1、ISBN 978-7-122-27185-3目目 錄錄前言第1章 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)第2章 CAN總線傳輸系統(tǒng)第3章 常用車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理第4章 光學(xué)總線系統(tǒng)第5章 以太網(wǎng)與FlexRay總線第6章 奧迪大眾車系車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第7章 通用車系車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第8章 本田多路集成控制系統(tǒng)第9章 汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢修第第1章車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)章車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡(jiǎn)介第二節(jié)數(shù)據(jù)信號(hào)的類別及傳輸方式第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議第四節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)分類和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)第五節(jié)汽車對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求及應(yīng)用一、車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用背景一、車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用背景1線束的變化圖1-1 近幾十年導(dǎo)線長(zhǎng)度及插接件數(shù)量的

2、變化情況一、車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用背景一、車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用背景2汽車數(shù)據(jù)傳輸總線簡(jiǎn)介（1）數(shù)據(jù)傳輸總線（2）總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅?）總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)兩種不同信號(hào)一、車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用背景一、車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用背景（2）總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?）可靠性高2）使用方便3）數(shù)據(jù)密度大4）數(shù)據(jù)傳輸快（3）總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)1）簡(jiǎn)化線束2）可以進(jìn)行設(shè)備之間的通信，豐富了功能。3）通過信息共享減少傳感器信號(hào)的重復(fù)數(shù)量。 3車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展史車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展史車載網(wǎng)絡(luò)的名稱概 要通信速度組織/推動(dòng)單位CAN（Controller Area Network）車身/動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議，最有可能成為世界標(biāo)準(zhǔn)的車用LAN

3、協(xié)議1Mbit/sRobert Bosch公司（開發(fā)），ISOVAN（Vehicle Area Network）車身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議，以法國(guó)為中心1Mbit/sISOJ1850車身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議，以美國(guó)為中心10.4Kbit/s41.6Kbit/sFord Motor公司LIN（Local Interconnect Network）車身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議，液壓組件專用20Kbit/sLIN聯(lián)合體IDB-C（ITS Data Bus on CAN）以CAN為基礎(chǔ)的控制用LAN協(xié)議250Kbit/sIDM論壇TTP/C（Time Triggered Protocol by CAN）重視

4、安全、按用途分類的控制用LAN協(xié)議時(shí)分多路復(fù)用（TDMA）2Mbit/s25Mbit/sTIT計(jì)算機(jī)技術(shù)公司TTCAN（Time Triggered CAN）重視安全、按用途分類的控制用LAN協(xié)議時(shí)間同步的CAN1Mbit/sRobert Bosch公司CIAByteflight重視安全、按用途分類的控制用LAN協(xié)議通用時(shí)分多路復(fù)用（FTDMA）10Mbit/sBMW公司FlexRay重視安全、按用途分類的控制用LAN協(xié)議5Mbit/sBMW公司Daimler Chrysler公司DDB/Optical（Domestic Digital Bus/Optical）音頻系統(tǒng)通信協(xié)議將DDB作為音頻

5、系統(tǒng)總線采用光通信5.6Mbit/sC&CMOST（Media Oriented System Transport）信息系統(tǒng)通信協(xié)議以歐洲為中心，由克萊斯勒與BMW公司推動(dòng)22.5Mbit/sMOST合作組織IEEE1394信息系統(tǒng)通信協(xié)議有轉(zhuǎn)化成IDB1394的動(dòng)向100Mbit/s1394工業(yè)協(xié)會(huì)表1-2 主要車載網(wǎng)絡(luò)基本情況表1-3 幾種車載網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)年份、采用廠家與發(fā)表年份年份車載網(wǎng)絡(luò)廠家備注 DDB開發(fā)Philips公司1986年2月北美車采用LAN CAN開發(fā)Bosch公司1986年12月歐洲車采用LAN1986VNP開發(fā)CCD開發(fā)北美北美1987年12月日本車采用LAN1

6、988MOST開發(fā)CCD開發(fā)VAN開發(fā)美國(guó)車采用 1991CAN開發(fā)歐洲車采用 1992DDBDDB Octical開發(fā)日本車采用 1994J1850VANSAE認(rèn)可ISO標(biāo)準(zhǔn) 1995DDB歐洲車采用以汽車廠為主對(duì)新LAN進(jìn)行研究2000發(fā)表LIN發(fā)表TTP發(fā)表Byte flight發(fā)表TTCAN 發(fā)表了許多新的LAN幾種網(wǎng)絡(luò)的成本比例及通信速度二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能1多路傳輸功能2“喚醒”和“休眠”功能3失效保護(hù)功能4故障自診斷功能三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的常用術(shù)語(yǔ)三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的常用術(shù)語(yǔ)1數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線是模塊間運(yùn)行數(shù)據(jù)的通道，即所謂的信息高速公路2多路傳輸多路傳輸是指在

