第五章汽车车网络技术

第五章其他车载网络技术第一节汽车车载局域网第二节MOST总线第三节蓝牙技术第四节诊断总线第五节汽车光纤技术第一节汽车车载局域网一、LAN的结构和特点二、LAN的类型三、LAN的应用一、LAN的结构和特点1.LAN的构成2.采用LAN技术的汽车的特点汽车车载局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是指分布在汽车上的电器与电子设备在物理上互相连接，并按网络协议相互通信，以共享硬件、软件和信息等资源为目的的电子控制系统。1.LAN的构成图5-1LAN的构成G/W—网关ECS—电控单元或电子控制系统图5-2典型的LAN结构1—ABS电控单元2—动力系统电控单元3—空调电控单元4—集成控制板5—组合仪表电控单元6—照明电控单元7—电动座椅电控单元8—车门电控单元9—车载电话电控单元10—汽车动态电控单元2.采用LAN技术的汽车的特点1）汽车电子控制系统只需1根通信电缆，减少线束连接，减轻汽车质量。2）电子控制系统部件数量减少，使汽车的可靠性增加。3）可实现实时故障诊断、测试和报警，实现集中显示、历史查询和故障自诊断等功能，使汽车具有行驶记录仪功能。4）电子控制系统的扩展性强，增加电控装置时几乎不需要对原有局域网的软件和硬件进行任何改动。二、LAN的类型表5-1主要车载网络的特点与应用车内网络CAN（控制器局域网）动力与传动、车身系统控制用LAN协议（CAN）1000动力与传动系统、车身系统，欧洲汽车采用VAN（汽车局域网）车身系统控制用LAN协议1000车身系统，美国汽车采用LIN（汽车局域互联网）车身控制用LAN协议，液压控制组件专用LAN协议20主要用于开关与操作系统，欧洲汽车采用SAEJ1850车身系统控制用LAN协议10.4车身系统，美国、日本及欧洲汽车采用D2B/Optical音频系统通信协议5600名称通信协议名称通信速率/（Kbit/s）应用三、LAN的应用1.丰田汽车采用的两种供多路传输通信需要的集成电路2.丰田汽车公司选用SAEJ1850标准的PWM编码作为两种集成电路通信协议的基础3.丰田汽车按SAEJ1850标准设置的两种集成电路的相关规范4.通信控制IC的结构特点5.收发器IC的结构特点6.通信控制与收发器IC的使用情况7.丰田汽车公司除选用PWM编码协议外又定义了NRZ编码协议8第二节MOST总线一、MOST总线的特点和类型二、MOST的结构和控制原理三、MOST在汽车上的应用一、MOST总线的特点和类型1.MOST的含义2.MOST的特点3.MOST数据的类型4.基本概念1.MOST的含义多媒体定向系统传输(MediaOrientedSystemsTransport，MOST)为车辆中使用的一种多媒体应用通信技术。MOST利用一根光纤，最多可以同时传送15个频道的CD质量的非压缩音频数据。在一个局域网上，最多可连接64个节点。2.MOST的特点1）保证低成本的条件下，可达到24.8Mbit/s的数据传输速率。2）无论是否有主机电控单元都可工作。3）使用塑料光缆优化信息传送质量。4）支持声音和压缩图像的实时处理。5）支持数据的同步和异步传输。6）发送器/接收器嵌有虚拟网络管理系统。7）支持多种网络连接方式。8）提供MOST设备标准。9）应用系统界面方便、简洁。10）MOST总线不仅能传输控制数据和传感器数据，还能传输数字音频信号、视频信号图形以及其他数据。图5-17MOST数据组成3.MOST数据的类型在MOST网络中，传输的信息有同步数据、异步数据和控制数据3种类型，分别由一个信息帧的同步数据场、异步数据场和控制数据场传送，如图所示。二、MOST的结构和控制原理1.MOST的基本结构2.MOST总线工作状态3.MOST控制原理4.MOST总线的诊断功能1.MOST的基本结构（1）MOST节点结构图5-18MOST节点结构模型图5-19MOST设备的逻辑结构（2）MOST设备图5-21MOST总线电控单元结构图5-20MOST设备的硬件结构2.MOST总线工作状态（1）休眠模式（2）备用模式（3）通电工作模式（1）休眠模式休眠模式下的MOST总线内没有数据交换，所有装置处于待命状态，只能由系统管理器发出的光启动脉冲来激活，静态电流被降至最小值。（2）备用模式备用模式下无法为用户提供任何服务，MOST总线系统在后台运行，但所有的输出介质(如显示器、收音机放大器等)都不工作或不发声。（3）通电工作模式通电工作模式中，电控单元完全接通，MOST总线上有数据交换，用户可使用所有功能。3.MOST控制原理图5-22MOST总线的环形结构三、MOST在汽车上的应用1.MOST的组成2.电话图5-23MOST控制原理1—计算机及键盘2—显示器3、9—音响4—电视5—无线信号收发器6—卫星信号接收机7—CD-ROM(电子地图等数据)8—车载电话10—语音控制输入接口11—CD(VCD)播放机1.MOST的组成（1）光信号发射器光信号发射器中装有一个驱动装置，驱动装置向一个LED供电，LED向MOST总线发送650nm红色可见光信号，重复频率为44.1MHz。