车载网络技术(精简版).

车载网络技术授课教师：张洪坤课程章节及学时分配第一章绪论（张洪坤6学时）第二章CAN总线技术（张洪坤10学时）第三章LIN总线技术（曹晓琳4学时）第四章MOST多媒体网络（曹晓琳4学时）第五章FlexRay总线技术（宋大凤6学时）第六章汽车总线网路结构及应用（宋大凤2学时）授课教师：张洪坤1.秦贵和，车上网络技术机械工业出版社2003.62.胡思德，汽车车载网络技术详解机械工业出版社2006.63.付百学，胡胜海，汽车车载网络技术机械工业出版社2012.3参考书授课教师：张洪坤吉林大学第一章绪论第二章CAN总线技术第三章LIN总线第四章MOST多媒体网络第五章FlexRay总线技术第六章汽车总线网路结构及应用授课教师：张洪坤第一章绪论主要内容1.1计算机网络基础知识1.2总线网络结构与原理1.3汽车网络技术概述授课教师：张洪坤汽车上应用网络技术的必要性授课教师：张洪坤汽车上电控装置的增多，使连接这些装置的线路越来越复杂，造成线束庞大，布线困难；线路和接头的增加成为安全问题的巨大隐患；难于维护。在这种情况下，减少线束成为一个必须要解决的问题。因此网络通信技术成为必然的选择。汽车上应用网络技术的必要性授课教师：张洪坤在汽车上将越来越多地使用线控技术（XBW)，线控系统在人机接口、执行机构和传感机构之间以及其他系统之间要进行大量信息传输，即线控技术是以网络通信为基础的，而基于串行通信的网络技术是实现这种通信功能的最佳结构。汽车上应用网络技术的必要性授课教师：张洪坤未来汽车上应能提供任何办公室或家庭中的网络信息服务，在智能交通系统中，一个汽车应具有接收和提供相关信息的功能，完成这些功能需要很强的通信能力和数据共享能力，因此要用到汽车网络技术。汽车上应用网络技术的必要性授课教师：张洪坤计算机网络的定义计算机网络定义为“以相互共享资源(硬件、软件和数据等方式)和计算机间传输信息为目的而连接起来、且各自具备独立功能的计算机系统之集合”。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤“广义的”计算机网络在协议控制下由两台或两台以上计算机、若干台终端设备、数据传输设备以及便于终端和计算机之间或者若干台计算机之间数据流动的通信控制处理机等所组成的系统之集合。这个定义表明计算机网是在协议控制下通过通信系统来实现计算机之间的连接。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤计算机网络的类型按跨度分类局域网（LocalAreaNetwork,LAN）局域网是在一个有限区域内连接的计算机网络，是最常见、应用最广的一种网络，特点是连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。汽车上的网络是多个局部网络的互联结构。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤1.1计算机网络基础知识第一章绪论城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）是在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联。连接距离可以在10-100公里。与LAN相比扩展的距离更长，连接的计算机数量更多，在地理范围上可以说是LAN网络的延伸。在一个大型城市或都市地区，一个MAN网络通常连接着多个LAN网。如连接政府机构、医院、电信、公司企业的LAN等。授课教师：张洪坤广域网（WideAreaNetwork,WAN）：广域网也称为远程网，可以覆盖一个国家、一个地区或横跨几个洲，形成国际性的计算机网络。广域网通常可以利用公用网络（如公用数据网、公用电话网、卫星通信等）进行组建，将分布在不同国家和地区的计算机系统连接起来，达到资源共享的目的。广域网的连线距离极长，因此信息衰减比较严重，连接速度通常低于局域网或城域网，使用的设备也相当昂贵。第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤按用途分类公共网络：是向社会开放的网络体系专用网络：是由学校、机关、政府部门或公司等组建，不允许其他部门和单位使用的网络。第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤按拓扑结构分类星型网在星型拓扑构型中，节点通过点到点通信线路与中心节点连接。任何两节点之间的通信都要通过中心节点。第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤特点：结构简单，易于实现，便于管理；通信功能简单，可以根据需要由中心处理机分时或按优先权排队进行处理；中心处理机负载过重，扩充困难；第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤第一章绪论1.1计算机网络基础知识每台入网计算机均需与中心处理机有线路直接互连，因此线路利用率低，信道容量浪费较大；可靠性对中心机敏感，中心节点的故障可能造成全网瘫痪；由于应用汽车网络的目的之一就是简化线束，所以这种结构不可能成为整车网络的结构，但有可能在一个部件或总成上使用。授课教师：张洪坤总线型网是从计算机的总线访问控制发展而来的。采用称为公共总线的传输介质，将各计算机直接与总线连接，信息沿总线介质逐个节点广播传送。第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤特点：由一条总线连接入网计算机，所以信道利用率较高；网络长度和网络节点数受传输延时、驱动能力及访问机制的限制；适合于传输距离较短、节点数不是很多的情况；第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤第一章绪论由于所有的入网计算机共用一条传输信道，因此总线型网的一个特殊问题就是信道的访问控制权的分配，并由此产生一系列处理机制；分时访问总线；目前，局域网多采用此种方式,汽车上的网络多采用这种结构，尤其是低端网络。1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤环型网环形网络是指入网节点通过网络部件连到一个环形物理链路中。整个网络发送的信息就是在这个环中传递，通常把这类网络称之为令牌环网。第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤特点：由于一次通信信息在网中传输最大时间是固定的，因此实时性较高；每个网上节点只与其他相邻两个节点有物理链路直接互连，因此传输控制机制较为简单；一个节点出故障可能会终止全网运行，因此可靠性较差；第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤由于汽车上线控技术要求实时性好的网络系统，有一些车载网络系统支持这种结构。