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2021/5/261二二 汽车总线系统概述汽车总线系统概述2.1 为什么要采用总线技术为什么要采用总线技术2.2 总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成2.3 汽车总线系统的类型和协议标准汽车总线系统的类型和协议标准2.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理2021/5/2622.1为什么要采用总线技术为什么要采用总线技术下一页返回2.1 .1系统必要性系统必要性线路越来越复杂线路越来越复杂故障率越来越高故障率越来越高2021/5/263Without CANCAN车门控制：车门控制：4545根线，根线，9 9个插头个插头 采用总线技术总线控制：采用总线技术总线控制：1717根线，根线，2 2个插头个插头2.12.1为什么要采用总线技术为什么要采用总线技术2021/5/2642.1为什么要采用总线技术为什么要采用总线技术上一页 下一页返回减轻整车重量（经济减轻整车重量（经济）减少线束，部分线束变细，节省其它空间，单个线束所承载的功能增加减少线束，部分线束变细，节省其它空间，单个线束所承载的功能增加提高质量可靠性提高质量可靠性插头减少（比如：方向盘模块减少插头减少（比如：方向盘模块减少4545个接点），个接点），100100直接进行故障诊断信息传输快直接进行故障诊断信息传输快速准确速准确减少装配时间减少装配时间减少了装配步骤减少了装配步骤( (比如方向盘模块减少比如方向盘模块减少5 5个步骤减少个步骤减少2 2个个) )，系统检测，系统检测4 4个通道个通道, ,增大开发余地增大开发余地更多通过软件进行技术更改，各控制器可以把整车功能相对随意地分担更多通过软件进行技术更改，各控制器可以把整车功能相对随意地分担节约成本节约成本线束减少线束减少( (比如比如21DM21DM节省在中控琐和车门模块上节省在中控琐和车门模块上) )，传感器共享，可以实现控，传感器共享，可以实现控制器和执行器的就近原则制器和执行器的就近原则2021/5/2652.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成u2. 2. 1总线系统信息传输总线系统信息传输每条线路（信道）传输一种信息每条线路（信道）传输一种信息2021/5/2662.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成多路传输多路传输2021/5/2672.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成下一页返回多路传输技术有多种工作方式多路传输技术有多种工作方式时分复用时分复用时分多址时分多址波分复用波分复用频分复用频分复用2021/5/2682.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成上一页 下一页返回时分复用时分复用是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使连续是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使连续(模拟模拟)的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。冲值所代替。2021/5/2692.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成返回返回所谓抽样就是每隔一定的时间间隔所谓抽样就是每隔一定的时间间隔T，抽取话音信号的，抽取话音信号的一个瞬时幅度值一个瞬时幅度值(抽样值抽样值) 模拟信号模拟信号离散信号离散信号T125us的时间间隔的时间间隔2021/5/26102.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成时分多址时分多址TDMA把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙(无论无论帧或时隙都是互不重叠的帧或时隙都是互不重叠的)，再根据一定的时隙分配原则，使，再根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号，在满各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动台的信号而不互相干扰动台的信号而不互相干扰2021/5/26112.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成2021/5/26122.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成 波分复用波分复用WDM 在同一光纤里同时传输不同波长信号的一种技术。这种技术能在同一光纤里同时传输不同波长信号的一种技术。这种技术能有效管理和增加现有光纤骨干的用量。有效管理和增加现有光纤骨干的用量。2021/5/26132.