汽車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)LAN

1、復(fù)鄉(xiāng)微機(jī)網(wǎng)偽LAN1.汽車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)汽車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)LAN的發(fā)展情況的發(fā)展情況1994年以前車內(nèi)微機(jī)網(wǎng)絡(luò)大多以LAN（In-Vehicle Local AreaNetwork縮寫）的3種結(jié)構(gòu)（點(diǎn)到點(diǎn)式、集中式、分布式）出現(xiàn)。分布式 應(yīng)用得比較廣泛，但應(yīng)用點(diǎn)到點(diǎn)和集屮式網(wǎng)絡(luò)的車型為數(shù)不少。1984年以前，嚴(yán)格地說只是LAN發(fā)展的萌芽期，別說分布式網(wǎng) 絡(luò)，就是集中式網(wǎng)絡(luò)甚至點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸方式（在兩個(gè)點(diǎn)之間無屮間轉(zhuǎn) 接站或屮間計(jì)算機(jī)的直接數(shù)據(jù)傳輸），都還未正式推廣應(yīng)用，僅有的 只是1982年型的日產(chǎn)公爵和1983年型的豐田世紀(jì)汽車的車門光學(xué) 遙控系統(tǒng)以及1983年型的日產(chǎn)豹汽車的光學(xué)轉(zhuǎn)向開關(guān)等，成為這一 階

2、段的正式產(chǎn)品。19851989年是LAN發(fā)展的第二階段，在此期間，各大汽車公 司的點(diǎn)到點(diǎn)和集屮式網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。此間較超前的是克萊斯 勒公司的紐約客車型，直接采用CCD通信協(xié)議和分布式網(wǎng)絡(luò)。1990年以來，汽車局域網(wǎng)進(jìn)入了較高級(jí)的第三階段，除了1991年型的豐田馬克II汽車的車門控制仍采用點(diǎn)到點(diǎn)的光控多路傳輸 外，絕大多數(shù)車型都由集中式網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向分布式網(wǎng)絡(luò)。2.常見車型釆用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)種類常見車型釆用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)種類為了敘述方便，對(duì)于無網(wǎng)絡(luò)軟件（通信協(xié)議）的兩點(diǎn)間的通信的網(wǎng)絡(luò)雛形，也暫稱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而真正的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)從1988年克萊斯 勒公司的紐約客車型采用的CCD通信協(xié)議算起。（1）1983年型

3、的日產(chǎn)豹汽車的網(wǎng)絡(luò)主要是轉(zhuǎn)向開關(guān)的點(diǎn)到點(diǎn)（光控）型式。（2）1983年型的豐田世紀(jì)汽車的網(wǎng)絡(luò)主要是車門的集屮式（光控）型式。（3） 1985年型通用凱迪拉克部生產(chǎn)的部分汽車的網(wǎng)絡(luò)，主要是車 身電子控制模塊之間點(diǎn)到點(diǎn)（電控）型式。（4） 1985年型的通用別克海濱汽車的網(wǎng)絡(luò)，主要是陰極射線管顯 示器的集屮式（電控）型式。（5） 1986年型通用凱迪拉克部生產(chǎn)的阿蘭特汽車的網(wǎng)絡(luò)，主要是 多路復(fù)用燈光系統(tǒng)的集屮式（電控）型式。（6） 1986年型的豐田滑翔機(jī)汽車的網(wǎng)絡(luò)，主要是多視頻的點(diǎn)到點(diǎn)（電控）型式。（7） 1986年型的三菱快樂汽車的網(wǎng)絡(luò)，主要是遙控系統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)（光控）型式。（8） 1987年型

