第三章車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

第二節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

第三章車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三學(xué)習(xí)要求熟悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成，了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類。熟悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)常用傳輸介質(zhì)。了解車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，掌握車載網(wǎng)絡(luò)的組成，熟悉車載網(wǎng)絡(luò)的分類。第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類3.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)4.常用傳輸介質(zhì)第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將某一空間內(nèi)分散的、獨(dú)立的計(jì)算機(jī)相互連接的集合。這一空間可以是很大，也可以很小。大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)空間，可以從地球表面到周圍的人造衛(wèi)星，如全球互聯(lián)網(wǎng)；小的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)空間可以容納在一個(gè)汽車內(nèi)，如車載網(wǎng)絡(luò)。我們平時(shí)所接觸的辦公網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)絡(luò)，都屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)可以是電纜、雙絞線、光纖、微波、載波或通信衛(wèi)星。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有共享硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源的功能。第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件組成。網(wǎng)絡(luò)硬件由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和連接節(jié)點(diǎn)的傳輸介質(zhì)組成。網(wǎng)絡(luò)軟件由節(jié)點(diǎn)軟件和網(wǎng)絡(luò)軟件組成。（1）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)簡稱節(jié)點(diǎn)，也是網(wǎng)絡(luò)中的單元。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都具有計(jì)算機(jī)最基本功能。節(jié)點(diǎn)可以分為終端節(jié)點(diǎn)、服務(wù)節(jié)點(diǎn)和混合節(jié)點(diǎn)（車載網(wǎng)絡(luò)的電控單元）。第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的傳輸需要有“傳輸媒體”或“傳輸介質(zhì)”傳輸，常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)可分為兩類：一類是有線的；一類是無線的。（3）節(jié)點(diǎn)軟件不同的節(jié)點(diǎn)，需要安裝不同的節(jié)點(diǎn)軟件支持才能運(yùn)行。（4）協(xié)議軟件不同的網(wǎng)絡(luò)，需要不同的協(xié)議軟件支持才能運(yùn)行。所謂協(xié)議軟件就是支持網(wǎng)絡(luò)“交通規(guī)則”的軟件。第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)軟件和協(xié)議軟件之間具有“兼容性”，或者說是“相通”的，數(shù)據(jù)才能產(chǎn)生、發(fā)送、傳輸和接收。例如在車載網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)電機(jī)電控單元要將它所采集的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號傳送到自動變速器電控單元，它就要將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號數(shù)字化，并按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式化，然后向網(wǎng)絡(luò)申請發(fā)送，在給定的發(fā)送時(shí)機(jī)將信號發(fā)送到網(wǎng)上，經(jīng)過服務(wù)節(jié)點(diǎn)（或不經(jīng)過服務(wù)節(jié)點(diǎn)）傳送到自動變速器電控單元，自動變速器電控單元要驗(yàn)收確定是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號后才能接收。這個(gè)過程都要依靠協(xié)議軟件的運(yùn)行才能完成。第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以按不同角度進(jìn)行分類，如可以按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍分類、按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類、按網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)所處的地位分類等。1、按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍分類由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和計(jì)算機(jī)之間互聯(lián)距離不同，所采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳輸技術(shù)也不同，因而形成不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。一般可以分為三種類型。局域網(wǎng)（LocateAreaNetwork，LAN）：局域網(wǎng)組網(wǎng)方便、靈活，傳輸速率較高。第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)：也稱遠(yuǎn)程網(wǎng)，因特網(wǎng)就是典型的廣域網(wǎng)。