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成 频分复用频分复用FDM(Frecruency Division Multiplexing)就是将就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带或称子信道，每一个子用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带或称子信道，每一个子信道传输一路信号。信道传输一路信号。2021/5/26142.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成时域时域频域频域傅立叶变换傅立叶变换2021/5/26152.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成总结：总结：汽车上采用的是单线或双线汽车上采用的是单线或双线时分复用时分复用多路传输系统。多路传输系统。2021/5/26162.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成u2.2.2总线系统构成总线系统构成上一页 下一页返回总线系统总线系统控制单元控制单元数据总线数据总线网络网络网关网关架构架构通信协议通信协议2021/5/26172.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成1.控制单元控制单元控制单元控制单元(ECU)，简单的如温度传感器和压力传感器，控制单，简单的如温度传感器和压力传感器，控制单元是检测信号或进行信号处理的电子装置。元是检测信号或进行信号处理的电子装置。2021/5/26182.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成2.数据总线数据总线控制单元间运行数据传递的通道，即所谓的信息控制单元间运行数据传递的通道，即所谓的信息“高速公路高速公路”。仪表系统仪表系统动力系统动力系统双绞线双绞线2021/5/26192.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成上一页 下一页返回数据总线的速度通常用数据总线的速度通常用波特率波特率来表示，波特率是每秒千字节数来表示，波特率是每秒千字节数(kbit/s )。波特波特(Baud ):是信号的变化次数或者传输的字位数是信号的变化次数或者传输的字位数2021/5/26202.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成最常用的标准波特率是最常用的标准波特率是110，300，1000，2000，4 800，9 600和和19200波特。波特。上一页 下一页返回并行通信中，传输速率是以每秒传送多少字节并行通信中，传输速率是以每秒传送多少字节(B/s)来表示来表示串行通信中，传输速率在基波传输的情况下串行通信中，传输速率在基波传输的情况下(不加调制，以不加调制，以其固有的频率传送其固有的频率传送)以每秒钟传送的位数以每秒钟传送的位数(bits )即波特率即波特率来表示。来表示。2021/5/26212.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成比特率比特率:指每秒可传输的二进制位数。指每秒可传输的二进制位数。总结总结：在汽车总线上一般不采用调相技术，波特率精确等于比：在汽车总线上一般不采用调相技术，波特率精确等于比特率，但它们是两种概念。特率，但它们是两种概念。波特率和比特率的区别波特率和比特率的区别:波特率指信号每秒的变化次数波特率指信号每秒的变化次数;比特率指每秒可传输的二进比特率指每秒可传输的二进制位数。制位数。在无调制的情况下，波特率精确等于比特率。采用调相技术在无调制的情况下，波特率精确等于比特率。采用调相技术时，波特率不等于比特率。时，波特率不等于比特率。2021/5/26222.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成上一页 下一页返回3.网络网络速腾轿车车载网络系统速腾轿车车载网络系统汽车总线传输系统（车载网络）是一种局域网，可以实现系统内汽车总线传输系统（车载网络）是一种局域网，可以实现系统内信息资源的共享。信息资源的共享。2021/5/26232.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成上一页 下一页返回4.架构架构信息高速公路信息高速公路(BUS)的配置，其输入和输出端规定了什么信息的配置，其输入和输出端规定了什么信息能进和什么信息能出。能进和什么信息能出。2021/5/26242.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成5.通信协议通信协议上一页 下一页返回通信协议犹如交通规则，包括通信协议犹如交通规则，包括“交通标志交通标志”的制定方法。通信的制定方法。通信协议的标准蕴涵唤醒访问和握手。大多数的通信协议都是转专协议的标准蕴涵唤醒访问和握手。大多数的通信协议都是转专用的，因此维修诊断时需要专门的软件。用的，因此维修诊断时需要专门的软件。2021/5/26252.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成6.网关网关上一页 下一页返回迈腾轿车迈腾轿车CAN - BUSCAN - BUS数据总线由网关连接的系统数据总线由网关连接的系统识别和改变不同总线网络的信号和速率识别和改变不同总线网络的信号和速率改变信息优先级改变信息优先级网关可作为诊断接口网关可作为诊断接口2021/5/26262.