項目一車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知任務(wù)三車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸認(rèn)知VehicleNetworkandBusTechnology任務(wù)導(dǎo)入隨著人們對于安全、環(huán)保、舒適、通信和娛樂的需求日益增長，各種傳感器和車載終端在數(shù)量和質(zhì)量上也隨之增長，每輛汽車涉及的傳感器和車載終端數(shù)量已多達(dá)200多只，這個數(shù)字以7.3%的年平均增長率在增長。據(jù)英特爾測算，自動駕駛車輛每天將產(chǎn)生超過4T的數(shù)據(jù)量，以一臺配備有五個雷達(dá)傳感器和兩個視頻系統(tǒng)的車輛為例，在采集和存儲期間，需要管理大約1G比特/秒的海量數(shù)據(jù)。如此龐大的數(shù)據(jù)傳輸速率是如何實現(xiàn)的呢？你是否了解過呢？任務(wù)目標(biāo)了解車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的基本認(rèn)知；熟知模擬信號、數(shù)字信號的區(qū)別與聯(lián)系；掌握字節(jié)之間的換算的能力；能夠說出并行傳輸、串行傳輸?shù)墓ぷ髟砗褪褂脳l件；能夠說出同步數(shù)據(jù)傳輸、異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ髟砗褪褂脳l件；嘗試多元化思考解決問題的方法，形成創(chuàng)新意識；正確認(rèn)識自身崗位，熱愛本職工作，時刻保持恭敬心與敬畏心；具備良好的職業(yè)道德，尊重他人勞動，不竊取他人成果。新授PART.01NewTeaching目錄CONTENTS車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的介紹01車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的類型02車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式03一、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的介紹傳輸信號（Transmissionsignal），是適于傳輸?shù)男盘柕暮喎Q，按照信號與系統(tǒng)的定義，信號是傳遞有關(guān)一些現(xiàn)象的行為或?qū)傩缘男畔⒌暮瘮?shù)。而這個函數(shù)通常自變量是時間或者是位置。從抽象的角度看，其實就是一個數(shù)學(xué)上的函數(shù)的概念，自變量與數(shù)因變量的關(guān)系。某車型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸原理圖（一）模擬信號二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的類型模擬信號是指用“連續(xù)變化”的“物理量”所表達(dá)的信息，如溫度、濕度、壓力、長度、電流、電壓等等。通常又把模擬信號稱為連續(xù)信號，它在一定的時間范圍內(nèi)可以有無限多個不同的取值，適合長距離傳輸。模擬顯示數(shù)據(jù)是指通過直接與數(shù)據(jù)成比例的連續(xù)變化物理量進(jìn)行表示。模擬信號的特點是，它可以采用0～100%之間的任意值。（一）模擬信號二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的類型

表示電壓變化的模擬信號模擬信號模擬信號電壓（或電流）的變化方式是連續(xù)的，如指針式測量儀表、水銀溫度計、指針式時鐘等。①—最大電壓值（一）模擬信號二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的類型在聽音樂時，人的耳朵就會接收到模擬信號（聲波連續(xù)變化）。汽車電器設(shè)備（音響系統(tǒng)、收音機(jī)、電話等）以同樣的方式通過連續(xù)變化的電壓表示出聲音。但當(dāng)這種電信號由某一設(shè)備向另一設(shè)備傳輸時，接收裝置接收到的信息與發(fā)射裝置發(fā)送的信息并不完全相同。這是由于下列干擾因素造成的：1導(dǎo)線（電纜）長度2導(dǎo)線的線性電阻3無線電波4移動無線電信號（二）數(shù)字信號二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的類型數(shù)字表示方式是以“數(shù)字形式”表示“不斷變化”的物理量。數(shù)字信號指自變量是離散的、因變量也是離散的信號，這種信號的自變量用整數(shù)表示，因變量用有限數(shù)字中的一個數(shù)字來表示。在計算機(jī)中，所有數(shù)據(jù)都以“0”和“1”的序列形式表示出來（二進(jìn)制）。因此，“數(shù)字”是“模擬”的對立形式。（二）數(shù)字信號二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的類型