7、同一通道或線路上同時(shí)傳輸多條信息，事實(shí)上，數(shù)據(jù)信息是依次傳輸?shù)?，但速度非常之快，似乎就是同時(shí)傳輸?shù)?。常?guī)線路與多路傳輸線路的簡(jiǎn)單對(duì)比a）通常傳輸方式 b）多路傳輸系統(tǒng)（串行分時(shí)通信）多路傳輸?shù)慕缑?局域網(wǎng)局域網(wǎng)（Local Area Network，簡(jiǎn)稱LAN）是在一個(gè)有限區(qū)域內(nèi)連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱局域網(wǎng)。4模塊/節(jié)點(diǎn)模塊是一種電子裝置，簡(jiǎn)單一點(diǎn)的如溫度和壓力傳感器，復(fù)雜的如計(jì)算機(jī)（微處理器）。傳感器是一個(gè)模塊裝置，根據(jù)溫度和壓力的不同產(chǎn)生不同的電壓信號(hào)。這些電壓信號(hào)在計(jì)算機(jī)（一種數(shù)字裝置）的輸入接口被轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。5鏈路（傳輸媒體）鏈路指網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)拿襟w，分為有線和無線兩種類型，目前車

8、上使用的大多數(shù)都是有線網(wǎng)絡(luò)，通常用于局域網(wǎng)的傳輸媒體有：雙絞線、同軸電纜和光纖。（1）雙絞線 雙絞線是局域網(wǎng)中最普通的傳輸媒體，一般用于低速傳輸，最大傳輸速率可達(dá)幾Mbit/s；雙絞線成本較低，傳輸距離較近，非常適合汽車網(wǎng)絡(luò)的情況，也是汽車網(wǎng)絡(luò)使用最多的傳輸媒體。（2）同軸電纜 同軸電纜的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。像雙絞線一樣，同軸電纜也是由兩個(gè)導(dǎo)體組成，但其結(jié)構(gòu)不同。（3）光纖 光纖在電磁兼容性等方面有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸速度高，傳輸距離遠(yuǎn)；在車載網(wǎng)絡(luò)上，特別在一些要求傳輸速度高的車上網(wǎng)絡(luò)（如車上信息與多媒體網(wǎng)絡(luò)）上有很好的應(yīng)用前景。塑料光纜1光纖芯 2外殼 3包裝層6比特率比特率是指每秒傳送的比特

9、（bit）數(shù)。單位為bps（bit per second）也可表示為b/s，比特率越高，單位時(shí)間傳送的數(shù)據(jù)量（位數(shù)）越大。7傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議也稱通信協(xié)議，是控制通信實(shí)體間有效完成信息交換的一組約定和規(guī)則。換句話說，要想交流成功，通信雙方必須“說同樣的語(yǔ)言”（如相同的語(yǔ)法規(guī)則和語(yǔ)速等）。8傳輸仲裁當(dāng)出現(xiàn)數(shù)個(gè)使用者同時(shí)申請(qǐng)利用總線發(fā)送信息時(shí)，會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸沖突，好比同時(shí)有兩個(gè)或者多個(gè)人想要過獨(dú)木橋一樣。傳輸仲裁就是為了避免數(shù)據(jù)傳輸沖突，保證信息按其重要程度來發(fā)送。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)據(jù)信號(hào)的類別及傳輸方式數(shù)據(jù)信號(hào)的類別及傳輸方式一、數(shù)據(jù)信號(hào)的類別 1模擬信號(hào)圖1-15 模擬信號(hào)1最大電壓值 U電壓 t

10、時(shí)間2數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字表示方式就是以數(shù)字形式表示不斷變化的物理量。圖1-16 數(shù)字信號(hào)U電壓 t時(shí)間 3二進(jìn)制信號(hào)二進(jìn)制信號(hào)一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)只能識(shí)別兩種狀態(tài)，即0和1，或高和低。如車燈點(diǎn)亮或車燈未亮；繼電器觸點(diǎn)斷開或繼電器觸點(diǎn)閉合；供電或未供電；車門打開或車門關(guān)閉等等。圖1-17 二進(jìn)制信號(hào)1高 2低 U電壓 t時(shí)間4信號(hào)電壓信號(hào)電壓圖1-18 信號(hào)電壓1高電壓范圍 2禁止使用的范圍 3低電壓范圍 U電壓 t時(shí)間5代碼表示代碼表示代碼就是一組由字符、符號(hào)或信號(hào)碼元以離散形式表示信息的明確的規(guī)則體系。例如，早年間在無線電通信中廣泛使用的電報(bào)機(jī)（圖1-19），其發(fā)出的莫爾斯電碼就是信息代碼。莫爾