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成(1)识别和改变不同总线网络的信号和速率识别和改变不同总线网络的信号和速率(2)改变信息优先级改变信息优先级(3)网关可作为诊断接口网关可作为诊断接口总结：总结：2021/5/26272.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成上一页 下一页返回u2.2.3总线系统网络拓扑总线系统网络拓扑拓扑的结构拓扑的结构TS ( Topology Structure)是指网络是指网络节点的几何结构节点的几何结构星形网络拓扑结构星形网络拓扑结构环形网络拓扑环形网络拓扑总线型网络拓扑总线型网络拓扑2021/5/26282.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成1.星形网络拓扑结构星形网络拓扑结构结构简单，通信数据量较少结构简单，通信数据量较少中央处理器负载重大中央处理器负载重大2021/5/26292.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成 目前使用的星形网络拓扑按传输媒介可分为两类目前使用的星形网络拓扑按传输媒介可分为两类:一一类是由类是由普通导线传输数据普通导线传输数据，它的传输速率较低，抗干，它的传输速率较低，抗干扰能力较差，一般用于控制精度较低的设备。另一类扰能力较差，一般用于控制精度较低的设备。另一类是是光线传输数据光线传输数据，此类网络目前正被一些高档轿车广，此类网络目前正被一些高档轿车广泛使用，传输速度快，信号衰减小。泛使用，传输速度快，信号衰减小。上一页 下一页返回2021/5/26302.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成2.环形网络拓扑结构环形网络拓扑结构上一页返回实时性好、传输数实时性好、传输数据量大及抗干扰能据量大及抗干扰能力强力强2021/5/26312.2总线系统信息传输及总体构成总线系统信息传输及总体构成3.总线型网络拓扑结构总线型网络拓扑结构所有的控制单元通过分接头接入一条载波传输线上。所有的控制单元通过分接头接入一条载波传输线上。传输距离较短，传输距离较短，节点数不多的系节点数不多的系统统2021/5/26322.3汽车总线系统的类型和协议标准汽车总线系统的类型和协议标准下一页返回u2. 3. 1汽车总线系统的类型汽车总线系统的类型为方便研究和设计应用，美国汽车工程师学会为方便研究和设计应用，美国汽车工程师学会SAE 车辆网络车辆网络委员会按系统的复杂程度、信息量、必要的动作响应速度、可委员会按系统的复杂程度、信息量、必要的动作响应速度、可靠性要求等，将汽车数据多路传输网络划分为靠性要求等，将汽车数据多路传输网络划分为A, B, C, D, E五类。五类。2021/5/26332.3汽车总线系统的类型和协议标准汽车总线系统的类型和协议标准A类是面向传感器类是面向传感器/执行器控制的低速网络，数据传输位速执行器控制的低速网络，数据传输位速率通常小于率通常小于20 kbit/s，主要用于后视镜调整、电动窗、，主要用于后视镜调整、电动窗、灯光照明等装置信号传输和控制。灯光照明等装置信号传输和控制。B类是面向独立模块间数据共享的中速网络，位速率在类是面向独立模块间数据共享的中速网络，位速率在10-125 kbit/s，主要应用于车身电子舒适性模块、仪，主要应用于车身电子舒适性模块、仪表显示等系统。表显示等系统。2021/5/26342.3汽车总线系统的类型和协议标准汽车总线系统的类型和协议标准C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网络，位速率在类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网络，位速率在125 kbit/s-1 Mbit/s, X-by-wire。系统传输速率可达。系统传输速率可达10 Mbit/s以上，主要用于牵引控制、先进发动机控制、以上，主要用于牵引控制、先进发动机控制、ABS控制控制等系统。等系统。D类是网络智能数据总线类是网络智能数据总线IDB ( Intelligent Data Bus)协协议，主要面向信息、多媒体系统等，根据议，主要面向信息、多媒体系统等，根据SAE分类，分类，IDB-C为为低速、低速、IDB-M为高速、为高速、IDB-Wireless为无线通信，为无线通信，D类网络类网络协议的位速率在协议的位速率在250 kbit/s-100 Mbit/sE类网络主要面向乘员的安全系统，应用于车辆被动安全性领域。类网络主要面向乘员的安全系统，应用于车辆被动安全性领域。2021/5/26352.3汽车总线系统的类型和协议标准汽车总线系统的类型和协议标准A类的网络通信大部分采用类的网络通信大部分采用UART 协议。协议。A类目前首选的标准是类目前首选的标准是LIN。它是一种基于。它是一种基于UART的的数据格式、主从结构的单线数据格式、主从结构的单线12V的总线通信系统。的总线通信系统。上一页 下一页返回u2. 3. 2 A类总线系统标准、协议类总线系统标准、协议传输速率最高可达到传输速率最高可达到20kbit/s2021/5/26362.3汽车总线系统的类型和协议标准汽车总线系统的类型和协议标准上一页 下一页返回B类中的国际标准是类中的国际标准是CAN总线。