汽车电子网络和总线系统的发展 _吕京建

1汽车电子网络和总线系统的发展吕京建中国单片机公共实验室(BOL)ISO国际标准化组织汽车电子专家2010-6-17，V1.0上海第6届中国国际汽车电子与测试技术高层论坛2报告主题概要引言：标准化与全球化历史证明：标准化造就大国和强国关于ISO汽车电子系统架构标准化的动向WWH-OBD连接Internet（TCP/IP、A2B)战略思考SummaryVehicularAd-hocNetwork（CartoCarComm.）.附录：CAN标准对中国的影响3秦始皇（公元前259～210年）首位完成中国统一的皇帝。统一了文字、统一了货币，统一了“度、量、衡”。形成了“车同轨、道同距、书同文”的标准化局面。标准化奠定了中国成为大国QinShihuang,（B.C.259～210）TheFirstEmperorofChina4中国清朝（康熙A.C.1700）的GDP是全球的50%（据美国花旗银行首席经济学家2007报告）中国的标准化立国思维源于2200年前秦始皇奠定的基础！中国成为大国是因为有一个统一的标准化大市场。“闭门造车，出门合辙，盖言法之同也。”中国古老的标准化格言：朱熹（A.C.1200，南宋儒学家）5全球化与标准化近200年来西方工业技术革命的成效是建立在标准化上成功的。近100年来，工业技术创新的成果和标准化使美国和西欧成为世界的“领袖”。如：美国SAE成立于1905年，在汽车标准化方面，对人类贡献巨大。还有IEEE,ISO/IEC,AutoSAR，ARTEMIS（2007）……WP29/UN和GTR6汽车：环保和主动安全人类已发明的技术只有尽快统一标准，才能获得巨大的社会和经济效益2008年3月1日北京市执行【欧4】排放标准2008年7月1日中国全面执行【欧3】排放标准中国在电动汽车与低碳汽车的研究方面更积极ISO在环保和节能减排方面鼓励合作创新ISO积极推动先进的标准化技术和解决方案各国在汽车的主动安全方面也需求强烈7中国:汽车社会的负面问题城市40%~60%大气污染源于汽车，如，【欧2】汽车每5秒排放10克絮状碳黑。每年大约有10万人死于道路交通事故，相当于：每天失事一架300人的大飞机。这些是我们希望急切解决的社会问题！8我们的战略思考Internet时代的汽车信息系统架构：―汽车OBD网络办公室”A2B―cartocar车间通讯”A2A如何从系统架构方面统一标准，将环保技术（OBD）和主动安全（ITS）结合起来？9ISO/TC22&ISO/TC204中国积极参与ISO的新标准制定。关于WWH-OBD（ISO27145）ISO/TC22/SC3/WG1关于cartocarcomm.（WLAN，IEEE80211p)ISO/TC204/WG110关于WWH-OBDWorldWideHarmonizationOn-BoardDiagnosticsISO/TC22对未来汽车诊断的新标准简介WP29/UN主导的全球协商一致的全车电子诊断系统标准2007年4月吕京建、尚夏代表中国参加ISO/TC22专家组11ThegoalofasinglecommunicationstandardforaccesstoOBD–relatedinformationrequires:–CommonMessageset–CommonDataset–Physicallayer/datalinkselection–Wireless(inthefuture)ISOPAS27145–OBDservicesareindependentofvehicle’spowertraincontrolandinformationmethods.–DefinesdataandmessagingtosatisfyWWHOBDrequirements.–DefinesaVOBDconceptforprovidingalogicalfunctionforvehicle-levelon-boarddiagnostics.WWH-OBD的指导思想12WWH-OBD目前的阶段性共识一个诊断设备与多辆车通信（1:n通信）131:n与1:1通信TesterEthernetTesterEthernetACTACT10M100M123413141516567817181920910111221222324UPLINK123456789101112131415161718192021222324COLCOLPWRSWITCHEthernetHubEthernetSolution2-DirectwiredconnectionviaEthernethubEthernetEthernetSolution1-Directwiredconnection14WWH-OBD&TCP/IP通信层datalinkinternettransportpackagingdiagnosticserviceapplicationdiagnosticservicepackageheaderdiagnosticservicediagnosticservicediagnosticservicediagnosticservicediagnosticservicediagnosticserviceTCPHeaderIPHeaderTCPHeaderEthernetTrailerdiagnosticservicediagnosticservicediagnosticserviceTCPHeaderIPHeaderEthernetHeader15独立于动力系统的汽车诊断网关VehicleGatewayEthernetI/OFlexRayI/OCANI/OMOSTI/OLINI/OEthernetFlexRayCANMOSTLIN...ECU's...