车载网络通信基础知识

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,车载网络通信基础知识,段建峰,传统汽车电器连接,汽车中电器的技术含量和数量是衡量汽车性能的一个重要标志。汽车电器技术含量和数量的增加，意味着汽车性能的提高。但汽车电器的增加，同样使汽车电器之间的信息交互桥梁,线束和与其配套的电器接插件数量成倍上升。在,1955,年平均一辆汽车所用线束总长度为,45,米；而到了,2002,年，一辆汽车所用的平均线束总长度达到了,4000,米。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。,为了在提高性能与控制线束数量之间寻求一种有效的解决途径，在,20,世纪,80,年代初，出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式,车载网络。,在传统汽车中，开关、继电器、电磁仪表等与电子相关的零部件构成了汽车电器，它们之间信息交互是建立在点对点电气信号连接基础上的。电气信号的种类也局限于模拟信号和开关信号。实施信号连接的电线束，通常称为线束。,数据传递的形式,目前，在汽车上应用的数据传输形式有两种：,1.,传统方式,每项信息均通过各自独立的数据线进行交换,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,车在网络的出现,为了在提高性能与控制线束数量之间寻求一种有效的解决途径，在,20,世纪,80,年代初，出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式,车载网络。,车载网络采取基于串行数据总线体系结构，这是业界的共识。在各种串行数据总线中，最常见的是,PC,机上的串口,UART,，因此最早的车载网络是在,UART,的基础上建立的，如通用汽车的,E&C,、克莱斯勒的,CCD,、福特的,ACP,、丰田的,BENA,等车载网络都是,UART,在汽车上的应用实例。,UART,在汽车上的成功应用，标志着汽车电器系统在融入汽车电子之后，再一次向汽车网络化方向迈进。,多路传递方式,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,UART,的介绍,UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，,通用异步接收,/,发送装置，,UART,是一个并行输入转化成为串行输出的芯片，通常集成在主板上，多数是,16550,AFN,芯片。,A,A B,B,车在网络的使用,从,1980,年起，汽车内开始装用网络。,1983,年，丰田公司在汽车上最早使用光缆的车门控制系统。此系统采用集中控制方法。车身,ECU,对个车门的门锁。，电动玻璃窗进行控制。这是早期在汽车采用的光缆系统。,1986-1989,年间在车身上使用铜线的网络。,1987,年作为集中控制系统。同时德国,Robert Bosch,公司提出了汽车车载局域网（,LAN,）的基本协议，就是我们将要学习的（,Controller Area Network),简称,CAN.,Can,协议,既然我们,can,是一种局域网那就可定有和它配套的协议。,什么是协议？协议在我们生活中见了很多如：劳动保障协议，,国际贸易公平协议，土地使用协议等等。,协议（,protocol,）是指两个或两个以上实体为了开展某项活动，经过协商后达成的一致意见。协议总是指某一层的协议。准确地说，它是在同等层之间的实体通信时，有关通信规则和约定的集合。,网络协议：是由许多具有信息交换和处理能力的节点互连而成的,.,要使整个网络有条不紊地工作,就要求每个节点必须遵守一些事先约定好的有关数据格式及时序等的规则。 这些为实现网络数据交换而建立的规则、约定或标准就称为网络协议。,今后网络协议的发展,今后。为了实现音响系统的数字化，建立了将音频与信号系统综合在一起的,AV,网络。因为这种网络需要将大量的数据连线的输出，因此，在这种网络上将采用光缆。,当对汽车引入智能交通系统（,ITS,）时，由于要与车外交换数据，所以，在信息系统将会采取更大容量的网络，如：,D2B,协议，,MOST,及,IEEE1394,等。,控制系统分类,X-by-wire,Fly-by wire,系统，是指靠电线飞行的系统。,Drive-by-wire,系统，是指靠电线行驶的系统。在汽车上类似的系统还有,Steering-by-wire,系统，,Brake-by-wire,系统。