总线。CAN总线是一种串行总线是一种串行通信协议。通信协议。u2. 3. 3 B类总线系统标准、协议类总线系统标准、协议2021/5/26372.3汽车总线系统的类型和协议标准汽车总线系统的类型和协议标准上一页 下一页返回u2. 3. 4 C类总线系统标准、协议类总线系统标准、协议高速总线系统主要用于和汽车安全相关的实时性要求比较高的高速总线系统主要用于和汽车安全相关的实时性要求比较高的汽车系统上。根据传统汽车系统上。根据传统SAE的分类，该部分属于的分类，该部分属于C类总线标准，类总线标准，传输速度在传输速度在125kbit/s-1Mbit/s。高速通信的高速通信的CAN总线标准总线标准安全总线和标准安全总线和标准X-by-Wire总线标准、协议总线标准、协议诊断系统总线标准、协议诊断系统总线标准、协议2021/5/26382.3汽车总线系统的类型和协议标准汽车总线系统的类型和协议标准上一页 下一页返回u2. 3. 5 D类总线系统标准、协议类总线系统标准、协议汽车多媒体网络和协议属于汽车多媒体网络和协议属于D类总线系统，分为三种类型，分类总线系统，分为三种类型，分别是低速、高速和无线。别是低速、高速和无线。IDB一一C低速用于远程通信、诊断及通用信息传送低速用于远程通信、诊断及通用信息传送D2B ，MOST实时的音频和视频通信实时的音频和视频通信在无线通信方面，采用在无线通信方面，采用Bluetooth规范，它主要是面向下一代规范，它主要是面向下一代汽车的应用。如声音系统、信息通信等。汽车的应用。如声音系统、信息通信等。IDB一一MIDB一一Wireless2021/5/26392.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理CAN-BUS数据总线传输可比作公共汽车，可以同时运输数据总线传输可比作公共汽车，可以同时运输大量乘客大量乘客,CAN-BUS数据总线包含大量的数据信息。数据总线包含大量的数据信息。2021/5/26402.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理返回下一页u2. 4. 1 CAN-BUS数据总线系统的结构数据总线系统的结构中央程序器（CPU） 控制单元主要计算器数据总线终端电阻收发器（Tranceiver） 发送器（Transmitter） 接收器（Receiver）控制器（Controller） CAN通讯的控制单元 过滤接收指令 形成要发送的指令控制单元2021/5/26412.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理上一页 下一页返回控制单元是控制单元是CAN-BUS数据总线主要计算器，将控制器传数据总线主要计算器，将控制器传递来的信息进行运算，将运算数据传输给控制器。还具有故递来的信息进行运算，将运算数据传输给控制器。还具有故障记忆功能。障记忆功能。1.控制单元控制单元2021/5/26422.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理2.控制器控制器接收来自传感器的信号，形成要发送的指令接收来自传感器的信号，形成要发送的指令总线通过接收器传递信号进行转换传递给控制单元总线通过接收器传递信号进行转换传递给控制单元CPU)，再将控制单元传来信号形成发送指令通过发送器传递总线再将控制单元传来信号形成发送指令通过发送器传递总线直接驱动执行元件直接驱动执行元件.2021/5/2643控制单元内部结构返回2021/5/26442.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原总线系统结构及传输原理理上一页 下一页返回3.收发器收发器CAN收发器由收发器由CAN发送器发送器(Transmitter)和和接收器接收器(Receiver)组成组成发送器发送器数据传输总线构件连续的比特流数据传输总线构件连续的比特流(逻辑电平逻辑电平)转换成电压值转换成电压值(线路线路传输电平传输电平)，这个电压值适合铜导线上的数据传输。，这个电压值适合铜导线上的数据传输。接收器接收器接收器则把电压信号转换成连接的比特流，这种比特流适接收器则把电压信号转换成连接的比特流，这种比特流适合合CPU处理。处理。2021/5/26452.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理收发器与数据总线的连接收发器与数据总线的连接2021/5/26462.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理状态状态0:接通状态，晶体管导通接通状态，晶体管导通(开关已闭合开关已闭合)有源有源:总线电平总线电平=0，电阻低，电阻低状态状态1:截止状态，晶体管截止截止状态，晶体管截止(开关未闭合）开关未闭合）无源无源:总线电平总线电平=1，电阻高，电阻高2021/5/26472.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理一条总线上的一条总线上的3个收发器个收发器2021/5/26482.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理总线系统中信号采用二进制传输，如果总线处于状态总线系统中信号采用二进制传输，如果总线处于状态1(无无源源)，那么此状态可以由某一个控制单元使用状态，那么此状态可以由某一个控制单元使用状态0(有源有源)来改写。