數(shù)字信號數(shù)字信號的變化規(guī)律數(shù)字信號的變化規(guī)律如下圖所示。（三）信號電壓二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的類型汽車上所用電壓分為高壓和低壓，為了能夠清楚地區(qū)分這兩種狀態(tài)，在汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中對信號電壓作了明確的規(guī)定（如下圖所示），高電壓為6～12V，低電壓為0～2V，2～6V之間屬于禁止范圍，只用于識別故障。①—高電壓范圍②—禁止使用的范圍③—低電壓范圍（四）代碼表示二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的類型代碼就是一組由“字符、符號或信號碼元”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莫爾斯電報機(jī)，其發(fā)出的莫爾斯電碼就是信息代碼。莫爾斯電碼的每個字母和數(shù)字都是通過不同長度的信號序列進(jìn)行表達(dá)的。（五）比特和字節(jié)二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信號的類型計算機(jī)中的所有信息都以位（bit，也稱比特，是二進(jìn)制數(shù)字的最小信息單位）為單位進(jìn)行存儲和處理的。因此，必須將所有數(shù)據(jù)（字母、數(shù)字、聲音、圖片等）轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼，以便在計算機(jī)中進(jìn)行處理。最常用的系統(tǒng)和代碼用8個位構(gòu)成一個字節(jié)。因此，可以對256個字節(jié)進(jìn)行設(shè)碼。1千字節(jié)（KB）=210字節(jié)，即1024字節(jié)1兆字節(jié)（MB）=220字節(jié)，即1024KB（1048576字節(jié)）1千兆字節(jié)（GB）=230字節(jié)，即1024MB（1073741824字節(jié)）注意：換算系數(shù)不是1000，而是1024。二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展史應(yīng)用光纜的車門控制系統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生，使得汽車電控系統(tǒng)發(fā)生了巨大的變化。從1980年起，汽車內(nèi)開始裝用網(wǎng)絡(luò)。在1983年，豐田公司在世紀(jì)牌汽車上最早采用了應(yīng)用光纜的車門控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了多個節(jié)點的連接通信如圖所示。此系統(tǒng)采用了集中控制方法，車身電控單元（ECU）對各車門的門鎖、電動玻璃窗進(jìn)行控制，這是早期在汽車上采用的光纜系統(tǒng)，此后，在較長的一段時間里，其他公司并沒有跟進(jìn)采用光纜系統(tǒng)。三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時進(jìn)行傳輸，是在傳輸中有多個數(shù)據(jù)位同時在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸。常用的是將構(gòu)成一個字符的幾位二進(jìn)制碼同時分別在幾個并行的信道上傳輸。并行傳輸時，一次可以傳一個字符，收發(fā)雙方不存在同步的問題，而且速度快、控制方式簡單。但是，并行傳輸需要多個物理通道。所以并行傳輸只適合于短距離、要求傳輸速度快的場合使用。1234（一）并行傳輸如下圖所示，采用并行傳輸方式時，其數(shù)據(jù)傳輸如同在具有8條車道（車道相當(dāng)于數(shù)據(jù)導(dǎo)線）的公路上行車（每輛車的載運(yùn)量相當(dāng)于一位數(shù)據(jù)，8輛車的載運(yùn)量之和相當(dāng)于一個字節(jié)），在同一時間內(nèi)，可以通過8輛車。雖然其通行效率高，但是要構(gòu)筑8條車道，建設(shè)成本高昂。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)位三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式（一）并行傳輸三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式（二）串行傳輸串行通信技術(shù)，是指通信雙方按位進(jìn)行，遵守時序的一種通信方式。串行通信中，將數(shù)據(jù)按位依次傳輸，每位數(shù)據(jù)占據(jù)固定的時間長度，即可使用少數(shù)幾條通信線路就可以完成系統(tǒng)間交換信息。特別適用于計算機(jī)與計算機(jī)、計算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。如下圖所示，采用串行傳輸方式時，其數(shù)據(jù)傳輸猶如在具有1條車道（車道相當(dāng)于數(shù)據(jù)導(dǎo)線）的公路上行車（每輛車的載運(yùn)量相當(dāng)于一位數(shù)據(jù)，8輛車的載運(yùn)量之和相當(dāng)于一個字節(jié)），在同一時間內(nèi)，只能通過1輛車。其通行效率低，但只需構(gòu)筑1條車道，建設(shè)成本低廉。串行傳輸方式的優(yōu)點是降低了布線成本，缺點是延長了數(shù)據(jù)傳輸時間。三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式（二）串行傳輸①—發(fā)送裝置②—數(shù)據(jù)③—接收裝置三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式（二）串行傳輸傳輸距離較長（如在兩個或多個距離較遠(yuǎn)的控制單元之間傳輸數(shù)據(jù)）。出于大量節(jié)約導(dǎo)線的考慮。對抗干擾能力（屏蔽導(dǎo)線）要求較高。系統(tǒng)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小。1234滿足下列某個或多個條件時大多使用串行傳輸方式：使用一個共同的時鐘脈沖發(fā)生器可保持發(fā)送裝置和接收裝置時間管理的同步性，這種方式就是同步傳輸方式。