城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork，MAN)：網(wǎng)絡(luò)作用范圍介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)常常要滿足一個(gè)城市范圍內(nèi)大量的企業(yè)、公司、機(jī)關(guān)、學(xué)校、住宅區(qū)等多個(gè)局域網(wǎng)互聯(lián)的需求。第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三2、按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在物理分布和互聯(lián)關(guān)系上的幾何構(gòu)型。按計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可將網(wǎng)絡(luò)分為：總線型網(wǎng)、星型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、樹型網(wǎng)。如圖3-1所示。第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三（1）總線型如圖3-1（a）所示?？偩€結(jié)構(gòu)中，各節(jié)點(diǎn)通過一個(gè)或多個(gè)通信線路與公共總線連接。總線型結(jié)構(gòu)簡單、擴(kuò)展容易。網(wǎng)絡(luò)中任何節(jié)點(diǎn)的故障都不會造成全網(wǎng)的故障，可靠性較高。（2）星型如圖3-1（b）所示。星型的中心節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)，它接收各分散節(jié)點(diǎn)的信息再轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，具有中繼交換和數(shù)據(jù)處理功能。星型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)簡單，建網(wǎng)容易，但可靠性差，中心節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，一旦出現(xiàn)故障則全網(wǎng)癱瘓。第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三從以上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可知，總線型網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、擴(kuò)展容易，可靠性高等許多優(yōu)點(diǎn)，是工業(yè)計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)和汽車車載網(wǎng)絡(luò)的常用網(wǎng)絡(luò)，因此，在工業(yè)和汽車行業(yè)里，習(xí)慣將總線型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡稱為“總線”，例如“汽車總線技術(shù)”、“工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)”等。有時(shí)將“總線”等同“網(wǎng)絡(luò)”，例如“汽車總線技術(shù)”和“汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”的意義基本是相同的。在汽車行業(yè)里，一般習(xí)慣將單純的總線型網(wǎng)絡(luò)稱為“總線”，將多個(gè)不同的“總線”聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)稱為“網(wǎng)絡(luò)”。第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之間需要不斷地交換數(shù)據(jù)信息和控制信息，要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須遵循一些事先約定好的規(guī)則。這些規(guī)則明確地規(guī)定了所交換數(shù)據(jù)的格式和時(shí)序。這些為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的規(guī)則、約定和標(biāo)準(zhǔn)稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。組成：語法、語義、時(shí)序第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三網(wǎng)絡(luò)協(xié)議從語法和語義上定義了數(shù)據(jù)信息交換的規(guī)則和過程，從時(shí)序上定義了通信雙方通信速度的匹配?？傊?，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是通信雙方共同遵守的通信語義、語法和時(shí)序的集合。2、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實(shí)生活中人們處理一些復(fù)雜問題時(shí)，通常采用層次化的解決方法。例如文字通信，它是為社會成員之間傳遞信息服務(wù)的。社會是一個(gè)很大的網(wǎng)絡(luò)，每一位社會成員都是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，都可以與他人通過郵局通信。第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三圖3-2郵政服務(wù)的層次模型圖第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三我們將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的這種層次結(jié)構(gòu)模型和各層協(xié)議的集合稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。不同系統(tǒng)中的相同層實(shí)體叫對等實(shí)體，對等實(shí)體間通信須遵守同層協(xié)議。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有不同的層次結(jié)構(gòu)模型，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）為網(wǎng)絡(luò)通信定義了一個(gè)參考模型，稱為開放式系統(tǒng)互連參考模型（OSI），簡稱OSI模型。如圖3-3所示，OSI的體系結(jié)構(gòu)定義了一個(gè)7層模型，從下到上分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三圖3-3OSI的體系結(jié)構(gòu)模型