我们将无源的总线电平称为来改写。我们将无源的总线电平称为隐性的隐性的，有源的总线，有源的总线电平称为电平称为显性的显性的2021/5/26494.数据传输终端数据传输终端2.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原总线系统结构及传输原理理上一页 下一页返回一般由终端电阻组成，防止信号反射。一般由终端电阻组成，防止信号反射。2021/5/26502.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原总线系统结构及传输原理理上一页 下一页返回u2.4.2数据传输形式和数据传输原理数据传输形式和数据传输原理1.数据传输形式数据传输形式一条导线就足以满足功能要求了，使用第二条导线传输信号只不过一条导线就足以满足功能要求了，使用第二条导线传输信号只不过是与第一条导线上的传输信号形成镜像关系是与第一条导线上的传输信号形成镜像关系2021/5/26512.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原总线系统结构及传输原理理上一页 下一页返回 2.数据传输原理数据传输原理电话会议电话会议2021/5/26522.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理 3. CAN-BUS数据总线传递数据的格式数据总线传递数据的格式 数据格式数据格式2021/5/2653开始域开始域：标志着数据列的开始，由：标志着数据列的开始，由1位构成。带有大约位构成。带有大约5V电电压压(由系统决定由系统决定)的的1位被送入高位位被送入高位CAN线线;带有大约带有大约0V电压电压的的1位被送入低位位被送入低位CAN线线2.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原总线系统结构及传输原理理上一页 下一页返回状态域状态域。判定数据中的优先权，由。判定数据中的优先权，由11位构成。如果两个控制位构成。如果两个控制单元都要发送各自的数据，那么，具有较高优先权的控制单元单元都要发送各自的数据，那么，具有较高优先权的控制单元优先发送。优先发送。2021/5/26542.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理数据域：传给其他电控单元的信息，最大由数据域：传给其他电控单元的信息，最大由64位构成。位构成。检查域：检查域：用于显示在数据域中所包含的信息项日数，由用于显示在数据域中所包含的信息项日数，由6位构位构成。在本部分，允许任何接收器检查是否已经接收到所传递过成。在本部分，允许任何接收器检查是否已经接收到所传递过来的所有信息。来的所有信息。安全域安全域：检测传递数据中的错误，由：检测传递数据中的错误，由16位构成。位构成。2021/5/26552.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理结束域结束域：结束域由：结束域由7位构成，标志数据列的结束。此部分是显位构成，标志数据列的结束。此部分是显示错误并重复发送数据的最后一次机会。示错误并重复发送数据的最后一次机会。确认域确认域：确认域由：确认域由2位构成。在此，位构成。在此，CAN接收器信号通知接收器信号通知CAN发送器，确认发送器，确认CAN接收器已经收到传输数据。若检查接收器已经收到传输数据。若检查到错误，到错误，CAN接收器立即通知接收器立即通知CAN发送器，发送器，CAN发送器发送器再重新发送一次数据。再重新发送一次数据。2021/5/26562.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理4.传递的信息传递的信息用于交换的数据称为用于交换的数据称为信息信息，每个控制单元均可发送和接收信，每个控制单元均可发送和接收信息。信息是以二进制值系列息。信息是以二进制值系列(0和和1)来表示，其中包含着要来表示，其中包含着要传递的物理量。传递的物理量。2021/5/26572.4 2.4 CAN-BUSCAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理每个控制单元均可接收发送去的信息。把该原理称为广播。每个控制单元均可接收发送去的信息。把该原理称为广播。2021/5/26582.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原总线系统结构及传输原理理上一页 下一页返回u2.4.3 CAN-BUS数据总线数据传递过程数据总线数据传递过程CAN-BUS数据总线并没有指定的数据接收者，数据在数据总线并没有指定的数据接收者，数据在CAN-BUS数据总线传输过程中，可以被所有电控单元接收数据总线传输过程中，可以被所有电控单元接收和计算。和计算。2021/5/2659CAN-BUS数据总线的数据传递过数据总线的数据传递过程程返回1.提供数据提供数据2.发送数据发送数据3.接收数据接收数据2021/5/26602.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理1.提供数据提供数据电控单元的微处理器向电控单元的微处理器向CAN控制器提供需要发送的数据控制器提供需要发送的数据2021/5/26612.