如下圖所示，采用同步數(shù)據(jù)傳輸時，只需使用發(fā)送裝置的時鐘脈沖發(fā)生器即可，但必須通過一根單獨(dú)的導(dǎo)線將其節(jié)拍頻率傳送給接收裝置。三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式（三）同步數(shù)據(jù)傳輸①—同步脈沖②—數(shù)據(jù)③—停止④—起始⑤—接收裝置三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式（三）同步數(shù)據(jù)傳輸321是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳送一幀信息。同步字符位于幀開頭，用于確認(rèn)數(shù)據(jù)字符的開始。數(shù)據(jù)字符在同步字符之后，個數(shù)沒有限制，由所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊長度來決定。校驗字符有1到2個，用于接收端對接收到的字符序列進(jìn)行正確性的校驗。進(jìn)行同步傳輸時，通常以信息組形式發(fā)送數(shù)據(jù)，且必須使接收裝置與信息組傳輸同步化。因此，在信息組起始處發(fā)送一個起始符號，在停止處發(fā)送一個停止識別符號。同步通信的缺點是要求發(fā)送時鐘和接收時鐘保持嚴(yán)格的同步。三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式（四）異步數(shù)據(jù)傳輸傳輸發(fā)送和接收裝置之間最常用的時間管理方式是異步傳輸方式。進(jìn)行異步數(shù)據(jù)傳輸時，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別數(shù)據(jù)組的開始和結(jié)束。只有當(dāng)接收裝置確認(rèn)已接收到之前的數(shù)據(jù)后，發(fā)送裝置才會傳輸后續(xù)的數(shù)據(jù)。異步傳輸方式的數(shù)據(jù)傳輸速率相對較慢，數(shù)據(jù)傳輸速率還取決于總線長度。三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式（四）異步數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行異步數(shù)據(jù)傳輸時，僅針對字符的持續(xù)時間建立并保持發(fā)送和接收裝置之間的同步性，這種方式又稱為起止方式。進(jìn)行異步傳輸時，每個字符起始處都有一個起始位。接收裝置可通過該起始位與發(fā)送裝置的節(jié)拍保持同步。隨后發(fā)送5～8位數(shù)據(jù)位，并可能發(fā)送一個檢查位（校驗位）。在導(dǎo)線上發(fā)送數(shù)據(jù)位時首先發(fā)送最低值數(shù)位，最后發(fā)送最高值數(shù)位。此后，還有一個或兩個停止位。停止位用于在傳輸兩個字符之間形成一個最小的時間間隔，以便為接收裝置接收后續(xù)字符留出必要的準(zhǔn)備時間。1234這種由起始位、數(shù)據(jù)位和停止位構(gòu)成的單位稱為數(shù)據(jù)幀。進(jìn)行異步數(shù)據(jù)傳輸時數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)如下圖所示。三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式（四）異步數(shù)據(jù)傳輸①—接收裝置②—起始位③—最低值數(shù)位④—5～8位數(shù)據(jù)⑤—最高值數(shù)位⑥—檢查位⑦、⑧—停止位⑨—發(fā)送裝置發(fā)送和接收裝置的傳輸形式必須一致。也就是說，兩個設(shè)備內(nèi)的下列參數(shù)需調(diào)節(jié)一致：三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式（四）異步數(shù)據(jù)傳輸1傳輸速率2奇偶校驗檢查3數(shù)據(jù)位的數(shù)量2停止位的數(shù)量三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸方式（四）異步數(shù)據(jù)傳輸在異步通信中有兩個比較重要的指標(biāo)：”字符幀格式”和”波特率”。數(shù)據(jù)通常以字符或者字節(jié)為單位組成字符幀傳送。字符幀由發(fā)送端逐幀發(fā)送，通過傳輸線被接收設(shè)備逐幀接收。發(fā)送端和接收端可以由各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個時鐘源彼此獨(dú)立，互不同步。異步傳輸方式的數(shù)據(jù)傳輸速率相對較慢，數(shù)據(jù)傳輸速率還取決于總線長度。實訓(xùn)PART.02Practicaltraining任務(wù)實施請查閱資料，了解本任務(wù)“獲取信息”中提到SAE-J1850標(biāo)準(zhǔn)、TTP協(xié)議。完成以下填空。1.傳輸信號（Transmissionsignal），是適于傳輸?shù)男盘柕暮喎Q，按照信號與系統(tǒng)的定義，信號是傳遞有關(guān)一些現(xiàn)象的__________或__________的信息的函數(shù)。2.模擬信號是指用連續(xù)__________的物理量所表達(dá)的信息，如溫度、濕度、壓力、長度、電流、電壓等等，我們通常又把模擬信號稱為__________信號，它在一定的時間范圍內(nèi)可以有無限多個不同的取值，適合長距離傳輸。任務(wù)實施3.數(shù)字表示方式就是以__________形式表示不斷變化的物理量。數(shù)字信號指自變量是離散的、因變量也是離散的信號，這種信號的自變量用__________表示，因變量用有