第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三第1層：物理層物理層確定傳輸電子郵件（其他數(shù)據(jù)也相同）二進(jìn)制脈沖信號的傳輸方式、脈沖信號的電壓參數(shù)；確定物理連接（接口）的結(jié)構(gòu)方式；在物理層中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇潜忍?bit)。OSI模型是一個(gè)參考模型，供組建網(wǎng)絡(luò)時(shí)參考，除此之外，還有其他模型。我們在因特網(wǎng)（Internet）上發(fā)電子郵件用的是傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議，簡稱TCP/IP模型。OSI模型與TCP/IP模型有許多相同的地方。第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三在車載網(wǎng)絡(luò)中，由于要傳輸?shù)男畔⒋蠖嗍莻鞲衅鳌?zhí)行器和開關(guān)信息，數(shù)據(jù)較短，同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò)多采用總線型，所以車載網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)相對簡單一些，主要包括兩大部分，一是通信部分，二是網(wǎng)絡(luò)管理部分，采用的體系結(jié)構(gòu)對應(yīng)OSI模型中的應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈層和物理層。這種體系結(jié)構(gòu)簡單、層次較少的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸快，適合發(fā)動機(jī)和底盤等系統(tǒng)的實(shí)時(shí)過程控制。第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)常用傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的傳輸需要有“傳輸媒體”，即傳輸介質(zhì)。常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)可分為兩類：一類是有線的；一類是無線的。有線傳輸介質(zhì)主要有同軸電纜、雙膠線和光纖；無線傳輸介質(zhì)主要有無線電波和紅外線。第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三1.同軸電纜同軸電纜曾經(jīng)是局域網(wǎng)中使用最普遍的一種線纜，它的典型特點(diǎn)是傳輸距離長、抗干擾性強(qiáng)。同軸電纜主要用于總線型網(wǎng)絡(luò)中。閉路電視的傳輸電纜就是同軸電纜。同軸電纜如圖3-5所示，同軸電纜的中心是銅線。由于同軸電纜一般用來傳輸高頻電信號，因此，銅線和屏蔽銅絲網(wǎng)之間要有一定的間距，其中充填的絕緣層對高頻電磁場的損耗要求很低。屏蔽銅絲網(wǎng)起屏蔽作用，減小電磁波外泄。最外層是保護(hù)絕緣層。第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三圖3-5同軸電纜第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三2、雙膠線雙膠線由相互絞合在一起的線對組成，如圖所示。為制作網(wǎng)線時(shí)便于區(qū)分，每條線都標(biāo)有不同的顏色。雙膠線是目前組建局域網(wǎng)時(shí)最常用的一種線纜。圖3-6（a）所示的網(wǎng)線是由四對雙膠線組成；圖3-6（b）為普通雙絞線；圖3-6（c）為帶屏蔽銅絲網(wǎng)的雙絞線。車載網(wǎng)絡(luò)總線常用普通雙膠線或帶屏蔽銅絲網(wǎng)的雙絞線。第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三圖3-6雙膠線（a）四對雙絞線的網(wǎng)線（b）普通雙絞線（c）帶屏蔽銅絲網(wǎng)的雙絞線第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三3、光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，光纖是一種細(xì)小、柔韌并能傳輸信號的傳輸介質(zhì)，相對于其他傳輸介質(zhì)來說，光纖具有傳輸距離長、傳輸速率高、安全性好等特點(diǎn)。主要適用于長距離、大容量、高速度的場合，如大型網(wǎng)絡(luò)的主干線和大容量的信息傳輸?shù)?。光纖的結(jié)構(gòu)如圖3-7所示，光纖的光學(xué)纖芯是很細(xì)的單根圓形光學(xué)材料，光學(xué)材料分光學(xué)玻璃和光學(xué)塑料等，車載網(wǎng)絡(luò)的光纖纖芯是用塑料光纖芯（POF）。纖心外是反射涂層，光線在纖芯和反射涂層的接觸界面形成全反射。反射涂層外是黑色包層，起保護(hù)反射涂層和光隔離的作用。黑色包層外是彩色包層，起保護(hù)和標(biāo)記作用。第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三圖3-7光纖的結(jié)構(gòu)