来源于奔驰和BMW给ISO的标准化建议，2007-416中国的汽车远程诊断和服务的目标1717CAN总线数据远程无线通讯系统集成ECM车辆和发动机运行参数传给数据采集器车辆和发动机运行参数通过手机网络传给武汉监控中心监控中心数据采集器2007年5月在中国进行的远程诊断试验1818BOL与汽车厂商联合设定的国Ⅲ车型试验数据采集系统方案采集数据（基于J1939通讯协议）：1.发动机负荷(ElectronicEngineload)2.发动机转速(ElectronicEnginespeed)3.扭矩(ElectronicEngineTorque)4.燃料比率(FuelEconomy)5.每百公里油耗（FuelEconmy/100km）6.车速(Wheel-basedvehiclespeed)7.档位（可采用计算法）8.巡航速度(CruiseControl/VehicleSpeed)1919国Ⅲ车型试验数据采集系统方案（续）9.水温(Enginecoolanttemperature)10.燃油温度(EngineTemperature)11.车辆电压(VehicleElectricalPower)12.里程(VehicleDistance)13.环境温度(AmbientConditions)14.增压压力(Boostpressure)15.进/排气温度(Intel/ExhaustConditions)16.机油压力(EngineoilPressure)17.特殊故障诊断编码(Thetroublediagnosing)18.标准化的中文故障显示(Chineseshowsthetrouble)20汽车电子系统架构技术解决什么问题？–WWH-OBD全球协商一致的汽车诊断嵌入式接口标准，每一个汽车必须具备TCP/IP接口。（2008年实施，WP29主导，ISO/TF3负责）–关于VANET安全/节能/减排（2010年发布）VANET——VehicularAd-hocNetwork–重大技术突破：“可降低交通事故50%的嵌入式技术。”基于主动安全已开始广泛的国际合作，2012年发布，标准化的目标是实现未来欧盟ARTEMIS提出的100%安全的信息化汽车架构。上述课题引自中国专家已参加的国际合作项目目录。21关于：车间通讯和道路与汽车的（自动）通讯示意CartocarcommunicationsystemABCDE关键词：Integratedvehicleandsensornetworks,WSN–wirelesssensornetwork,VANET–vehiclead-hocnetworkBS22关于汽车网关SoC/SiP定义（中国方案）ISO27145，WWH-OBD的方向汽车网关TCP/IPCANFlexRayCAN……WLAN+TPM手机BlueToothBlueToothIEEE802.11P3G…EthernetUSBSPIISO27145Ad-hoc、802,11P、3G…SPI-SerialPeripheralInterfaceTPM--嵌入式可信计算单元的应用23车间通讯和车路（设备）通讯物联网系统的作用汽车何时加速？汽车何时应减速？汽车超车的安全提示信息（配合汽车照相机）汽车最佳的车速提示（节能、安全）前方道路和天气对车辆的安全控制数据发布道路车流量数据的传递OBD数据的传递和转发其他增值应用24车间通讯系统与WWH-OBD标准的结合通过WWH-OBD接口获得实时性数据。通过CAN控制ACC（自动巡航控制系统）实现汽车的自动辅助驾驶（未来方向）将汽车的OBD信息通过道路天线基站BS接入Internet，实现远程信息采集和诊断。WWH-OBD是最新的ISO标准WWH-OBD未来也需要（WLAN）无线方案通过CAN连接汽车视觉传感器25BlueBUS系统架构试验（China)Bluetooth-to-USB1Mbps/20m~100m手机PDA将准备的试验3G、IGRS…CANtoWLAN&Bluetooth测试IEEE802.11a模式150Km/h----200m26关于汽车电子架构的认识2006年比2000年汽车中的软件平均增长了5倍。已达到1千万行的规模。如：Toyota公司的LS460混合动力汽车中的软件规模相当于一架飞机中的软件规模！汽车计算平台应从标准技术研究、开发入手。CAN标准化有15年历史，J1939、CANopen有10年历史，标准组织一直在维护和发展。FlexRay是一个新的标准联盟。(2007.4成为ISO标准）关注国际性的汽车计算平台论坛和联盟如：AutoSAR、JASPAR、CiA、SAE、ISO基于国际联盟合作，开发汽车物联网计算平台2727便携汽车CAN在线诊断仪北京英贝多公司2007年研制，符合国家和国际标准。全中文真彩屏多媒体诊断仪2828em815掌中CAN开机界面和发动机选型界面发动机型号包括康明斯等十几种主流机型29中国的试验方案一种简单而有效的主动安全系统将车速、刹车、车距、车位、车道等信息通过WLAN转发，可实现主动安全系统。（车速、车型和故障代码，来源于WWH-OBD接口）1车道2车道3车道L基于简单的视觉传感器，通过CAN接入网络30汽车视觉传感器各国都在开发中，已在一些高级汽车上应用。低成本的解决方案是开发出SOC车用片上系统。北京思比科微电子公司已开发出高动态车用COMS图像传感器关于汽车主动安全传感器ThisPageFromFukuokaIST311、通过前向视觉传感器（CCD+DSP+MCU）可判别前车的距离。（在图像传感器上的“视网膜”投影比例，可推算出车距L）2、通过前、后向视觉传感器可判断车道信息（识别道路边线，或邻车的“措车”信息）3、可判断前、后车道上邻车位置和相对距离4、可照像记录传输违章车辆的信息预警。5、通过GPS也可获得车距、车速、车道信息6、配合车间通讯系统，可减少40%~60%的事故（美国的试验数据）简单的算法即实现，车距、车位判断32环保和主动安全有明确的市场需求