4、的豐田皇冠汽車的網(wǎng)絡(luò)，主要是只讀光盤（CD-ROM）點(diǎn)到點(diǎn)（光控）型式，還有多視頻的集中式（電控）型式。（9） 1987年型的日產(chǎn)公爵汽車的網(wǎng)絡(luò)，主要是車門開閉系統(tǒng)的集 屮式（電控）型式。（10）1988年型的克萊斯勒紐約客汽車的網(wǎng)絡(luò)， 主要是CCD（采用CDP68HC68S1通信芯片版本和MC68HC11作為CPU）通信協(xié)議的分 布式（電控）。（H）1991年型的豐田馬克II汽車的網(wǎng)絡(luò)，主要是車門多路復(fù)用系 統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)（光控）型式。（12）1991年型的奔馳600SEL汽車的網(wǎng)絡(luò)，主要是CAN（采用AN82526-Q8841通信芯片版本和Intel 8051或H8/532作為CPU）通信協(xié)議

5、為分布式（電控）。（13）1992年型的克萊斯勒LH汽車的網(wǎng)絡(luò)，也是與紐約客相同的CCD通信協(xié)議的分布式（電控）。（14）1992年型的豐田皇冠汽車的網(wǎng)絡(luò)， 主要是i-Four通信協(xié)議 的分布式（電控）。（15）1993年型的日產(chǎn)無限汽車的網(wǎng)絡(luò)， 主要是IVMS通信協(xié)議 的集中式（電控）。3.豐田汽車開發(fā)和應(yīng)用汽車網(wǎng)絡(luò)豐田汽車開發(fā)和應(yīng)用汽車網(wǎng)絡(luò)LAN的意義的意義近年來，全世界對(duì)加強(qiáng)汽車電子控制技術(shù)的要求日漸增長(zhǎng)，但 是，在電子控制裝置ECU增加的同時(shí)，電器配線和信號(hào)配線也愈來 愈多，許多汽車的線束質(zhì)量和線束直徑已分別達(dá)到甚至超過40kg和60mmo由于導(dǎo)線太多，嚴(yán)重地干擾了汽車零部件的設(shè)計(jì)、布

6、局和制 造，另外，對(duì)汽車的維修也帶來許多不便，反過來制約了電子控制 技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用。因此，在汽車上迫切需要開發(fā)和應(yīng)用LAN,使幾個(gè)ECU屮的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，以此促成對(duì)汽車性能的 精確、高速控制和減少配線。針對(duì)改善汽車運(yùn)行、安全和經(jīng)濟(jì)性能，最有前途的就是對(duì)電子 燃油噴射、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)等的綜合控制，因?yàn)檫@些系 統(tǒng)到目前為止大多是相互獨(dú)立的。實(shí)現(xiàn)了綜合控制各個(gè)ECU,使之 能相互交換各種數(shù)據(jù)，是LAN的關(guān)鍵技術(shù)。汽車內(nèi)的LAN是在多路復(fù)用通信的基礎(chǔ)上建立的。為了實(shí)現(xiàn)多 路復(fù)用通信，又需要開發(fā)專用的集成電路，這是近年來半導(dǎo)體廠商 必須承擔(dān)的艱巨任務(wù)。汽車多路復(fù)用系統(tǒng)，包括連接到通

7、信集成電 路總線上的多個(gè)ECU的接口，屬于微機(jī)在汽車上應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之O4.豐田汽車上開發(fā)的兩種供多路復(fù)用通信需要的集成電路豐田汽車上開發(fā)的兩種供多路復(fù)用通信需要的集成電路一種是通信控制IC,另一種是總線驅(qū)動(dòng)器/接收器ICo兩種IC都是根據(jù)SAEJ1850標(biāo)準(zhǔn)的PWM編碼格式作為基礎(chǔ)的通信協(xié)議。通信控制IC的設(shè)計(jì)有與眾不同的特性，如有較高的故障自動(dòng)防 護(hù)操作和能減少施加在ECU-CPU上的額外通信量的特性。該IC用CMOS技術(shù)制造，芯片尺寸5.5mmX5.5mm,芯片上約有14000個(gè) 晶體管?？偩€驅(qū)動(dòng)器/接收器IC也有兩個(gè)特點(diǎn)，一是在數(shù)據(jù)傳輸周期屮， 能讓進(jìn)入總線扭絞線對(duì)其中一對(duì)線芯的電流，