第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三圖3-8是光纖傳導(dǎo)信號的示意圖，使用光纖傳輸信號的車載總線，其電控單元具有光纖接口，即電光轉(zhuǎn)換發(fā)射器和光電轉(zhuǎn)換接收器。發(fā)送數(shù)據(jù)的電控單元產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號，由收發(fā)器經(jīng)內(nèi)部電路傳到電光轉(zhuǎn)換發(fā)射器。電光轉(zhuǎn)換發(fā)射器將二進(jìn)制脈沖電信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制脈沖光信號。光信號的光線以合適的角度射入光纖，在光纖內(nèi)形成全反射向前傳導(dǎo)。接受電控單元的光電轉(zhuǎn)換接收器將二進(jìn)制脈沖光信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制脈沖電信號，由內(nèi)部電路傳到接受電控單元的收發(fā)器，接受電控單元就收到傳導(dǎo)來的數(shù)據(jù)信號了。雙絞線、同軸電纜和光纖的主要特性見表3-1。第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三

圖3-8光纖傳導(dǎo)信號的示意圖

第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三表3-1雙絞線、同軸電纜和光纖的主要特性傳輸介質(zhì)信號類型最大數(shù)據(jù)傳輸速度最大傳輸距離網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)抗干擾雙絞線數(shù)字1～10Mbit/s0.1km幾十低同軸電纜(50Ω)數(shù)字30～50Mbit/skm幾百中等同軸電纜(75Ω)模擬150～180Mbit/s1km幾千較高光纖數(shù)字5Gbit/s1km幾百極高第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三4、無線傳輸介質(zhì)除了上述三種傳輸媒體之外，還可以通過無線的方式進(jìn)行通信。無線傳輸主要有無線電波和紅外線等。其中紅外線傳輸數(shù)據(jù)信號的基本速率為1Mb/s,僅適用于近距離的無線傳輸，而且有很強(qiáng)的方向性；而無線電波的覆蓋范圍較廣，應(yīng)用較廣泛，是常用的無線傳輸媒體。我國一般使用2.4～2.4835MHz頻段的無線電波進(jìn)行局域網(wǎng)的無線通信。

第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點(diǎn)：1.減輕整車重量：減少線束，并使線束變細(xì)，節(jié)省空間。單個(gè)線束所承擔(dān)的功能增加。2.節(jié)約成本：線束減少，傳感器共享，可以實(shí)現(xiàn)控制器和執(zhí)行器的就近連接原則，減少裝配時(shí)間。3.質(zhì)量可靠：插頭減少，故障率減少，質(zhì)量更可靠。4.增大開發(fā)余地：各控制器可以把整車功能相對隨意地分擔(dān)，新的功能和新技術(shù)可以通過軟件進(jìn)行更新。第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三

一、車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展

第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，各種新的、不同的車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不斷產(chǎn)生，以滿足汽車市場的需求。如對未來汽車將引入智能交通系統(tǒng)(ITS)，汽車在停放、行駛中要與車外的停車場、道路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，停車場的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)點(diǎn)將對汽車進(jìn)行安全監(jiān)控，道路上的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)點(diǎn)將汽車的行駛速度進(jìn)行監(jiān)控，可以智能強(qiáng)制限速，保證行駛安全。所以，未來的車載網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸需要更大容量的網(wǎng)絡(luò)。主要車載網(wǎng)絡(luò)的名稱、概要、通信速度、開發(fā)公司見表3-2。第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三表3-2主要車載網(wǎng)絡(luò)的基本情況車載網(wǎng)絡(luò)名稱概要通信速度開發(fā)公司或組織CAN(ControllerAreaNetwork)車身／動力傳動系統(tǒng)控制用局域網(wǎng)協(xié)儀，最有可能成為世界標(biāo)準(zhǔn)的車用局域網(wǎng)協(xié)議1Mbit／sRobertBosch公司，ISOVAN(VehicleAreaNetwork)車身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議，以法國為中心1Mbit/sISOJ1850車身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議，以美國為中心10.4～41.6kbit/sFordMotor公司LIN(LocalInterconnectNetwork)車身系統(tǒng)控制用局域網(wǎng)協(xié)議，液壓組件專用20kbit/sLIN協(xié)議會IDB-C(ITSDataBusonCAN)以CAN為基礎(chǔ)的控制用局域網(wǎng)協(xié)義250kbit/sIDM論壇第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三TTP/C(TimeTriggeredProtocolbyCAN)重視安全、按用途分類的控制用局域網(wǎng)協(xié)議，時(shí)分多路復(fù)用(TDMA)2Mbit/s～25Mbit/sTTT計(jì)算機(jī)技術(shù)公司ITCAN(TimeTriggeredCAN)重視安全、按用途分類的控制用局域網(wǎng)協(xié)議，時(shí)間同步的CAN1MbitsRobertBosch公司，CANByteflight重視安全、按用途分類的控制用局域網(wǎng)協(xié)議，通用時(shí)分多路復(fù)用（FTDMA)10Mhit/sBMW公司FlexRay重視安全、按用途分類的控制用局域網(wǎng)協(xié)議5Mbit/sBMW公司Daimler-Chrysler公司D2B/Optical(DomesticDigitalBus/Optical)音頻系統(tǒng)通信協(xié)議將D2B作為音頻系統(tǒng)總線采用光通信5.6Mbit/sC＆C公司MOST(MediaOrientedSystemTransport)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22.5Mbit/sMOST合作組織IEEE1394信息系統(tǒng)通信協(xié)議1OOMbit/s1394工業(yè)協(xié)會第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三

