2网络传输2023/8,图4,网络信息传递2,2024/11/14,13,图4 网络信息传递22023/8/313,图5,网络信息传递3,利用,CAN,总线：,车门控制单元,完成其全部控制功能只需：最多,17,根线，,2,个插头即可,Data exchangewith CAN data bus(low speed CAN)(2 data wires),with CAN,2024/11/14,14,图5 网络信息传递3利用CAN 总线：车门控制单元完成其,显然,二十一世纪的汽车电子技术将是网络技术的世纪。,2024/11/14,15,显然二十一世纪的汽车电子技术将是网络技术的世纪。2023/8,3,汽车车载网络技术简介,常见汽车车载网络的开发年份、采用厂家与发表年份：,2024/11/14,16,3 汽车车载网络技术简介常见汽车车载网络的开发年份、采用厂,主要汽车车载局域网的基本情况：,2024/11/14,17,主要汽车车载局域网的基本情况：2023/8/317,几种车载网络的成本比例及通信速度比较,2024/11/14,18,几种车载网络的成本比例及通信速度比较2023/8/318,汽车车载网络的分类,A,类：面向执行器、传感器的低速网络,B,类：面向模块间数据共享的中速网络,C,类：面向多路、实时闭环的高速网络,D,类：面向信息、多媒体系统的网络,E,类：面向乘员的安全系统,分类依据：功能和速率,2024/11/14,19,汽车车载网络的分类A类：面向执行器、传感器的低速网络分类依据,车载网络传输速度：,2024/11/14,20,车载网络传输速度：2023/8/320,典型的现代汽车车载网络,2024/11/14,21,典型的现代汽车车载网络2023/8/321,Vehicle LAN,（车载局域网）,2024/11/14,22,Vehicle LAN（车载局域网）2023/8/322,A,类网络协议的特点,A,类网络主要面向传感器、执行器控制；,位速率一般小于,10Kbps,；,适用于对实时性要求不高的场合，主要应用于电动门窗、座椅调节、灯光照明等控制。,2024/11/14,23,A类网络协议的特点A类网络主要面向传感器、执行器控制；202,名称,主要用户,主要应用场合,注释,UART,GM,多种场合,正被逐步淘汰,Sinebus,GM,Audio,/,LIN,许多厂商,智能连接器和传感器,由,LIN,协会开发,I,2,C,Renault,HVAC,极少使用,CCD,Chrysler,HVAC,，,Audio,等,正被逐步淘汰,ACP,Ford,Audio,/,BEAN,Toyota,车身控制,/,J1708/J1587/J1922,T&B,多种场合,正被逐步淘汰,现有,A,类网络协议及其应用情况,2024/11/14,24,名称主要用户主要应用场合注释UARTGM多种场合正被逐步淘汰,A,类网络协议之,LIN,协议,能提高汽车上分层、多路复用网络的性能，降低汽车电子控制装置开发、生产以及诊断服务的成本；,预计到,2003,年，全世界新生产的汽车平均每辆会有,310,个,LIN,节点。,2024/11/14,25,A类网络协议之LIN协议能提高汽车上分层、多路复用网络的性能,A,类网络的主流协议,根据这些网络协议目前发展和使用的状况，不难得出结论，将来,A,类网的主流协议将是,LIN,。,尽管,LIN,目前正处于发展阶段，但是它已经广泛地被世界上的大多数汽车公司以及零配件厂商所接受，它有望成为,A,类网络的世界标准。,2024/11/14,26,A类网络的主流协议根据这些网络协议目前发展和使用的状况，不难,LIN,协议的软硬件支持,目前，,Motorola,是全球最主要的,LIN,协议芯片及其相关驱动程序提供商，提供硬件开发工具及相应的软件包、,LIN,物理层接口等。,2024/11/14,27,LIN协议的软硬件支持 目前，Motorola是全球最,车身控制,A,类网络总线结构图,2024/11/14,28,车身控制A类网络总线结构图2023/8/328,图,2024/11/14,29,图2023/8/329,B,类网络协议的特点,B,类网络协议主要面向独立模块间的数据共享，适用于对实时性要求不高的场合，以减少冗余的电子部件；,位速率一般在,10,125Kbps,；,主要应用于电子车辆信息中心、故障诊断、仪表显示等方面的控制。,2024/11/14,30,B类网络协议的特点B类网络协议主要面向独立模块间的数据共享，,现有,B,类网络协议及其应用情况,名称,主要用户,应用场合,注释,GMLAN(SWC),GM,多种场合,GM,是唯一用户,ISO11898-3(Fault-Tol CAN),欧洲,多种场合,也称,容错,CAN,J2248,GM,Ford,DC,多种场合,基于,ISO 11898,VAN,Renault&PSA,控制应用,基于,ISO11519-3,J1850,GM,Ford,Chrysler,多种场合,有,VPM,，,PWM,两种调制方式,2024/11/14,31,现有B类网络协议及其应用情况名称主要用户应用场合注释GMLA,ISO 11898-3,、,VAN,、,J1850,性能比较,比较内容,ISO 11898-3,VAN,SAE J1850,应用场合,控制、诊断,控制、诊断,通用、诊断,传输介质,双绞线,双绞线、扁平线,单线,双绞线,位编码方式,NRZ,Manchester,VPW,PWM,介质访问方式,竞争,竞争,竞争,位速率,10K1Mbps,125Kbps,10.4Kbps,41.6Kbps,数据长度,08,个字节,28,个字节,08,个字节,节点成本,中,低,低,2024/11/14,32,ISO 11898-3、VAN、J1850性能比较比较内,B,类网络的主流协议,过去十年间，,CAN(ISO11898-3);SAE J1850,以及,VAN(Vehicle Area Network),在车身网络中得到了广泛的应用。,随着汽车网络技术的发展，目前及未来的,B,类网络主流协议将是：,CAN(ISO11898-3),中国,2024/11/14,33,B类网络的主流协议 过去十年间，CAN(ISO,C,类网络协议的特点,主要面向高速、实时闭环控制的多路控制多路传输网；,位速率可达,1Mbps,，,X-By-Wire,系统传输速率可达,10Mbps,以上；,主要用于动力系统等对实时控制及可靠性要求较高的场合。,2024/11/14,34,C类网络协议的特点主要面向高速、实时闭环控制的多路控制多路传,C,类网络协议及应用情况,名称,主要用户,应用场合,注释,ISO11898-2,(,高速,CAN),GM,，欧洲,实时控制场合,TTP,TM,/C,TTTech,实时控制场合,(X-By-Wire),最初由,Vienna,技术大学制定,FlexRay,BMW,Motorola,Daimler Chrysler,实时控制场合,(X-By-Wire),/,2024/11/14,35,C类网络协议及应用情况名称主要用户应用场合注释ISO1189,ISO 11898-2,、,TTP,TM,/C,、,FlexRay,性能比较,比较内容,ISO 11898-2,FlexRay,TTP,TM,/C,应用场合,汽车，自动化领域，航空,x-by-wire,对实时性要求严格的系统,(x-by-wire),消息传输,异步,异步或同步,同步,位编码方式,NRZ,NRZ,频率调制,介质访问方式,CSMA/CR,TDMA,和,FTDMA,TDMA,最大波特率,1Mbps,10Mbps,25Mbps,每帧的数据字节,0 8,0246,0236,2024/11/14,36,ISO 11898-2、TTPTM/C、FlexRay性,X-by-Wire,系统,2024/1