8、與總線中另一對(duì)線芯 的返回電流精確匹配。這種電流輸岀和返回的精確匹配技術(shù)，能抵 御電磁干擾，對(duì)車內(nèi)的無線電接收極為有利;另一個(gè)特點(diǎn)是數(shù)據(jù)接收 周期屮，當(dāng)總線扭絞對(duì)線屮的任一對(duì)線芯出現(xiàn)故障時(shí)，具有改變數(shù) 據(jù)接收閥值電壓電平的能力。該IC采用雙極技術(shù)制造，S 3.0mmX 5.7mm的芯片上約有700個(gè)元件。5豐田公司選用豐田公司選用SAEJ1850標(biāo)準(zhǔn)的脈寬調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)的脈寬調(diào)制(PWM)編碼作為兩種集編碼作為兩種集 成電路成電路通信協(xié)議的基礎(chǔ)的原因通信協(xié)議的基礎(chǔ)的原因從電子控制的角度岀發(fā)，通信速率愈高，汽車的控制性能愈佳。 也就是說，大家都希望大量的數(shù)據(jù)能在一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)傳送和交換, 而讓數(shù)據(jù)通信

9、延遲保持在最低級(jí)別。但此產(chǎn)生了一個(gè)不良的情況， 即較高的通信速率，在高頻區(qū)不可避免地伴隨著增大輻射噪聲的能 級(jí)，因此，在車內(nèi)引起無線電接收噪聲。當(dāng)然，采用同軸電纜或光 纖等可對(duì)輻射噪聲能級(jí)有所限制，但目前這些技術(shù)的成本和可靠性 等問題還尚待解決。所以，從實(shí)用角度出發(fā)，選擇J1850-PWM作為 通信控制IC和驅(qū)動(dòng)器/接收器IC通信協(xié)議的基礎(chǔ)。J1850是SAE目 前推薦作B級(jí)通信的標(biāo)準(zhǔn)，即為專供汽車LAN運(yùn)行在屮等通信速率 的標(biāo)準(zhǔn)，也可用作汽車故障診斷的接口協(xié)議基礎(chǔ)。6豐田汽車按豐田汽車按SAEJ1850標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的兩種集成電路的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的兩種集成電路的相關(guān)規(guī)范按J1850標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的兩種

10、集成電路的相關(guān)部分規(guī)范如下：(1)主要特征。位速率41.67kbps,位編碼PWM,總線訪問/存 取具有非破壞性位仲裁的、有碰撞檢測(cè)功能的載波感知多路存取(CSMA/CD),傳輸媒體雙線。(2)幀格式。圖1為J1850-PWM的幀格式，數(shù)據(jù)組按字節(jié)單位， 先安置最高有效位，至12字節(jié)(包括CRC和IFR)并允許調(diào)節(jié)。(3)位和符號(hào)格式。圖2表示J1850-PWM的位(指數(shù)據(jù)“1 ”或“0”)和符號(hào)格式。位和符號(hào)被限定在24氏的間隔幀或它的整數(shù)倍幀內(nèi),對(duì)于各幀的允許誤差為士2%。IDL SOF DATAo DATAriCRC EOC IFR EOF IFS IDL圖圖1 SAE J1850-PW

11、M幀格式幀格式（4）傳輸起動(dòng)條件。當(dāng)總線空閑或被檢測(cè)到的前導(dǎo)脈沖邊緣處于 幀間間隔（IFS）時(shí)，允許傳輸起動(dòng)。（5）非破壞性位仲裁。J1850-PWM采用非破壞性位仲裁。仲栽的 操作原理和效果如下，位仲裁的典型電路如圖3所示。在各個(gè)節(jié)點(diǎn) 上，如果所給定的至驅(qū)動(dòng)器的全部輸入信號(hào)TXn（圖屮的TX1、TX2）為低電平，那么，連接到總線（+）和總線（一）的全部驅(qū)動(dòng)晶體管都截 止。由于下拉電阻與總線（+）相通，因此總線（+）的電壓也處于低電平; 另一方面，由于上拉/負(fù)載電阻與總線（一）相連通，故總線（一）的電 壓處于高電平。這樣，各個(gè)v Bit 4圖圖2 SAE J1850-PWM的位和符號(hào)定義的位和