二、車載網(wǎng)絡(luò)的組成車載網(wǎng)絡(luò)采取基于串行數(shù)據(jù)通信的體系結(jié)構(gòu)，車載網(wǎng)絡(luò)主要由電控單元、數(shù)據(jù)總線、網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)關(guān)等組成。1．電控單元現(xiàn)代汽車除了有發(fā)電機(jī)電控單元，還有自動變速器電控單元、ABS電控單元、空調(diào)電控單元等許多電控單元，高檔轎車有幾十個(gè)電控單元，因此，必須用網(wǎng)絡(luò)把它們連接起來，才能資源共享。2．?dāng)?shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線(BUS)是電控單元間運(yùn)行數(shù)據(jù)傳遞的通道，簡稱總線，即所謂的信息高速公路。如果一個(gè)控制單元可以通過總線發(fā)送數(shù)據(jù)，又可以從總線接收數(shù)據(jù)，則這樣的數(shù)據(jù)總線就稱之為雙向數(shù)據(jù)總線。汽車上的數(shù)據(jù)總線的傳輸介質(zhì)常用單線、雙絞線或光纖。第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三3.網(wǎng)絡(luò)在汽車行業(yè)里，習(xí)慣將幾條總線連接一起的車載局域網(wǎng)稱為車載網(wǎng)絡(luò)。為了滿足汽車上不同的電控單元對總線系統(tǒng)性能要求的不同，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)成本，一輛汽車上往往采用不同的總線組成車載網(wǎng)絡(luò)。4.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括各總線獨(dú)立通信協(xié)議和各總線相互通信協(xié)議。5.網(wǎng)關(guān)由于車載網(wǎng)絡(luò)是由不同的總線組成，因此，就需要一個(gè)連接不同總線的特殊網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為網(wǎng)關(guān)(Gateway)。第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三圖3-9是汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成的拓?fù)鋱D，它由動力CAN總線、舒適CAN總線和信息MOST總線聯(lián)網(wǎng)組成，網(wǎng)關(guān)是它們的連接點(diǎn)。在舒適CAN總線下還有一個(gè)輔助的LIN總線。第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三

三、車載網(wǎng)絡(luò)的分類目前，絕大多數(shù)車用總線被美國汽車工程師協(xié)會（SAE）下屬的汽車網(wǎng)絡(luò)委員會按照協(xié)議特性分為A、B、C三類。也有其他的分類方法。第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三1.A類總線和協(xié)議A類總線是面向傳感器和執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸位速率通常小于10Kbit/s，主要用于后視鏡調(diào)整及電動窗、燈光照明等控制。也可以用于面向智能傳感器或執(zhí)行器的數(shù)字化通訊場合。A類常用的總線是LIN總線，LIN總線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系統(tǒng)，它是一種基于串行異步通信（UART）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)。由于目前尚未建立低端多路通信的汽車協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，因此LIN總線正試圖發(fā)展成為低成本的行業(yè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三2.B類總線和協(xié)議B類是面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)，位速率在10～125Kbit/s，主要應(yīng)用于車身電子舒適性模塊、儀表顯示等系統(tǒng)。B類常用的總線是CAN總線。CAN總線是一種串行數(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)1Mbit/s。B類總線采用的協(xié)議是國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議ISO11898，傳輸速率在100Kbit／s左右。歐洲的各大汽車公司從1992年起，一直采用ISO11898，所使用的傳輸速率范圍從47.6～500Kbit/s不等。CAN總線的另一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是ISO11519，由于容錯性較好，近年來在歐洲的各種車型中也開始得到廣泛的使用。第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三