环型网由于其点一点通信路由的唯一性，因此，不宜在广域范围内组建计算机网络。它是一种较为实用的局域网拓扑结构，尤其是在实时性要求较高的环境。第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤树型网由多个星型网络构成的网络称为多级星型网络，多级星型网络按层次方式排列即形成树型网络。第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤特点：树型结构网是分级的集中控制式网络；与星型网络相比，其通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，除叶节点及其相连的线路外，任一节点及其相连的线路故障都会使系统受到影响。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤计算机网络的功能资源共享网络中的计算机不仅可以使用本机的资源，还可以使用网络中其他计算机的资源。资源共享提高了网络中软、硬件的利用率，增强了网络中计算机的处理能力，这是计算机网络最主要的功能。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤数据通信通过网络可以实现终端、计算机与计算机之间的高速可靠地传送数据并进行信息处理，利用这一特点，可将分散在各个地区的单位或部门用计算机网络联系起来，进行统一的调配、控制和管理。这是计算机网络最基本的功能。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤均衡负载互相协作当某台计算机负担过重时，或该计算机正在处理某项工作时，网络可将新任务转交给空闲的计算机来完成，以均衡各计算机的负载，提高处理问题的实时性。通过网络可以缓解用户资源缺乏的矛盾，使各种资源得到合理的调整。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤分布处理对大型综合性问题，可将问题各部分交给不同的计算机分头处理，即通过网络将问题分散到多个计算机上进行分布式处理，可以充分利用网络资源，扩大计算机的处理能力，增强实用性，同时也可使各地的计算机通过网络资源共同协作，进行联合开发、研究等。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤提高计算机的可靠性将计算机连成网络后，网络中各个计算机互为后备，这样网络可靠性会大大增高。当某一处计算机发生故障时，可由别处的计算机代为处理，还可以在网络节点上设置备用设备作为全网络公用后备，这样，整个计算机网络就不会由于某台设备出现故障而瘫痪，大大提高了计算机网络系统的可靠性和可用性。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤计算机网络中的一些基本概念节点：是网络活动的核心组成部分，包括终端节点和中间节点。终端节点一般是网络连接的应用系统和设备，他们利用网络发送或接收信息；中间节点提供信息的转送服务、信息流量控制等网络服务功能。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤计算机网络拓扑结构(Topology)所谓网络拓扑结构是指网络的链路和节点在地理上所形成的几何结构或物理布局。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤报文(message)是网络中信息交换与传输的数据单元，即站点一次性要发送的数据块。报文包含了将要发送的完整的数据信息，其长度可变，报文传输过程中会不断的封装成分组、包、帧来传输，封装的方式就是添加一些信息段。可以将其看成是按照一定格式组织起来的数据。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤帧（Frame）是独立的网络信息传输单元，是网络传输的最小单位。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤协议：协议可定义为在两实体间控制信息交换的规则之集合。即在通信内容、怎样通信以及何时通信等方面，两个实体要遵从相互可以接受的一组约定和规则。这些约定和规则的集合称为协议。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤协议三要素：一个通信协议通常对语法、语义和定时三个方面进行约定–语法：确定通信双方之间“如何讲”，即由逻辑说明构成，要对信息或报文中各字段格式化，说明报头字段、命令和应答的结构等；–语义：确定通信双方之间“讲什么”，即由过程说明构成，要对发布请求、执行动作以及返回应答予以解释，并确定用于协调和差错处理的控制信息；–定时规则：指出事件的顺序以及进度匹配、排序。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤计算机网络信息的传送方式电路交换电路交换就是两台计算机在相互通信时使用一条实际的物理链路，并在通信中自始至终使用该条线路进行信息传输，且不许他机共享该线路的信道容量。电路交换事实上来源于公共电话交换网，由于这种网的实用性和地域的宽广性，早期的计算机通信几乎都使用电路交换方式。第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤报文交换当发送方有数据发送时，就将数据按一定格式构成数据块，即报文，然后发送出去，相邻的转接交换机收到这个报文后先存储这个报文，当这个报文传输所需的链路空闲时就将它转发出去，直到到达接收端。这也就是存储-转发方式，与信件的邮递方式相似。第一章绪论1.1计算机网络基础知识授课教师：张洪坤分组交换发送端将所要发送信息拆成一个个分组发送出去，转接交换机每次转发的是一个分组(而不像报文交换那样是一整段有意义的信息)、接收端把接收到的分组再逐段组装成报文。这种方式既增加了通信线路利用率，又提高了数据通信的实时性，但报文的组装和拆卸以及各分组在网络上的传输都要进行附加的管理，这增大了网络开销。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤传输速率单位时间传输的信息表明网络传输的速度，一般用单位时间传输的二进制位数表示。单位时间传输的二进制位数称为波特率，单位为bps（bitpersecond）。1.1计算机网络基础知识第一章绪论授课教师：张洪坤网络访问的触发方式按照节点访问网络的触发方式，网络协议可以分为基于时间触发的通信协议和基于事件触发的通信协议。在时间触发协议（TTP，TimeTriggeredProtocol）中，按一定规则