12、符號(hào)定義獨(dú)立節(jié)點(diǎn)上的接收器輸出將為低電平。如果在最末節(jié)點(diǎn)上給于驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào)TXn為高電平，那么 兩個(gè)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通，總線（+）的電壓將處于高電平，總線（一）處于低電平。這樣，各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的接收器輸出高電平。這是一種具 有優(yōu)先賦予高電平的線“或”邏輯電路形式。圖4表示接收器輸岀信號(hào)波形。節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2能同時(shí)起動(dòng)傳 輸數(shù)據(jù)，與在總線上的T1850-PWM相符。對(duì)于T1850-PWM的圖示 情況，當(dāng)位“1”與位“0”相互碰撞時(shí)，位“0”總是占優(yōu)勢(shì)（處于支 配地位）。對(duì)于該協(xié)議，要求所有的節(jié)點(diǎn)都具有碰撞檢測(cè)能力，即使 在傳輸過程或瞬態(tài)停止傳輸過程中都能一直監(jiān)測(cè)著總線的狀態(tài)。如 果從某節(jié)點(diǎn)輸岀的

13、波形發(fā)生畸變，節(jié)點(diǎn)自身能進(jìn)行發(fā)送檢測(cè)。具有 碰撞檢測(cè)能力的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行起動(dòng)傳輸，其屮總有一個(gè)節(jié)點(diǎn)能在幀 末被破壞的情況下完成傳輸。實(shí)現(xiàn)非破壞性位仲裁的電路例子實(shí)現(xiàn)非破壞性位仲裁的電路例子總線上的信號(hào)r 圖圖4在在J1850-PWM總線上的位仲裁總線上的位仲裁因此，通過首選的幾位作為優(yōu)先位，對(duì)于各個(gè)獨(dú)立幀有可能賦 予理想的優(yōu)先次序，這樣，就能確保進(jìn)位最優(yōu)先的幀，在最小的等 待時(shí)間間隔內(nèi)，甚至是總線最繁忙的情況下獲得傳輸權(quán)。能在限定 的時(shí)間間隔內(nèi)傳遞緊急信息的要求是相當(dāng)重要的，有了該項(xiàng)技術(shù)規(guī) 范，采用LAN設(shè)計(jì)出的電子控制系統(tǒng)一定是理想的。7.通信控制通信控制IC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)通信控制IC位

14、于主CPU與驅(qū)動(dòng)器/接收器IC之間，主要功用是 將“0”和“1”數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為與通信協(xié)議相符的格式，或反過來將PWM波轉(zhuǎn)換為“0”和“1”數(shù)據(jù)流。通信控制TC芯片尺寸為5.4mmX 5.5mm,含13500個(gè)晶體管， 采用雙層鋁-2um COMS工藝制造。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：發(fā)送節(jié)點(diǎn)1發(fā)送節(jié)點(diǎn)2Bit-rlL_Bit Bit 發(fā)送端與接收端的脈沖寬度有差別。判別PWM位和符號(hào)可參 考脈沖寬度，但發(fā)送端信號(hào)發(fā)送的脈沖寬度與接收端的脈沖寬度總 會(huì)有一點(diǎn)差別。由于要實(shí)現(xiàn)非破壞性位仲裁，因此，以下兩點(diǎn)可能 是造成發(fā)送與接收端脈沖寬度差異的主要原因。1脈沖上升和下降的時(shí)間不相等。非破壞性位仲裁受驅(qū)動(dòng)器賦 予的