3.C類總線和協(xié)議C類是面向高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，位速率在125Kbit/s～lMbit/s之間，支持實(shí)時(shí)的周期性的參數(shù)傳輸。主要用于發(fā)動機(jī)、自動變速器、ABS等電控單元。目前，隨著汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，未來將會使用到具有高速實(shí)時(shí)傳輸特性的一些總線標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。常用的C類總線如下。（1）高速CAN總線和協(xié)議在C類標(biāo)準(zhǔn)中，歐洲的汽車制造商基本上采用的都是高速通信的CAN總線。高速通信的CAN總線和協(xié)議制定在國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議ISO11898中。第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三（2）安全總線和協(xié)議安全總線主要是用于安全氣囊系統(tǒng)，連接加速度計(jì)、安全傳感器等裝置，為被動安全提供保障。目前已有一些公司研制出了相關(guān)的總線和協(xié)議，包括美國德爾福（Delphi）公司的安全總線（Safety-Bus）和德國寶馬（BMW）公司的Byte-Flight總線等?！癇yte-Flight”直譯為“字節(jié)飛行”，表示傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)非常快。Byte-Flight總線的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbit/s，光纖可長達(dá)43m。Byte-Flight主要以BMW公司為中心制訂的。Byte-Flight不僅可以用于安全氣囊系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信，還可用于汽車線控（X-by-Wire）技術(shù)的通信和控制。第46頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三（3）X-by-Wire總線和協(xié)議。X-by-Wire代表汽車線控技術(shù)。X-by-Wire中的“X”代表汽車中由機(jī)械或液壓控制的各個(gè)功能部件，如制動、轉(zhuǎn)向、懸架、節(jié)氣門、離合器、門鎖等。X-by-Wire最初是用在飛機(jī)控制系統(tǒng)中，也稱為電傳控制，現(xiàn)在已經(jīng)在飛機(jī)控制中得到廣泛應(yīng)用。由于目前對汽車容錯能力和通信系統(tǒng)的高可靠性的需求日益增長，X-by-Wire開始應(yīng)用于汽車電子控制領(lǐng)域。諸如轉(zhuǎn)向線控Steer-by-Wire、制動線控Brake-by-Wire等。為了給X-by-Wire總線提供安全的通信，就需要一個(gè)高速、容錯和時(shí)間觸發(fā)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。目前，這一類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要有TTP協(xié)議、Byte-Flight協(xié)議和Flex-Ray協(xié)議。第47頁，共52頁，2023年，2月20日，星期三

(4)診斷系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議故障診斷是現(xiàn)代汽車必不可少的一項(xiàng)功能。由于各國或洲區(qū)對環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識和要求不同，生產(chǎn)不同的車載自動診斷系統(tǒng)。美國制定的車載自動診斷系統(tǒng)（On-BoardDiagnostics），簡稱OBD。從開始到現(xiàn)在經(jīng)歷了第一代（OBD-Ⅰ）、第二代（OBD-Ⅱ）和第三代（OBD-Ⅲ）。（5）多媒體系統(tǒng)總線和協(xié)議汽車多媒體網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議分為三種類型，分別是低速、高速和無線，對應(yīng)美國汽車工程師學(xué)會SAE的分類，相應(yīng)為智能CAN數(shù)據(jù)總線IDB-C(IntelligentDataBUS-CAN)、智能多媒體數(shù)據(jù)總線IDB-M(Multimedia)和智能無線總線IDB-W（IDB-Wireless），其傳輸速率250Kbit／s～l00Mbit/s。第48頁，共52頁，2023