就将这些系统成为,X-by-wire,。,这些实际是一些控制方式，就是指他们的工作方式。,P4,表,1.1 -1,主要车在网络的基本情况：,车载网络并不是但但我们今天所说的,CAN,这种协议，它包括的类型很多：但是,Can,协议可能成为世界标准的车用,LAN,协议。各种车使用的网络协议都不是一样的，各有各的特点，就是现在也没有统一下来。,通信速度,成本比例,表,1.1-2,是几种车在网络开发年份，采用厂家与发表年份。,LIN,CAN,TTP,FlexRay,第二节 常用基本术语,我们学习,CAN,总线时候必须了解一下的术语：,局域网：局域网 英文名称：,local area network;LAN,定义： 一种覆盖一座或几座大楼、一个校园或者一个厂区等地理区域的小范围的计算机网。,局域网（,Local Area Network,，,LAN,）是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。,某公司局域网结构图,现场总线,现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。原来这些机器间的主体配线是,ON/OFF,、接点信号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共享）。,现场总线结构图,CAN,CAN,是控制器局域网络,(Controller Area Network, CAN),的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国,BOSCH,公司开发了的，并最终成为国际标准（,ISO118?8,）。是国际上应用最广泛的现场总线之一。 在北美和西欧，,CAN,总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以,CAN,为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的,J1939,协议。近年来，其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境,他是国际应用最广泛的总线之一。,CAN,总现在汽车中的应用,总线的分类,其中的系统总线，即通常意义上所说的总线，一般又含有三种不同功能的总线，即数据总线,DB,（,Data Bus,）、地址总线,AB,（,Address Bus,）和控制总线,CB,（,Control Bus,）。,有的系统中，数据总线和地址总线是复用的，即总线在某些时刻出现的信号表示数据而另一些时刻表示地址；而有的系统是分开的。,51,系列单片机的地址总线和数据总线是复用的，而一般,PC,中的总线则是分开的。,“数据总线,DB”,用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，即他既可以把,CPU,的数据传送到存储器或,I,O,接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到,CPU,。数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标，通常与微处理的字长相一致。例如,Intel 8086,微处理器字长,16,位，其数据总线宽度也是,16,位。需要指出的是，数据的含义是广义的，它可以是真正的数据，也可以是指令代码或状态信息，有时甚至是一个控制信息，因此，在实际工作中，数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。,“地址总线,AB”,是专门用来传送地址的，由于地址只能从,CPU,传向外部存储器或,I,O,端口，所以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同。地址总线的位数决定了,CPU,可直接寻址的内存空间大小，比如,8,位微机的地址总线为,16,位，则其最大可寻址空间为,216,64KB,，,16,位微型机（个人觉得很有必要解释下,x,位处理器的意思：一个时钟周期内微处理器能处理的位数（,1,、,0,）多少，即字长大小）的地址总线为,20,位，其可寻址空间为,220,1MB,。一般来说，若地址总线为,n,位，则可寻址空间为,2n,字节。