15、高電平和下拉電阻給予的低電平之間完全不同的驅(qū)動(dòng)力的影 響。脈沖上升時(shí)間取決于總線上的寄生電容量和驅(qū)動(dòng)器上的驅(qū)動(dòng)力; 而脈沖下降時(shí)間取決于總線上的寄生電容量和下拉電阻的上的位仲 裁驅(qū)動(dòng)力。由于脈沖上升和下降時(shí)間的差值較大，因此，脈沖寬度 岀現(xiàn)了差別。2在傳輸位同步電路屮，由于延遲造成脈寬擴(kuò)展。對(duì)于非破壞 性位仲裁，在任一（或全部）正常傳輸節(jié)點(diǎn)上的位傳輸起動(dòng)時(shí)間，在 信號(hào)碰撞過程中必須相互重合。這就要求每個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)都具有持 續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)總線、檢測(cè)前導(dǎo)邊緣，以及即便在數(shù)據(jù)傳輸過程屮能 立即發(fā)送下一位的能力。不過，在傳輸位同步的電路中，從首次檢 測(cè)任一前導(dǎo)邊緣接著傳送下一位的信號(hào)處理通路，若存在著任

16、何延 遲，那么脈沖寬度會(huì)相應(yīng)變寬。脈沖寬度差別的程度主要取決于LAN的電路布局、總線長(zhǎng)度和 節(jié)點(diǎn)數(shù)量。由于總線長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)數(shù)隨汽車車型而異，僅靠發(fā)送和接 收系統(tǒng)對(duì)脈寬變動(dòng)允許量作為鑒別系統(tǒng)工作可靠性是不充分的。若 所用的參數(shù)是按照J(rèn)1850-PWM的規(guī)定，那么，在各種不利條件都同 時(shí)存在的情況下，要保障非破壞性位仲裁是很困難的。根據(jù)以上存在的問題，豐田公司精心研制了具有較高可靠性的 發(fā)送和接收系統(tǒng)，其傳輸波形的脈沖寬度作了選擇（圖5）,與前面圖2相比較，位“1”和“0”的波形有所變化。圖圖5經(jīng)選擇的位和起始幀經(jīng)選擇的位和起始幀(SOF)波形波形另外，接收過程中的抽樣點(diǎn)也重新作了選擇(圖6中的“”

17、符 號(hào)處)，經(jīng)測(cè)定，這些抽樣點(diǎn)可能是引導(dǎo)每個(gè)位和符號(hào)的錯(cuò)誤識(shí)別成 為最少的一組。36us.JIJ圖圖6重新選擇的位和符號(hào)抽樣點(diǎn)重新選擇的位和符號(hào)抽樣點(diǎn)采用該發(fā)送和接收系統(tǒng)的時(shí)鐘誤差容限(20%),就是通信IC時(shí)鐘誤差的最大允差，在此允差范圍內(nèi)，如果由驅(qū)動(dòng)器/接收器IC和 總線組成的信號(hào)通路無延遲，則通信正常。延遲容限(6.5 U s)就是在11.5MS A楨末位楨末位EOF幀末位幀末位E0060pSBit VBit信號(hào)通路屮允許的最大延遲級(jí)，如果通信IC時(shí)鐘無誤差，則信號(hào)通 路屮有效地建立通信。(2)配置有故障自檢測(cè)功能等的多種內(nèi)部控制塊。通信控制IC內(nèi) 部塊的配置如圖7所示。各塊的功用及特點(diǎn)

18、如下：圖圖7通信控制通信控制IC框圖框圖局域網(wǎng)LAN控制塊。LAN控制塊可分為傳輸控制、傳輸線故 障檢測(cè)、幀內(nèi)響應(yīng)(IFR)控制、接收控制、差錯(cuò)檢測(cè)和幀選擇子塊。傳輸控制塊轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為PWM波形以及對(duì)數(shù)據(jù)添加符號(hào)。傳輸線故障檢測(cè)器檢測(cè)通信IC是否有信號(hào)送出，該功能對(duì)檢測(cè) 通信IC在信號(hào)接收接柱上發(fā)生的開路故障很有幫助。nuHn7ECU 子節(jié)點(diǎn)數(shù)傳輸起動(dòng)判斷符號(hào)生成 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為PWM 波 同步控制傳輸脈寬校正符號(hào)識(shí)別轉(zhuǎn)換 PWN1 波為數(shù)據(jù)檢錯(cuò)碰擔(dān)檢測(cè)數(shù)字濾波器c 9黔姿揀、谿菸酬Txf幀內(nèi)響應(yīng)(IFR)控制塊檢測(cè)傳送數(shù)據(jù)過程屮從接收節(jié)點(diǎn)收到的幀 內(nèi)響應(yīng)碼，在接收數(shù)據(jù)過程屮IFR控制塊生成IFR碼