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理返回发送信息发送信息2.发送数据发送数据2021/5/26622.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理返回接收数据接收数据3.接收数据接收数据2021/5/26632.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原理总线系统结构及传输原理检查信息是否正确检查信息是否正确检查信息是否可用检查信息是否可用接受邮箱接受邮箱信息校验信息校验信息接收信息接收2021/5/26642.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原总线系统结构及传输原理理上一页 下一页返回u2. 4. 4 CAN总线的传输仲裁总线的传输仲裁如果多个电控单元要同时发送各自的数据列，那么数据总线上就必然会发生如果多个电控单元要同时发送各自的数据列，那么数据总线上就必然会发生数据冲突。数据冲突。2021/5/26652.4 CAN-BUS总线系统结构及传输原总线系统结构及传输原理理1.每个控制单元在发送信息时，通过发送标识符来识别优先级。每个控制单元在发送信息时，通过发送标识符来识别优先级。2.所有的控制单元都是通过各自的所有的控制单元都是通过各自的RX线来跟踪总线上的一举一线来跟踪总线上的一举一动并获知总线的状态。动并获知总线的状态。3.每个发射器将每个发射器将TX线和线和RX线的状态逐位进行比较。线的状态逐位进行比较。4.数据传输总线的调整规则：用标识符中位于前部的数据传输总线的调整规则：用标识符中位于前部的“0”的个数的个数代表信息的重要程度，代表信息的重要程度，“0”的位数越多越优先，从而保证按的位数越多越优先，从而保证按重要程度的顺序来发送信息。越早出现重要程度的顺序来发送信息。越早出现“1”的控制单元，越的控制单元，越早退出发送状态而转为接收状态。基于安全考虑，涉及安全系早退出发送状态而转为接收状态。基于安全考虑，涉及安全系统的数据优先发送。统的数据优先发送。2021/5/2666优先权数据报告状态域形式1Brake1(制动1）001 1010 00002Engine1（发动机1）010 1000 00003Gearbox1（变速器1）100 0100 00002021/5/26673 3个控制单元同时个控制单元同时发送数据，此时，发送数据，此时，在数据传输线上进在数据传输线上进行一位一位的比较行一位一位的比较如果如果1 1个控制单元个控制单元发送了发送了1 1个低电位个低电位而检测到而检测到1 1个高电个高电位，那么该控制单位，那么该控制单元就停止发送而转元就停止发送而转为接收器为接收器2021/5/2668lMOTRONICMOTRONIC控制单元也发送了控制单元也发送了1 1个高电位个高电位l自动变速器控制单元发送了自动变速器控制单元发送了1 1个低电位而检测到个低电位而检测到1 1个高电位，那个高电位，那么它将失去优先权而转为接收器么它将失去优先权而转为接收器位位1 1lABS/EDLABS/EDL控制单元发送了控制单元发送了1 1个高电位个高电位2021/5/26692.5光纤网络传输光纤网络传输在数据通信技术中，光纤网络近年来在高档轿车中已经成为被在数据通信技术中，光纤网络近年来在高档轿车中已经成为被使用较多的一种新型网络。使用较多的一种新型网络。下一页返回2. 5. 1光纤网络的类型及工作原理光纤网络的类型及工作原理光学网络可分光学网络可分无源光学网络无源光学网络和和有源光学网络有源光学网络两类。两类。1.光学网络的类型光学网络的类型无源光学网络是由光纤和光电藕合器构成的无源光学网络是由光纤和光电藕合器构成的有源光学网络除了光纤和光电藕合器以，还增加了光中继器和有源光学网络除了光纤和光电藕合器以，还增加了光中继器和光放大器以增强光信号，这种情况在有些光路损耗较大的应用光放大器以增强光信号，这种情况在有些光路损耗较大的应用场合是必要的。场合是必要的。2021/5/26702.5光纤网络传输光纤网络传输传输信息方法传输信息方法时分复用时分复用(TDM )、波分复用、波分复用(WDM) 、频分复用、频分复用(FDM)光纤分类光纤分类塑料和玻璃纤维两种，塑料光纤较为便宜和便于应用，在汽车塑料和玻璃纤维两种，塑料光纤较为便宜和便于应用，在汽车中应用较广泛。中应用较广泛。2021/5/26712.5光纤网络传输光纤网络传输上一页 下一页返回2.无源光学星形网络的基本组成及工作原理无源光学星形网络的基本组成及工作原理汽车无源光学星形网络主要由光源、光发送器、在节点上的光汽车无源光学星形网络主要由光源、光发送器、在节点上的光接收器、光纤接收器、光纤4部分组成。部分组成。(1)光电藕合器的类型、结构及工作原理光电藕合器的类型、结构及工作原理光源和光接收机合在一起也称光电藕合器。光电藕合器是以光源和光接收机合在一起也称光电藕合器。光电藕合器是以光为媒介传输电信号的电子元件，它既可以实现元件的输入光为媒介传输电信号的电子元件，它既可以实现元件的输入端和输出端之间的电信号传输，又能将输入端与输出端相隔端和输出端之间的电信号传输，又能将输入端与输出端相隔离。其主要用途是在信号传输中起到隔离作用，在光网络中离。其主要用途是在信号传输中起到隔离作用，在光网络中起到信号转换作用。起到信号转换作用。