11、斯電碼的每個(gè)字母和數(shù)字都是通過不同長(zhǎng)度的信號(hào)序列進(jìn)行加密的。6比特和字節(jié)比特和字節(jié)計(jì)算機(jī)中的所有信息都以位（bit，亦稱比特，是二進(jìn)制數(shù)字的最小信息單位）為單位進(jìn)行存儲(chǔ)和處理的。1千字節(jié)（KB）= 210字節(jié)，即1 024字節(jié)1兆字節(jié)（MB）= 220 字節(jié)，即1 024KB（1 048 576字節(jié)）l千兆字節(jié)（GB）= 230字節(jié)，即1 024MB（1 073 741 824字節(jié)）注意：換算系數(shù)不是1 000，而是1 024。二、數(shù)據(jù)傳輸方式二、數(shù)據(jù)傳輸方式1并行傳輸進(jìn)行并行數(shù)據(jù)傳輸（見圖1-20）時(shí)，發(fā)送裝置向接收裝置同時(shí)（并行）傳輸78位數(shù)據(jù)。以并行形式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，兩個(gè)設(shè)備之間的電纜必須

12、包括7或8根平行排 列 的 導(dǎo) 線 （ 加 接 地 導(dǎo)線）。并行傳輸1發(fā)送裝置 2數(shù)據(jù) 3接收裝置 MSB最高值數(shù)位 LSB最低值數(shù)位2串行傳輸串行傳輸串行傳輸主要用于在數(shù)據(jù)處理設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在一根導(dǎo)線上以位為單位依次（連續(xù)形式）傳輸所需數(shù)據(jù)。串行傳輸1發(fā)送裝置 2數(shù)據(jù) 3接收裝置3同步數(shù)據(jù)傳輸同步數(shù)據(jù)傳輸使用一個(gè)共同的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器可保持發(fā)送裝置和接收裝置時(shí)間管理的同步性，這種方式就是同步傳輸方式4異步數(shù)據(jù)異步數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送和接收裝置之間最常用的時(shí)間管理方式是異步傳輸方式。進(jìn)行異步數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，發(fā)送和接收裝置之間沒有共同的系統(tǒng)節(jié)拍。系統(tǒng)通過起始位和停止位識(shí)別數(shù)據(jù)組的開始和結(jié)束。5數(shù)據(jù)總線

13、上的信息流方向數(shù)據(jù)總線上的信息流方向單工通信雙工通信第三節(jié)第三節(jié) 車載網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議車載網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議1通信協(xié)議通信協(xié)議是指通信雙方控制信息交換規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)、約定的集合，即指數(shù)據(jù)在總線上的傳輸規(guī)則。2通信協(xié)議的內(nèi)容通信協(xié)議的內(nèi)容 在一個(gè)簡(jiǎn)單的通信協(xié)議中，模塊不分主從，根據(jù)規(guī)定的優(yōu)先規(guī)則，模塊間相互傳遞信息，并且都知道該接收什么信息。 一個(gè)模塊是主模塊，其他則為從屬模塊，根據(jù)優(yōu)先規(guī)則，主模塊決定哪個(gè)從屬模塊發(fā)信息以及何時(shí)發(fā)送信息。2通信協(xié)議的內(nèi)容通信協(xié)議的內(nèi)容 所有的模塊都像旋轉(zhuǎn)木馬上的騎馬人，一個(gè)上面有“免費(fèi)券”掛環(huán)的轉(zhuǎn)圈繞著他們旋轉(zhuǎn)。當(dāng)一個(gè)模塊有了有用的信息，它便抓住掛環(huán)掛上這條信息，任何一個(gè)