19、，在發(fā)讀村程 屮加果沒有從接收節(jié)點(diǎn)獲得正確的IFR碼,通信控制IC將自動(dòng)地重 發(fā)幀多達(dá)3次。接收控制塊在接收數(shù)據(jù)中鑒別符號(hào)和位數(shù)，同時(shí)將它們轉(zhuǎn)換為 位流“0“和“1”。這些操作是由前述過的發(fā)送和接收系統(tǒng)完成的。對(duì) 所傳輸信號(hào)的脈沖寬度和抽樣點(diǎn)，可以通過改變IC人工掩膜的鋁層 達(dá)到預(yù)期的變換，于是就能精確地與原T1850-PWM相適配。接收控 制塊有機(jī)內(nèi)數(shù)字濾波器以供衰減噪聲之用。由于采用了濾波器，在 邊緣檢測(cè)時(shí)產(chǎn)生了內(nèi)延遲。為確保傳輸位同步，在前述的傳輸控制 塊內(nèi)已提供了一種能補(bǔ)償這種延遲的邏輯能力。差錯(cuò)檢測(cè)器具有檢測(cè)CRC和幀長(zhǎng)度錯(cuò)誤的能力。幀選擇器塊具有檢測(cè)所接收到的幀是否按要求通過主CP

20、U的能 力。該功能使主CPU避免了接收不需要的信息，減少了進(jìn)入到CPU上的載荷。2串行輸入控制塊。這是一個(gè)輸入接口，用來發(fā)送從主CPU來 的信號(hào)。它含有串行輸入口和與主CPU組成的信號(hào)交換控制回路， 另外還有通向LAN控制塊按傳輸要求的信號(hào)生成回路。3傳輸數(shù)據(jù)緩沖器。 這是存儲(chǔ)緩沖器， 有存儲(chǔ)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀 的能力。4接收數(shù)據(jù)緩沖器1和2。它也屬于存儲(chǔ)緩沖器，分別有存儲(chǔ)將 要被接收的數(shù)據(jù)幀的能力。如果經(jīng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)和經(jīng)鑒定傳輸?shù)街鰿PU的數(shù)據(jù)無錯(cuò)誤，那么，從LAN控制塊接收到的數(shù)據(jù)首先存儲(chǔ)在 接收數(shù)據(jù)緩沖器1屮，然后再轉(zhuǎn)送入2屮。5串行輸岀控制塊。這是將所接收的數(shù)據(jù)傳送至主CPU的輸出 接口，

21、它包括串行輸出口和與主CPU組成的信號(hào)交換控制回路。8.驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器/ /接收器接收器IC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)器/接收器IC以一個(gè)直接接口的結(jié)構(gòu)與通信總線互連。其芯 片尺寸為3mmX5.7mm,有550個(gè)元器件（含晶體管、電阻、電容）， 采用雙極處理工藝。以下分為驅(qū)動(dòng)器和接收器兩部分?jǐn)⑹?。?qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)總線與抑制無線電噪聲技術(shù)密切相關(guān)， 大家都希望盡可能將無線電噪聲級(jí)減至最低。4.67kbps的通 信速率，是按SAE分級(jí)的特定屮等速率。但是，無線電接收裝置的 高頻元件及所接收的調(diào)幅或調(diào)頻波的噪聲特性，會(huì)對(duì)汽車其他電子 設(shè)備產(chǎn)生不利的影響，換句話說，在通信過程屮，無線電噪聲的出 現(xiàn)率