,“控制总线,CB”,用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和,I,O,接口电路的，如读写信号，片选信号、中断响应信号等；也有是其它部件反馈给,CPU,的，比如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于,CPU,。,多路传输,多路传输是指在同一通道或线路上同时传输多条信息。事实上数据信息是依次传输的。但是数度非常快，似乎就是同一时间传输的。,为什么要使用多路传输控制：,第一、减少线束的增加，由于汽车愈来愈先进，配备愈来愈多的装备与功能，相对的却造成线束的一直增加，当故障发生时，要捉出毛病的所在，也就愈来愈困难了。,第二、由于微控制器日新月异，要做到此一数字传输其实在是轻而易举。,模块节点,模块就是一种电子装置，简单一点的如温度和压力传感器，复杂的如计算机。模块,又称构件,是能够单独命名并独立地完成一定功能的程序语句的集合（即程序代码和数据结构的集合。,在计算机多路传输系统中一些简单的模块被称为节点。,网关帧,因为车上用这么多的总线和网络，所以必须有一种有特殊功能的计算机达到信息共享和不产生协议间的冲突，实现无差错的数据传输，这种计算机就叫做网关。,帧,为了可靠的传输数据，通常将原始数据分割成一定长度数据单元，把这些数据传输的单元，成为帧。帧由几部分组成，不同的部分执行不同的功能。如包括有：同步信号、错误信号、流量控制。,第三节 汽车对通信网络的要求及应用,汽车对通信的要求：,现代汽车典型的控制单元有电控燃油喷射系统、电控传动系统、防抱死制动系统（,ABS),、访华控制系统（,ASR,）、废气再循环控制、巡航系统和空调系统。,1,：汽车多个,ECU,之间的典型网络布局：,汽车多个,ECU,之间的网络布局常见的有分级式和分开式两种。,采用,J1939,标准的分级式。,2:,采用,J1587/J1708,标准的分开式。在这种网络中，各个网络都有自己的操作系统，相互之间用桥接器来处理多个,ECU,之间的通信。,2,数据通信,连接到车载网络的各个,ECU,按需要从总线上接受最新的信息以操纵执行器。例如，,发动机转速传感器（,EFI,），将发动机转速数据连续的亏送到总线：另一方面，其他几个需要发动机转速的,ECU,，只需从总线上接送发动机转速数据。对已接受,ECU,，他接受的最新数据为现行数据 。,在实际实施中，每当,ECU,接收到数据，就见这些数据存储在,RAM,区，并将这些数据按各自的类型赋值，因此，,RAM,总有一个更新了的数据复制并存储在其中，再通过对这些数据的应用，使,ECU,获取最新的数据。,二、 车用局域网系统的应用于形式,车用网络大致可以分为,4,个系统：动力传输系统、车身系统、安全系统、信息系统。,动力系统模块的位置比较集中固定在一处。动力,CAN,数据总线连接,3,块电脑，它们是发动机、,ABS,及自动变速器电脑,车身系统主要是指舒适,CAN,数据总线连接五块控制单元，包括中央控制单元和四个车门的控制单元。,安全系统主要指安全气囊启动的系统。,信息系统主要是指视频、音频、,CD,、,DVD,等。,第二章 车在网络通信协议,1:,通信协议的含义：两个实体要想成功的通信，他们必须“说同样的语言”，并按照既定的控制法则来保证相互的配合。具体地说，在通信内容、怎样通信以及如何通信等方面。两个实体要遵守相互可以接受的一组约定和法则。这些约定和规则的集合称为协议。,2,：通信协议的内容：,A,：模块部分主从，但是必须规定优先规则，模块间相互间传递信息，并都知道该接受什么信息。,B:,一个模块式主模块，其他则是从模块，根据优先规则，,C,： 所以的模块都可以传信息也都可以接受信息。,D,： 通信协议中有个仲裁系统。它是是指当优先级相同时由仲裁来决定哪个先传数据,。,接口与实体,接口是为两个系统、设配或部件之间连接服务的数据流穿越界面。计算机通信接口游蛇配合说明组成的。一般包括四个方面内容：物理、电气、逻辑和过程。在物理方面，是指出插接器有多少个插脚。在电气方面。要确定接口电路信号的电压、宽度和他们的时间关系。在逻辑方面。包括说明为了传送如何把数据位或字符变换成字段，以及说明传输控制字符的功能使用等。如：电脑主机相连的串口、,USB,接口、,PCI,接口、,I-LINK(,四针,IEEE,1394,接口,),、连接声卡的,MIDI,接口、无线接口等等。,重点我们看看,USB,接口,协议要素及其功能,协议的三要素：,1,、语法： 确定通信双方通信时数据报文的格式,2,、语义： 确定通信双方的通信内容,3,、时序规则：指出通信双方信息交互的顺序,协议的功能：协议的功能是控制并指两个实体的对话过程，发现对话过程中出现的差错并确定处理的策略。