2021/5/26722.5光纤网络传输光纤网络传输上一页 下一页返回光电藕合器种类光电藕合器种类按其结构不同，可分为光敏电阻型、达林顿型、光电二极管型按其结构不同，可分为光敏电阻型、达林顿型、光电二极管型及光电三极管型等及光电三极管型等按其输出特性不同，可分为开关输出型、线性输出型、高速输出按其输出特性不同，可分为开关输出型、线性输出型、高速输出型及组合封装型等型及组合封装型等最常用是光电二极管型及光电三极管型最常用是光电二极管型及光电三极管型2021/5/26732.5光纤网络传输光纤网络传输2021/5/26742.5光纤网络传输光纤网络传输光源光源光接收机光接收机2021/5/2675光接收组件光纤光纤光发射组件2.5光纤网络传输光纤网络传输2021/5/26762.5光纤网络传输光纤网络传输上一页 下一页返回(2)光源光源在汽车光学网络系统中普遍采用的光源为发光二极管及小功率半在汽车光学网络系统中普遍采用的光源为发光二极管及小功率半导体激光器导体激光器发光二极管有两种发光二极管有两种:面发射型发光二极管和边发射型发光二极管。面发射型发光二极管和边发射型发光二极管。半导体激光器可以替代发光二极管，因为它有很小的发光面，半导体激光器可以替代发光二极管，因为它有很小的发光面，一般直径不超过几微米，这就意味着大量的发射光可以被直接一般直径不超过几微米，这就意味着大量的发射光可以被直接传送到光纤中，传送到光纤中，2021/5/26772.5光纤网络传输光纤网络传输2021/5/26782.5光纤网络传输光纤网络传输上一页 下一页返回(3)光接收机光接收机光接收机一般采用的是半导体型。光接收机一般采用的是半导体型。获得传输光信号，然后把它转化为可以被终端设备处理的电获得传输光信号，然后把它转化为可以被终端设备处理的电信号和用来重建原始传输解调信号。信号和用来重建原始传输解调信号。作用作用光接收机是反向偏压的，只有当特定波长的光照射到对光敏感光接收机是反向偏压的，只有当特定波长的光照射到对光敏感的结区上时，才能导通，产生与光强成正比的电流。的结区上时，才能导通，产生与光强成正比的电流。2021/5/26792.5光纤网络传输光纤网络传输光接受机的种类很多，在现在汽车光学网络中通常使用的光接光接受机的种类很多，在现在汽车光学网络中通常使用的光接收机有两种：收机有两种：普通光电二极管型普通光电二极管型和和雪崩光电二极管型雪崩光电二极管型。半导体接收机原理半导体接收机原理示意图示意图光电二极管的结构光电二极管的结构和工作和工作 2021/5/26802.5光纤网络传输光纤网络传输上一页 下一页返回2. 5. 2光纤的结构及光波的传输光纤的结构及光波的传输将在控制单元发射机内生成的光波导向其他的控制单元接收将在控制单元发射机内生成的光波导向其他的控制单元接收机机光纤作用光纤作用2021/5/26812.5光纤网络传输光纤网络传输光纤结构光纤结构2021/5/26822.5光纤网络传输光纤网络传输1.光纤中光波的传输光纤中光波的传输笔直的光纤。光纤以直线方式在内芯线中传导部分光波，笔直的光纤。光纤以直线方式在内芯线中传导部分光波，大多数光波被以大多数光波被以Z形图案传送，其结果在内芯线的表面产生形图案传送，其结果在内芯线的表面产生了全反射。了全反射。2021/5/26832.5光纤网络传输光纤网络传输弯曲的光纤。发生在内芯线覆盖层边缘的全反射使得光波被弯曲的光纤。发生在内芯线覆盖层边缘的全反射使得光波被反射，从而被传导通过弯曲处反射，从而被传导通过弯曲处2021/5/2684全反射。如果一束光线以较小的角度撞击在折射率分别较全反射。如果一束光线以较小的角度撞击在折射率分别较2.5光纤网络传输光纤网络传输2021/5/26852.5光纤网络传输光纤网络传输为了最大限度地减小传送损失，光纤的端面必须光滑、垂直和为了最大限度地减小传送损失，光纤的端面必须光滑、垂直和清洁。只有使用专用的切割工具才能达到上述要求。切割面上清洁。只有使用专用的切割工具才能达到上述要求。切割面上的污垢和剐痕会产生很高的损耗的污垢和剐痕会产生很高的损耗(衰减衰减)。上一页 下一页返回2.光学端面光学端面2021/5/26862.5光纤网络传输光纤网络传输上一页 下一页返回 3.光纤总线中的衰减光纤总线中的衰减传送过程中发生的光波的功率下降被称为传送过程中发生的光波的功率下降被称为衰减衰减。光纤内光脉冲的。光纤内光脉冲的发生距离越大，衰减就越大，衰减量不允许超过某个规定值，否发生距离越大，衰减就越大，衰减量不允许超过某个规定值，否则相应控制单元内接收机将无法再处理这个光脉冲。衰减率则相应控制单元内接收机将无法再处理这个光脉冲。衰减率(A)用用分贝分贝(dB )表示。分贝并不是一个绝对数量，而是代表两个数表示。分贝并不是一个绝对数量，而是代表两个数值之比。衰减率越高，信号传送就越差。值之比。衰减率越高，信号传送就越差。2021/5/26872.5光纤网络传输光纤网络传输上一页 下一页返回4.光学数据总线中衰减增加的原因光学数据总线中衰减增加的原因光纤弯曲半径太小。光纤弯曲半径小于光纤弯曲半径太小。光纤弯曲半径小于25 mm(扭绞扭绞)，使，使得内芯线在弯曲点生出阴影得内芯线在弯曲点生出阴影(与弯曲的有机玻璃相比较与弯曲的有机玻璃相比较)，在光，在光纤与包层之间的分界面上会导致光束的人射角大，光束不再被纤与包层之间的分界面上会导致光束的人射角大，光束不再被反射。必须更换光纤。通过安装防扭绞管套反射。必须更换光纤。通过安装防扭绞管套(波纹管波纹管)，可保证，可保证在铺设光纤时的最小半径为在铺设光纤时的最小半径为25 mm。