汽车总线概述

参考资料：《车载网络系统原理与检修》于万海《汽车车载网络系统检修》李雷人民邮电出版社计算机网络基础《局域网应用技术与实训》张浦生科学出版社MCN001LADIMINUTIONDUVOLUMEDUCABLAGE:ENJEUMAJEUR95-2000EVOLUTIONDUCABLAGE196019851995020040060080010001200140016001800196019851995NOMBRED扞NTERCONNEXIONS1960198519950200400600800100012001400160018002000196019851995METRES(longueurdecablage)⑴整个汽车的布线将十分复杂，显得很凌乱，一根线束包裹着几十根导线的现象很普遍。⑵占用空间，使得在有限的汽车空间内布线越来越困难，限制了功能的扩展。⑶增加的复杂电路也降低了汽车的可靠性，另外，一般情况下线束都装在纵梁下等看不到的地方，一旦线束中出了问题，查找相当麻烦，增加了维修的难度。⑷增加油耗，在一些高级轿车上，导线的质量占到整车质量的4％左右。据统计，导线质量每增加50kg，油耗会增加0.2L/100km。⑸电控单元并不是仅仅与负载设备简单地连接，更多的是与外围设备及其他电控单元进行信息交流，并经过复杂的控制运算，发出控制指令，按传统的连接方式，线束成本较高。1．当信号不断增加会有什么情况发生？2．当设备不断增加会有什么情况发生？A1A2A3A4B2C1B1提供的信息接收的信息设备AB1B2B3A1C2A2提供的信息接收的信息C1C2B1B2A2提供的信息接收的信息设备C设备B多路传输方案；所有的信息用一根总线计算控制器A计算控制器B计算控制器C计算控制器D计算控制器E总线数字信号(Digital)平行信号(Parallel)4x1bit1x4bit4x1bit4x1bit配线优势左转向信号右转向信号A42001J285M1M4M2M3J519XJ527E158DPE1E2M1M4M2M3XJ21858ri58ri5858le58le5858ri58lePDPS58SSA4Predecessor例如：停车灯最多45根配线9个插头60种配线变化最多17根配线2个插头2种配线变化⑴可靠性高：传输故障（无论是由内部还是外部引起的）应能准确识别出来。⑵使用方便：如果某一控制单元出现故障，其余系统应尽可能保持原有功能，以便进行信息交换。⑶数据密度大：所有控制单元在任一瞬时的信息状态均相同，这样就使得两控制单元之间不会有数据偏差。如果系统的某一处有故障，那么总线上所有连接的元件都会得到通知。⑷数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速率必须很快，这样才能满足实时要求。1.早在1968年，艾塞库斯就提出了利用单线多路传输信号的构想。2.从1980年起，汽车内开始装用车载网络。3.在1983年，丰田公司在世纪牌汽车上采用了应用光缆的车门控制系统。4.从1986年起，在车身系统上装用了铜线传输媒介的网络，并在日产和通用公司汽车的控制系统中获得应用。5.80年代末，博世公司和英特尔公司研制了专门用于汽车电气系统的总线——控制器局域网（ControllerAreaNetwork）规范，简称CAN。6.接着，美国汽车工程师学会（SAE）提出了J1850通讯协议规范。7.90年代，由于集成电路技术和电子器件制造技术的迅速发展，用廉价的单片机作为总线的接口端，采用总线技术布线的价格也逐渐进入了实用化阶段。8.随着汽车电子技术的发展，欧洲提出了控制系统的新协议TTP（TimeTriggeredProtocol）。9.随着汽车信息系统对网络传输信息量的要求不断提高，先后提出了D2B协议和MOST协议。10.2000年后，随着车载网络的进一步细分，低端LIN网络产生。1．局域网局域网是在一个有限区域内连接的计算机网络，简称局域网。一般这个区域具有特定的职能，通过这个网络实现这个系统内的资源共享和信息通信。连接到网络上的节点可以是计算机、基于微处理器的应用系统或控制装置。局域网一般的数据传输速度在105Kbit/s范围内，传输距离在250m范围内，误码率低。汽车上的总线传输系统（车载网络）是一种局域网。2．数据总线模块间运行数据的通道，即所谓的信息高速公路,如果模块可以发送和接收数据，则这样的数据总线就称之为双向数据总线。汽车上的信息高速公路实际是一条导线或两条导线。各汽车制造商一直在设计各自的数据总线，如果不兼容，就称为专用数据总线。如果是按照某种国际标准设计的，就是非专用的。但事实上，正如你将了解到的、可能都是专用的数据总线。3．模块/节点模块是一种电子装置。简单一点的如温度和压力传感器，复杂的如计算机(微处理器)。传感器是一个模块装置，根据温度和压力的不同产生不同的电压信号。这些电压信号在计算机(一种数字装置)的输入接口被转变成数字信号。在计算机多路传输系统中的控制单元模块被称为节点。4．局域网的拓扑结构所谓拓扑结构（topology）就是网络的物理连接方式。局域网的常用拓扑结构有三种：星型、环型、总线型。⑴星型网络拓扑结构⑵环型网络拓扑结构⑶总线型网络拓扑结构5．链路（传输媒体）链路指网络信息传输的媒体，分为有线和无线两种类型，目前车上使用的大多数都是有线网络，通常用于局域网的传输媒体有：双绞线、同轴电缆和光纤。双绞线是局域网中最普通的传输媒体，一般用于低速传输，最大传输速率可达几Mbit/s；双绞线成本较低，传输距离较近，非常适合汽车网络的情况，也是汽车网络使用最多的传输媒体。同轴电缆可以满足较高性能的传输要求，连接较多的网络节点，跨越更大的距离。光纤在电磁兼容性等方面有独特的优点，数据传输速度高，传输距离远；在车载网络上，特别在一些要求传输速度高的车上网络（如车上信息与多媒体网络）上有很好的应用前景。但受到成本和技术的限制，现在使用的并不多。6．数据帧为了可靠的传输数据，通常将原始数据分割成一定长度的数据单元，数据单元即称为数据帧。一帧数据内应包括同步信号（起始与终止）、错误控制、流量控制、控制信息、数据信息、寻址等信息。开始鉴别通讯信息检查Ack.结束帧格式7．传输协议传输协议也称通信协议，是控制通信实体间有效完成信息交换的一组约定和规则。换句话说，要想交流成功，通信双方必须“说同样的语言”（如相同的语法规则和语速等）。⑴协议的三要素1）语法：确定通信双方之间“如何讲”，即通信信息帧的格式。2）语义：确定通信双方之间“讲什么”，即通信信息帧的数据和控制信息。3）定时规则：确定事件传输的顺序以及速度匹配。8．传输仲裁——交警当出现数个使用者同时申请利用总线发送信息时，用于避免发生数据冲突的机构。仲裁可保证信息按其重要程度来发送。讯息应答讯息应答9．比特率比特率是指每秒传送的比特(bit)数。单位为bps(BitPerSecond)，比特率越高，单位时间传送的数据量（位数）越大。Ut1sBit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7Bit8传输速率传输速率=1秒中的传输字位数单位：波特/Baud(Bd)，根据无线电工程师JeanBaudot命名，1845-1903在汽车上的传输率：9600Bd-22000000Bd10.电磁兼容EMC(ElectromagneticCompatibility)设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁兼容应包括两方面的内容。一方面指设备不受干扰的影响,另一方面指设备不对周围的其它设备形成不能承受的干扰。单一主机式(Singlemaster)令牌传递式(Token)分时多重存取(TDMA)分频多任务存取(FDMA)载波感测多重存取(CSMA)总线可用吗?