,1,、差错检测和纠正。,2,分块和重组。,3,、排序。对发送出的数据进行编号以表示他们的顺序，通过排序，可达到按序传递、信息流控制和差错控制等目的。,4,、流量控制。通过限制发送的数据量或速率，以防止在信道中出现堵塞现象。,协议的类型,协议可以根据不同的类型来分类：,1,、直接型 间接型,2,、单体型 结构化型,3,、对称型 不对成型,4,、标准型 不标准型,常用的通信协议,目前，汽车多路信息通信系统中采用的通信协议有多种形式，主要有,8,种：,CAN/BASIC CAN/ABUS/VAN/HBCC /PALMNET/,DLCS/CCD,到目前为止，世界上尚无一个可以兼容各大汽车通信协议的通用标准，也就是说想用某个公司的通信协议取代其他公司的协议，是很难做到的，因此，在汽车上就存在了多种类型的多路通信系统并存的局面。,#,通信芯片和,CPU,和典型通信协议的通信格式、位编码、典型通信协议的传输能力、汽车对通信协议的节点数的要求、典型通信协议的有效数据数率等等这些内容我们作为选修课的内容。,第二节 车载网络协议标准,国际上众多知名汽车公司早在,20,世纪,80,年代就积极致力于利于汽车网络技术的研究和应用，迄今为止，已有多种网络标准。目前存在多种网络汽车标准，其侧重的功能有所不同。,按系统的复杂程度、信息量、必要的动作速度、可靠性要求等将多路传输系统分为低速（,A,）、中速（,B,）、高速（,C,）三类。,1,、,A,类总线标准、协议,A,类是面向传感器执行器控制的低速网络，数据传输位速率通常小于,10kbps,，主要用于电动门窗、灯光照明、后视镜调整、座椅调节等控制。,A,类目前首选的标准是,LIN,（,Local Interconnect Network,）,在,2000,年,3,月,6,日，五家汽车公司（,Audi,、,BMW,、,DaimlerChrysler,、,Volvo,和,VOlkswagen,）、,VCT,通讯公司以及半导体厂商,Motorola,联合宣布成立,LIN,协会，其目的是制订和实施满足汽车,A,类串行总线的开放式标准。,1999,年,7,月首次发行,LIN,规范（,1.0,版），,2000,年,4,月修订为,l.1,版，,2000,年,11,月再次修订为,1.2,版，这个标准就是现在的,LIN,总线标准。,Lin,特点：,结构简单，成本低,用途：智能传感器、执行器,传输介质,单根线,传输速率：,20kbps,总线最大长度：,40m,最大节点数：,16,媒体访问：单主,/,多从机制,汽车低端网络系统,车门控制单元控制内容,2,、,B,类总线标准、协议,B,类是面向独立模块间数据传输的中速网络，位速率一般在,10kbps,到,125kbps,之间。主要用于车身信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系统。,B,类中国际标准是,CAN,ISO 11519,低速,CAN,通信标准,控制器局部网络（,CAN,）是,Bosch,公司为解决未来汽车中众多电子装置之间繁忙的数据交换问题，,1985,年推出,CAN,协议,1.0,版。,CAN,理念新颖、性能卓越、安全可靠，能有效地支持分布式实时控制，因此刚一问世就受到了工业界、特别是汽车界的广泛欢迎。,1991,年,9,月形成技术规范,2.0,版。鉴于,CAN,已扎根于多个行业，国际标准化组织（,ISO,）就将,CAN,写进了当时的新国际标准,ISO 11519,中；,1993,年，,ISO,又单独颁布了,CAN,的国际标准,ISO 11898,。此后，,CAN,作为唯一一种被批准为国际标准的现场总线，应用规模不断增长，被誉为,“,最有前途的现场总线之一,”,。,CAN,特点,结构简单，成本低,用途：车身动力传动系统控制,传输介质,双绞线,传输速率：,10-125kbps,总线最大长度：,40m,最大节点数：,32,媒体访问：竞争,CAN,网络,CAN,网络,3,、,C,类总线标准、协议,C,类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网，位速率可达,125kbps,1Mbps,之间，,主要应用于与汽车安全相关的，以及实时性要求比较高的地方。如：牵引,控制、发动机控制、,ABS,、等,系统。,在,C,类标准中，欧洲的汽车制造商基本上采用的都是高速通信的,CAN,总线标准,IS011898,。