2021/5/26882.5光纤网络传输光纤网络传输光纤的覆盖层损坏，或者有磨痕。与铜导线不同是光纤磨坏光纤的覆盖层损坏，或者有磨痕。与铜导线不同是光纤磨坏时不会造成短路，但会导致光线损失或者外部光线射入，系统时不会造成短路，但会导致光线损失或者外部光线射入，系统受到干扰或完全失灵。受到干扰或完全失灵。端面刮伤。端面刮伤使射到其上的光束发生散射，导致到达接端面刮伤。端面刮伤使射到其上的光束发生散射，导致到达接收机的光量减少。收机的光量减少。2021/5/26892.5光纤网络传输光纤网络传输端面变脏。端面变脏阻止光束通过，导致衰减增大。端面变脏。端面变脏阻止光束通过，导致衰减增大。端面移位端面移位(插头外壳破裂插头外壳破裂)。端面不成直线端面不成直线(角度误差角度误差)。光导纤维的端面和控制单元的接触面之间有缝隙光导纤维的端面和控制单元的接触面之间有缝隙(插头外壳破插头外壳破裂或未啮合裂或未啮合)。套圈未正确地压接。套圈未正确地压接。光纤对折。装配时绝对不允许将光纤对折，这样会损坏包层光纤对折。装配时绝对不允许将光纤对折，这样会损坏包层和光纤。光线将在对折位置处出现局部散射，从而造成信息传和光纤。光线将在对折位置处出现局部散射，从而造成信息传输速度降低。输速度降低。上一页 下一页返回2021/5/26902.5光纤网络传输光纤网络传输上一页 下一页返回光纤过度延伸光纤过度延伸(受拉受拉)。光纤受拉后芯线伸长，光纤横断面减小，导致光线的通过能光纤受拉后芯线伸长，光纤横断面减小，导致光线的通过能力减小，增大衰减力减小，增大衰减光纤有压痕光纤有压痕 光纤过热光纤过热2021/5/26912.5光纤网络传输光纤网络传输 绝不可使用化学的和机械的方法，例如绝不可使用化学的和机械的方法，例如:钻结和连接。钻结和连接。 绝不可把两根光纤的导线或一根光纤的导线与一根铜线绞绝不可把两根光纤的导线或一根光纤的导线与一根铜线绞合在一起。合在一起。 避免覆盖层的损坏。例如避免覆盖层的损坏。例如:钻孔、切割或挤压。在汽车中进钻孔、切割或挤压。在汽车中进行安装时，不要站在覆盖层上或把物体放在覆盖层上。行安装时，不要站在覆盖层上或把物体放在覆盖层上。 避免污染端面。例如避免污染端面。例如:液体、灰尘或其他介质。只有在进行液体、灰尘或其他介质。只有在进行连接或测试时，才可以极其小心取下规定的保护性罩盖。连接或测试时，才可以极其小心取下规定的保护性罩盖。上一页 下一页返回5.处理光纤及其部件的规则处理光纤及其部件的规则绝不可对其进行热加工或采用如焊锡、热压焊和焊接的修绝不可对其进行热加工或采用如焊锡、热压焊和焊接的修理方法。理方法。2021/5/2692当铺设在汽车中时，应当避免其成环形和打结。当铺设在汽车中时，应当避免其成环形和打结。更换光导纤维时，应注意正确的长度。更换光导纤维时，应注意正确的长度。2021/5/2693小结小结小结小结 1.采用总线的优点采用总线的优点:减轻整车重量、节约成本、质量可靠、减轻整车重量、节约成本、质量可靠、减少装配时间、增大开发余地。减少装配时间、增大开发余地。2.总线系统的信息一般采用多路传输总线系统的信息一般采用多路传输3.总线系统主要由控制单元、数据总线、网络、架构、通信总线系统主要由控制单元、数据总线、网络、架构、通信协议、网关等组成。协议、网关等组成。4.网关的作用网关的作用:识别和改变不同总线网络的信号和速率识别和改变不同总线网络的信号和速率;改变改变信息优先级信息优先级;网关可作为诊断接口。网关可作为诊断接口。 5.总线系统网络拓扑总线系统网络拓扑:是指网络节点的几何结构，即各个节是指网络节点的几何结构，即各个节点相互连接方式，一般分为星形网络拓扑、环形网络拓扑、点相互连接方式，一般分为星形网络拓扑、环形网络拓扑、总线型网络拓扑结构。总线型网络拓扑结构。上一页 下一页返回2021/5/26946.汽车总线系统的类型汽车总线系统的类型:A、B、C、D、E五类连不同协议，五类连不同协议，适合传输不同速率的总线。适合传输不同速率的总线。7. CAN-BUS数据总线包括数据总线包括:控制单元（控制单元（CPU）、控制器（）、控制器（Controller）、收发器（）、收发器（Tranceiver）、数据传输终端。）、数据传输终端。 8.数据传输原理数据传输原理:CAN-BUS数据总线中的数据传递就像一数据总线中的数据传递就像一个电话会议，一个电话用户个电话会议，一个电话用户(电控单元电控单元)将数据将数据“讲入讲入”网络网络中，其他用户通过网络中，其他用户通过网络“接听接听”这个数据，对这个数据感兴这个数据，对这个数据感兴趣的用户就会利用数据，而其他用户则选择忽略。趣的用户就会利用数据，而其他用户则选择忽略。 9. CAN-BUS数据总线传递数据格式数据总线传递数据格式:分为开始域、状态域分为开始域、状态域、检查域、数据域、安全域、确认域和结束域、检查域、数据域、安全域、确认域和结束域7个部分。个部分。10. CAN总线的传输仲裁原则是总线的传输仲裁原则是:具有最高优先权的数据首具有最高优先权的数据首上一页 下一页返回小结小结2021/5/26952.5光纤网络传输光纤网络传输先发送。先发送。11.汽车无源光学星形网络主要由光源、光发送器汽车无源光学星形网络主要由光源、光发送器(光二极管光二极管LED )、在节点上的光接收器、光纤、在节点上的光接收器、光纤4部分组成。部分组成。12.光波在光纤中采用全反射原理进行传播。光波在光纤中采用全反射原理进行传播。上一页返回
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