22、將成為采用LAN的最大障礙。因此，抑制無線電燥聲是當(dāng)務(wù)之 急。對(duì)于驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，可以說主要是選擇抑制噪聲的電路結(jié)構(gòu)和 方法。下面介紹兩種抑制無線電噪聲的方法。圖8是傳統(tǒng)的電壓驅(qū)動(dòng)法。 該方法的特征是當(dāng)總線上的電壓逐 漸增高至止?。ǔ制剑偩€上的電流方向就突然改變，以此來限制電 磁干擾輻射。不過，此方法對(duì)采用CSMA/CD的LAN來說，是有缺 陷的。因?yàn)椴捎镁哂信鲎矙z測(cè)功能的載波感知多路存取的局域網(wǎng)， 允許有一個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。多節(jié)點(diǎn)電路的典型例子如圖9所示。從理論上說，節(jié)點(diǎn)1開始傳輸稍后一點(diǎn)時(shí)隙，節(jié)點(diǎn)2才開始圖圖8電壓電壓驅(qū)動(dòng)法驅(qū)動(dòng)法圖圖9釆用電壓釆用電壓驅(qū)動(dòng)法的驅(qū)動(dòng)法的LAN傳輸，

23、假設(shè)總線驅(qū)動(dòng)器賦予節(jié)點(diǎn)1和2的特性值相同，那么，驅(qū)動(dòng) 器分配給節(jié)點(diǎn)2的驅(qū)動(dòng)力達(dá)最大級(jí)時(shí)，等量電流才分別流入節(jié)點(diǎn)1和2,此時(shí)流入節(jié)點(diǎn)1的電流仍占1/2。當(dāng)節(jié)點(diǎn)2上的驅(qū)動(dòng)力達(dá)最大 級(jí)時(shí)，位于節(jié)點(diǎn)1和2之間的電流發(fā)生了突降，一旦節(jié)點(diǎn)2上的驅(qū) 動(dòng)力稍微超過了節(jié)點(diǎn)1,那么，相應(yīng)P點(diǎn)的電流突降還更陡，這對(duì)CSMA/CD的LAN是不利的。因此，采用傳統(tǒng)的電壓驅(qū)動(dòng)法抑制無 線電噪聲不是妥當(dāng)?shù)霓k法。圖10是一種電流驅(qū)動(dòng)電路。從通信控制IC發(fā)送出的脈沖信號(hào), 經(jīng)過總線（十）總線（十）傳輸信傳輸信* *形成梯形波形成梯形波TLn+節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1-節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)2總（線（總（線（+ + ）P點(diǎn)點(diǎn)梯形脈沖生成電路進(jìn)行“波形韌化”

24、，再通過電壓電流轉(zhuǎn)換器, 將電壓轉(zhuǎn)換為電流傳送。該電路能保證進(jìn)入總線(+)的電流能與總線 ()返回的電流精確地匹配，原因是該方法直接控制的是電流量，而 不是控制總線上的電壓，因此將其稱為“電流驅(qū)動(dòng)”。電流驅(qū)動(dòng)方法 能保證總線上的電流不再發(fā)生突降，即使總線上的電流總量隨現(xiàn)行 傳送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加而堪大，甚至發(fā)生碰撞，電流變化過程 也只會(huì)經(jīng)電壓籍位器輸出按此，圖10中的電壓箝位器，具有將總線 電壓限制到某一固定電平的能力。電流驅(qū)動(dòng)方法的操作與總線電壓 無直接關(guān)系，也就是說，并不直接控制總線電壓，只是不讓高電壓 出現(xiàn)，因此，電壓籍位器對(duì)抑制無線電噪聲是可取的。圖圖10電流電流驅(qū)動(dòng)控制框圖驅(qū)動(dòng)控制

25、框圖(2)接收器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。接收器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要指其電路具有故 障容錯(cuò)功能。圖11是接收電路的接收控制框圖。接收器的故障容錯(cuò) 功能是指在絞線對(duì)中的某根線開路或短路時(shí)，通信仍能繼續(xù)進(jìn)行的能力，這樣就增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的工作可靠性。圖圖11接收器控制框圖接收器控制框圖電路的工作情況如下:通過交流耦合電容1和2,將通信總線上 的電壓轉(zhuǎn)換傳送至A和B點(diǎn)。在C點(diǎn)由減法電路產(chǎn)生一個(gè)等于A和B點(diǎn)間電壓差的輸出。峰值和底值保持電路在D和E點(diǎn)分別儲(chǔ)存峰 值和底值電壓作為模擬信號(hào)。 在F點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)等于峰值和底值電壓 電平均值的電壓。C點(diǎn)的電壓（A點(diǎn)和B點(diǎn)間的電壓差）送給比較器,F點(diǎn)的電壓也饋人比較器，再由比較器輸送至通信