,基于,CAN,总线的整车管理系统,P26,功,C,级（含,A,级和,B,级）通信应用的通用工作负荷特征,表,1.2-4,优先级,表中的,90,个信息都有各自的标识号（优先级），如信息表识“,0,”“,1,”和“,2,”等等，这些标识号都反映了它们的优先级的高低，标示号越低那么它的优先级就越高，相反它的优先级就越低。优先级的高低是反映它的响应时间的快慢和它们数据传输谁先谁后的一个标准。,（,2,）安全总线和标准,安全总线主要用于安全气囊系统，已连接加速度计、安全传感器等装置。为被动的安全提供了保证，目前已有一些公司研究出相关的总线和协议，包括,Delphi,公司鄂,Safety Bus,和,BMW,公司的,Byte Flight,等。,BMW,公司的,Byte Flight,的数据传输为,10Mbit/s,，一般使用的光纤。,（,3,）,X- by-wire,总线标准、协议,X-by-wire,最初是用在飞机控制系统中，称为电传控制，现在已近在飞机控制中得到应用，由于目前对汽车容错的能力和通信系统的高可靠性需求日益提高，,X-by-wire,开始应用于汽车电子控制领域。,（,4,）诊断系统总线标准、协议,故障诊断是现代汽车必不可少的一项功能。使用诊断系统的目的主要是为满足,OBDII (On Board Diagnose),、,OBDIII,或,EOBD(EuropeanOn Board Diagnose),标准。,OBDII,（,On Board Diagnose,）第,2,代随车电脑诊断系统，由美国汽车工程学会,1994,年提出。,1994,年以来，美、日、欧一些主要汽车生产厂为了维修方便逐渐使用,OBDII,随车诊断系统。这一系统集故障自诊断系统软硬件结构、故障代码、通信方式系统、自检测试模式为一体，具有监视发动机微机和排放系统部件的能力。,2004,年，美国,GM,、,Ford,、,DC,三大汽车公司对乘用车采用基于,CAN,的,J2480,诊断系统通信标准。在欧洲，以往诊断系统中使用的是,ISO9141,。它是一种基于,UART,的通信标准。从,2000,年开始，欧洲汽车厂商就已经开始使用一种基于,CAN,总线的诊断系统通信标准,ISO15765,。,ISO15765,是遵照,ISO142303,及,ISO150315,中有关诊断服务的内容来制定的，因此，,ISO15765,对于,ISO14230,应用层的服务和参数完全兼容，但并不限于只用在这些国际标准所规定的场合。表,5,为诊断系统协议标准的使用情况。,目前，除了,CAN,网络，,LIN,协议也已经成为汽车诊断的总线标准。,2.5,多媒体信息系统总线标准,汽车信息娱乐和远程信息设备，特别是汽车导航系统，需要功能强大的操作系统和连接能力。目前主要应用的几种总线协议如表,6,所列。,OBDII,OBDII,是什么？它是一个非常复杂的自我诊断系统用于探测汽车排放出现的增加。,OBD II,系统不象以前所有的自我诊断系统那样，只能探测传惑器的故障，总的电子故障和会或不会影响发动机性能一类的问题，,OBDII,的焦点在排放上。如果碳氢化合物（,HC,调一氧化碳（,Co,）,9,氮氧化物（,NOX,）！甚至蒸发排放超过美国国家排放限值的卜倍，,OBD II,装备的汽车就会点亮故障指示灯（,MIL,）并记录一个诊断故障码（,DTC,），即使发动机运转不存在明显的恶化或变化，换句话说，可能没有任何动力性问题，故障灯也可能会点亮。但是如果排放增加，,OBD II,将升起红旗（危险信号）。,OBDII,能够探测造成,HC,排放突变的任意缺火（点火或稀缺火）。它甚至能够区分出单个气缸或多个气缸的缺火。但是它不会点亮故障灯除非它在至少两个连续驱动循环或行程中探测到,HC,排放的增加以最大程度地减少“错误”点亮故障灯。,OBDII,也用安装在转换器下游的次级氧传感器监测催化转换器。通过比较上游和下游氧传感器的值，,OBDII,系统能够探测转换器效率由于污染、空气泵供应的空气缺乏或类似问题造成的任何下降，和任意缺火的情况一样，,OBDII,在两个连续驱动循环中探测到转换器效率下降才会点亮故障灯。,OBDII,系统也监视,EGR,系统和蒸发排放控制。这些系统的任何问题也会点亮故障灯。另外，,OBDII,还会捕捉以前囱我诊断系统能够探测的大多数同类的传感器和电路故障。可见,OBDII,是一个非常强大的诊断工具。,（,5,）多媒体系统总线标准、协议,汽车信息娱乐和远程信息设备，特别是汽车导航系统，需要功能强大的操作系统和连接能力。目前主要应用的几种总线协议如表,6,所列。,MOST,网络是由德国,Oasis Silicon System,公司开发的。