14、需要這條信息的模塊都可以從掛環(huán)上取下這條信息。 通信協(xié)議中有個(gè)仲裁系統(tǒng)，通常這個(gè)系統(tǒng)按照每條信息的數(shù)字拼法為各數(shù)據(jù)傳輸設(shè)定優(yōu)先規(guī)則。例如，以1結(jié)尾的數(shù)字信息要比以0結(jié)尾的有優(yōu)先權(quán)。二、總線與接口二、總線與接口1總線總線技術(shù)最早應(yīng)用在計(jì)算機(jī)內(nèi)部。電信號(hào)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組件、微處理器、存儲(chǔ)器與輸入輸出器件之間以并行方式傳輸，為此目的而使用的線路稱為總線（bus）。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部總線分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線3種。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的總線示意圖如圖所示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)總線線路的示意圖1地址總線 2數(shù)據(jù)總線 3控制總線 CPU中央處理器 ROM只讀存儲(chǔ)器 RAM隨機(jī)存儲(chǔ)器 I輸入 O輸出2接口接口接口負(fù)責(zé)

15、建立計(jì)算機(jī)與周圍環(huán)境（其他設(shè)備）之間的連接。為了通過接口正確傳輸數(shù)據(jù)，所有設(shè)備必須使用相同的硬件和軟件。如果無法滿足這些前提條件，則由一個(gè)網(wǎng)關(guān)（控制單元）來完成協(xié)調(diào)工作。（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接僅適用于在一條傳輸路徑上連接兩個(gè)設(shè)備。（2）多點(diǎn)連接 采用多點(diǎn)連接方式時(shí)可在同一傳輸路徑上連接兩個(gè)以上的設(shè)備。三、協(xié)議要素及其功能三、協(xié)議要素及其功能協(xié)議三要素要素功能語(yǔ)法確定通信雙方之間“如何講”，由邏輯說明構(gòu)成，對(duì)信息或報(bào)文中各字段進(jìn)行格式化，說明報(bào)頭（或標(biāo)題）字段、命令和應(yīng)答的結(jié)構(gòu)。語(yǔ)義確定通信雙方之間“講什么”，由過程說明構(gòu)成，對(duì)發(fā)布請(qǐng)求、執(zhí)行動(dòng)作以及返回應(yīng)答予以解釋，并確定用于協(xié)調(diào)和差錯(cuò)處

16、理的控制信息。定時(shí)規(guī)則指出事件的順序以及速度匹配、排序。2協(xié)議的功能協(xié)議的功能協(xié)議的功能是控制并指導(dǎo)兩個(gè)對(duì)話實(shí)體的對(duì)話過程，發(fā)現(xiàn)對(duì)話過程中出現(xiàn)的差錯(cuò)并確定處理策略。項(xiàng)目功能差錯(cuò)檢測(cè)和糾正面向通信傳輸?shù)膮f(xié)議常使用應(yīng)答一重發(fā)、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、軟件檢查等機(jī)制進(jìn)行差錯(cuò)的檢測(cè)和糾正工作；而面向應(yīng)用的協(xié)議常采用重新同步、恢復(fù)以及托付等更為高級(jí)的方法進(jìn)行差錯(cuò)的檢測(cè)和糾正工作。一般說來，協(xié)議中對(duì)異常情況的處理說明要占很大的比重。分塊和重裝用協(xié)議控制進(jìn)行傳送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是有一定限制的，參加交換的數(shù)據(jù)都要求有一定的格式。為滿足這個(gè)要求，就需要將實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，使之符合協(xié)議交換時(shí)的格式要求，只有這樣才能應(yīng)

17、用協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。分塊與重裝就是這種加工處理操作。分塊操作將大的數(shù)據(jù)劃分成若干小塊，如將報(bào)文劃分成幾個(gè)報(bào)文分組；重裝操作則是將劃分的小塊數(shù)據(jù)重新組合復(fù)原，如將報(bào)文分組還原成報(bào)文。排序排序就是對(duì)發(fā)送出的數(shù)據(jù)進(jìn)行編號(hào)以標(biāo)識(shí)它們的順序。通過排序，可達(dá)到按序傳遞、信息流控制和差錯(cuò)控制等目的。流量控制通過限制發(fā)送的數(shù)據(jù)量或速率，以防止在信道中出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。第四節(jié)第四節(jié) 車載網(wǎng)絡(luò)分類和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)車載網(wǎng)絡(luò)分類和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)一、一、A類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)二、二、B類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)三、三、C類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)四、四、D類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)（多媒體系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議）類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)（多媒體系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議）五、五、E類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)（安全總線標(biāo)準(zhǔn)）類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)（安全總線標(biāo)準(zhǔn)）安全總線主要是用于安全氣囊系統(tǒng)，以連接氣囊控制電腦、加速度計(jì)、安全傳感器等裝置，為被動(dòng)安全提供最佳保障。六、診斷系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議六、診斷系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議七、汽車