（2）光信号接收器光信号接收器接收MOST总线的数据，主要由LED、前功率放大器、唤醒电路、将光信号转换为电信号的接口等组成。（3）MOST光缆MOST总线采用塑料光缆，宝马E65轿车MOST总线用绿色作为特征标记，如图5-25所示。24图5-24MOST电控单元之间的连接第三节蓝牙技术一、蓝牙技术简介二、蓝牙技术的特点三、蓝牙技术在车载免提系统中的应用一、蓝牙技术简介蓝牙技术(BluetoothTM)是一种无线通信新技术，其目的是实现最高数据传输速率为1Mbit/s、最大传输距离为10m的无线通信。二、蓝牙技术的特点表5-2USB与蓝牙技术的比较参数USBBluetooth数据吞吐率较大小反应时间较快慢安全性好差灵活性差很好价格低高多功能性差很好三、蓝牙技术在车载免提系统中的应用1.车载免提系统的类型2.车载蓝牙免提系统1.车载免提系统的类型（1）车载免提通信系统车载免提通信系统直接安装在车上，通话品质高，通话时音响自动静音，代表品牌是摩托罗拉车载电话，主要用于高档进口车(如奔驰、宝马、沃尔沃、奥迪等)和国产“新蓝鸟”车上。（2）车载免提系统车载免提系统与手机配合使用，使用时手机必须放在固定支架上，并且与之通过线缆连接，通话时占用收音机固定频率(FM90MHz或108MHz)，通话品质差，易受环境噪声干扰。（3）普通耳机和蓝牙耳机有人认为行车时使用普通耳机或者蓝牙耳机接听电话可以增加行车安全，但由于现有的耳机不能与音响互动，尤其是行车时若既听音响又用耳机接听电话，会对行车安全更加不利，而且驾驶汽车时戴耳机在交通安全法规中是禁止的。（4）车载蓝牙免提系统此系统为无线连接，具有蓝牙功能，适用于全部具有蓝牙功能的手机，用户只需在初次上车时作初始的识别配对即可，免提效果同车载免提通信系统相同。2.车载蓝牙免提系统（1）车载蓝牙免提系统的功能（2）车载蓝牙免提系统的组成（3）车载蓝牙免提系统的连接原理（1）车载蓝牙免提系统的功能车载蓝牙免提系统是专为行车安全和舒适性而设计的，能自动辨识移动电话，不需要电缆或电话托架便可与手机联机；不需要碰触手机(双手保持在转向盘上)便可控制手机，用语音指令控制接听或拨打电话。（2）车载蓝牙免提系统的组成图5-26车载蓝牙免提系统表5-3蓝牙系统工作模式状态描述工作模式状态描述Park单元被赋予Park单元地址（PMA），并以一定间隔监听主单元的信息Hold单元停止传送数据，但一旦激活，数据传送立即重新开始Sniff单元降低了从网络收听消息的速率，一会睡，一会醒，如同呼吸一样（3）车载蓝牙免提系统的连接原理图5-27车载蓝牙免提系统的连接原理第四节诊断总线一、概述二、诊断条件三、诊断总线的地址格式扩展一、概述图5-28诊断接口诊断总线用于完成诊断电控单元与车上其他电控单元之间的数据交换。二、诊断条件表5-4诊断插接器端子功能说明端子功能115号接线柱4搭铁5搭铁6诊断总线CAN⁃H7K线14诊断总线CAN⁃L15L线1630号接线柱三、诊断总线的地址格式扩展表5-5诊断总线的诊断条件诊断条件说明开始点火开关接通是无法经诊断总线唤醒电控单元点火开关关闭是，但不在休眠模式执行点火开关接通是点火开关关闭是，但无写入功能（如对电控单元编码）结束关闭点火开关并终止诊断否第五节汽车光纤技术一、光纤的类型和特点二、光纤多路传输的组成与应用三、光源光学星形网络的检测一、光纤的类型和特点1.光纤的类型2.光纤传送信息的方法及原理3.无源光纤的优点光纤总线可分为无源和有源两类。无源光纤总线由光纤和光纤耦合器构成；有源光纤总线除光纤和光纤耦合器以外，还增加了光中继器或光放大器，以增强光信号，对于光路损耗较大的场合非常必要。汽车使用的主要是无源光纤，它不能放大或产生能量。1.光纤的类型1.光纤的类型1）MOST总线用于传输车辆中的所有通信和信息系统数据。2）Byteflight总线是一个双向传输数据的星形总线，说明每个电控单元只有一根光缆线。2.光纤传送信息的方法及原理光纤传送信息的方法有时分复用(OTDM)、波分复用(WDM)和频分复用(FDM)3种方式。光纤传送原理：由电控单元形成的电信号在发射元件内被转换成光信号，并发射到光缆内。光纤用于光波的导向，为了使发射出来的光线不会从光纤中射出，光纤有外包装层，可使光线发生反射，并借此使光线继续传输，穿过光缆，然后通过接收元件重新转换成电信号。3.无源光纤的优点1）频带宽度较大，多路，尺寸小，质量轻，能耗低。2）通过效率高，信号功率损失小，与频率的关系减弱。3）超高绝缘，不存在短路和搭铁问题。4）耐腐蚀，灵敏度高。5）能够双工传输信息，抗干扰能力强，尤其是对车载电路的脉冲干扰。6）光纤允许有较高的数据传输速率和较高的信噪比——带宽积，可适用于发动机实时控制、车辆状态监测和通断负载的开关控制等要求。