,MOST,技术针对塑料光纤媒体而优化，采用环形拓扑结构，在器件层提供高度可靠性和可扩展性。它可以传送同步数据（音频信号、视频信号等流动型数据）、非同步数据（访问网络及访问数据库等的数据包）和控制数据（控制报文及控制整个网络的数据）。,MOST,得到包括,BMW,、,Daimler Chrysler,、,Harman,Becker,和,Oasis,公司的支持，已应用在多款车型上，如,BMW7,系列、,Audi A8,、,Mercedes E,系列等。, 蓝牙无线技术是一种用于移动设备和,WAN,LAN,接入点的低成本、低功耗的短距离射频技术。蓝牙标准描述了手机、计算机和,PDA,如何方便地实现彼此之间的互连，以及与家庭和商业电话和计算机设备的互连。蓝牙特殊兴趣组的成员包括,AMIC,、,BMW,、,Daimler Chrysler,、,Ford,、,GM,、,Toyota,和,Volkswagen,。作为蓝牙在汽车中应用的一个例子，,Johnson Controls,公司的免提手机系统“,Blue Connect”,，允许司机在双手扶住方向盘的情况下，通过支持蓝牙功能的手机保持联系。,第三章,CAN-BUS,网络技术,第一节：局部连接网,CAN,（,1,）：,CAN,数据传输系统的构成,Can,数据传输系统中每块电脑的内部增加了一个,CAN,控制器，一个,CAN,收发器；每块外部电脑连接了两条,CAN,数据总线，在系统中作为终端的两块电脑，在内部换装有个数据传输终端。（又是数据传输终端安装在电脑外部）。,A,：,CAN,控制器：,CAN,控制器作用是接收控制单元中微处理器发出的数据，处理数据并传给,CAN,收发器。同时,CAN,控制器也接受收发器收到的数据，同时,CAN,控制器也接收收发器的数据，处理数据并传给微处理器。,CAN,控制器,（,2,）,CAN,收发器,CAN,收发器。,CAN,收发器是一个发送器和接收器的组合，它将,CAN,控制其提供的数据转化成电信号并通过数据总线发出去，同时它也接收总线数据，处理数据传到,CAN,控制器。,(3),数据传递终端,数据传递终端实际是一个电阻器，作用是阻止数据线传输中了反馈回来，产生反射波而使数据遭到破坏。,（,4,）,CAN,数据总线,数据总线是用以传输数据的双向数据线，分为,CAN,高（,CAN-hige,）和地位（,CAN-low,）数据线。数据没有指定接收器，数据通过数据总线发送给个空着单元，个控制单元接收后进行计算。为了防止电磁波干扰和向外辐射，,CAN,总线采用两条线缠绕在一起，两条线上的点位是相反的，如果一条线的电压时,5V,，另一条线就是,0V,，两条线的电压和等于常值。通过该种办法，,CAN,总线得到保护而免受外界电磁的干扰。同时,CAN,总线向外辐射也保持中性，既无辐射。,CAN,总线,CAN,总线,二、,CAN,数据传输体统的优点：,数据总线与其他组合在一起就成为数据传输系统。,CAN,数据传输系统的优点主要体现在以下几个方面：,A:,将传感器信号减至最少，使更多的传感器信号进行高速数据传递。,B:,电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电控单元有限空间。,C:,组网自由，扩展性强。如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。对复杂的汽车网络具有强大的优势。,D :,个控制单元的监控对所连接的,CAN,总线进行实时监测，如出现故障该电控单元会存储故障码。,E: CAN,数据总线符合国际标准，以便与一辆车上不同厂家的电控单元进行数据交换。,F:,总线利用高，数据传输距离较长（长达,254M,），数据传输率高（高达,1Mbit/s).,G:,节省大量的有色金属，成本相对较低。,三、,CAN,数据总线,CAN,总线的特点：,CAN,作为一种多主总线，支持分布式实时控制的通信网络。及通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。在汽车发动机控制部件、传感器、康华系数等应用中，总线的位速率最大可达,1MBit/s,。,CAN,总线具有以下主要的特征：,A:,破坏性的基于优先竞争的总线总裁。,B:,可惜助接收滤波的多地址帧传送。,C:,具有错误监测与出错自动重发的功能。,D:,数据传送方式可分数据广播式和远程数据请求式。,数据传输方式,广播原理：一家发送，大家接收,广播原理：一家发送，大家接收,四、车用电控单元数据的发送,除了命令和请求信息外，汽车的一些基本状态信息（如发动机装速、车轮转速、冷却液温度等）是大部分控制单元不许获取的数据，控制单元采用广播式向总线发送。