26、控制IC。該電路 具有恒定地調(diào)節(jié)閥電壓于最佳電平以適應(yīng)通信總線電壓電平變化的 功能。當(dāng)通信總線處于正常狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)圖11的各點(diǎn)的電壓轉(zhuǎn)換如圖12a所示。當(dāng)通信總線（+）對(duì)地短路，各點(diǎn)的電壓轉(zhuǎn)換改變?yōu)閳D12b所示。也就是說，如果發(fā)生了對(duì)地短路，電壓跨越總線上某一雙絞 線的振幅變小，雖然噪聲容限也跟著減少，但繼續(xù)通信的功能還存 在。從圖12b +可看出，盡管總線（+）對(duì)地短路，其輸出波形與圖、仍完全相同。所以說，這種故障容錯(cuò)功能體現(xiàn)了接收塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。A：總線總線 / / A（R R 正常狀態(tài)正常狀態(tài)（b）總線（十對(duì)地短路總線（十對(duì)地短路圖圖12接收控制塊波形接收控制塊波形9.通信控制與驅(qū)動(dòng)器通信

27、控制與驅(qū)動(dòng)器/ /接收器接收器IC的使用情況的使用情況豐田公司在汽車上配置了由5個(gè)ECU組成的LAN系統(tǒng)，在LAN系統(tǒng)屮采用了前述的通信和驅(qū)動(dòng)器/接收器IC,并用一-根帶屏蔽的雙 絞線電纜作為通信總線，通信總線在車內(nèi)布成環(huán)形（圖13）,將5個(gè)ECU當(dāng)作節(jié)點(diǎn)與其相連接。這些ECU分別控制汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架 等。控制屮必需的數(shù)據(jù)有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、汽車車速等，這些數(shù)據(jù)都經(jīng) 由環(huán)形總線進(jìn)行傳輸。兩種IC及車內(nèi)LAN通信的效果如下：（1）對(duì)無線電噪聲的抑制能力。經(jīng)試驗(yàn)臺(tái)上試驗(yàn)表明，新型驅(qū)動(dòng) 器/接收器IC裝用在車上較傳統(tǒng)的開式集電極電路裝用在車上的噪 聲有明顯的抑制，完全能滿足噪聲上限規(guī)范的要求。ECU1E

28、CU2ECU4帶屏蔽的雙絞線電纜帶屏蔽的雙絞線電纜圖圖13汽車網(wǎng)絡(luò)圖汽車網(wǎng)絡(luò)圖(2)對(duì)電磁干擾的承受能力。LAN系統(tǒng)裝用在汽車內(nèi)能承受電磁 干擾的抗干擾級(jí)。所測(cè)值顯示了充足的承受能力，也就是說，被測(cè) 值都能滿足所有頻帶對(duì)應(yīng)的限值要求。(3)對(duì)電氣噪聲的抵抗能力。測(cè)試評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)喇叭、空調(diào)、刮水 器、大小燈、行李廂開啟器等14種電氣負(fù)載各驅(qū)動(dòng)50次，伴隨著 開關(guān)負(fù)荷產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行。測(cè)試表明它能確保檢測(cè)少于或等于8位 (現(xiàn)今的通信協(xié)議采用8位CRC)的突發(fā)差錯(cuò)，因此，即使在有電氣 噪聲存在的情況下，數(shù)據(jù)也不會(huì)被錯(cuò)判。在通信過程中，如果生成的電氣噪聲破壞了通信幀，那么，通 信控制IC的重發(fā)能力會(huì)使總線盡快地恢復(fù)穩(wěn)定工況并重發(fā)