如果在同一时刻所有控制单元向总线发送数据，将发生总线数据冲突，此时，,CAN,总线协议提出用标识符识别数据优先权的总线总裁。,P37,表,2.3-1,汽车各电控单元产生及发送的数据类型,四、,CAN,协议,CAN,协议的概述,CAN,协议是包括,ISO,规定的,OSI(,开放系统的互连,),基本参考模型的传输层、数据链路层及物理层的协议。,CAN,协议的特点,CAN,协议具有以下特点。,(1),多主控制在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息（多主控制）。最先访问总线的单元可获得发送权（,CSMA/CA,方式*,1,）。多个单元同时开始发送时，发送高优先级,ID,消息的单元可获得发送权。,(2),消息的发送在,CAN,协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（,Identifier,以下称为,ID,）决定优先级。,ID,并不是表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息,ID,的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。,(3),系统的柔软性与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。,CAN,协议的特点,(,4),通信速度根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。,(5),远程数据请求可通过发送“遥控帧” 请求其他单元发送数据。,(6),错误检测功能,错误通知功能,错误恢复功能所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）。检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）。正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。,(7),故障封闭,CAN,可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。,(8),连接,CAN,总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。,第二节 局部连接网,LIN,局部连接网,LIN,是由奥迪、宝马、摩托罗拉、,VCT,、沃尔沃等公司和部门提出的一个汽车底层网路协议。其目的是给出一个价格低廉、性能可靠的低速网，在汽车网络层次结果中作为低端的通用的协议，并逐渐取代目前各种各样的低端总线系统。这个标准与其相应的开发、测试以及维护平台的应用，将会降低车上电子开发、生产、使用和维护的费用。,LIN,体统保证网络节点软件与硬件的互用性和可预测的电磁兼容特征（,EMC,）。,LIN,典型的应用是车上传感器和执行器的联网。在,SAE,的车上网络等级标准，,LIN,属于汽车上的,A,级网络。,LIN,系统,LIN,协议的特点,LIN,协议是以广泛应用的,SCI,（,UART,）为基础的定义的。它支持与这些产品的连接。,LIN,采用单主,/,多从带信息标识的广播式信息传输方式。网络节点根据在通信中的地位分为主节点和从节点。为了降低成本，,LIN,网络中，从节点的同步不需要固定的时间基准。,LIN,?,低成本的单线,12V,数据传输，线的驱动和接收特性符合改进的,ISO 9141,单线标准；,传输速率可达,20Kbit/s,；,LAN,和,CAN,的比较,在车上网络中，,LIN,处于低端的，与,CAN,以及其他的,B,级或,C,级网络相比较，它的传输速率低、结构简单、价格低廉；在汽车上这些网络是互补的关系。由于汽车产品包括部件和整机，对价格和复杂性比较敏感，在汽车网络低端使用,LIN,会显现其必要的性和优越性。,P,：,43,表,2.3-5 LAN,和,CAN,协议主要特征的对比：,二、,LIN,结构与协议,LIN,的网络结构，它的网络有一个主节点和一个从节点构成，主节点可以执行主任务，从节点只能可以执行从任务。总线上的信息由主节点控制。,LIN,网络中的信息以帧为单位传输。,在,LIN,系统中，加入新节点时，不需要其他从节点做任何软件和硬件的改动。,LIN,最大位流量传输速率为,29Kbit/s,