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文檔簡(jiǎn)介
1、河南機(jī)電高等專科學(xué)校汽車單片機(jī)與局域網(wǎng)技術(shù)大作業(yè) 專業(yè)班級(jí): 汽電112 姓 名: 史 帥 峰 學(xué) 號(hào):111606240 成 績(jī): 指導(dǎo)老師: 袁 霞 2013年4月16日汽車總線系統(tǒng)通信協(xié)議分析與比較摘要:本文主要針對(duì)汽車總線系統(tǒng)通訊協(xié)議,探討汽車總線通訊協(xié)議的種類、發(fā)展趨勢(shì)以及技術(shù)特點(diǎn)。在對(duì)諸多組織和汽車制造商研發(fā)的各類汽車總線進(jìn)行比較和探討的基礎(chǔ)上,對(duì)其現(xiàn)狀進(jìn)行了分析;并綜合汽車工業(yè)的特點(diǎn)對(duì)這兩大類汽車總線協(xié)議的發(fā)展前景作了分析。關(guān)鍵詞:汽車總線技術(shù) 通訊協(xié)議 車載網(wǎng)絡(luò)引言:汽車電子技術(shù)是汽車技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合發(fā)展的產(chǎn)物。從20世紀(jì)60年代開始,隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,汽車的電子化已經(jīng)
2、成為公認(rèn)的汽車技術(shù)發(fā)展方向。在汽車的發(fā)展過程中,為了提高汽車的性能而增加汽車電器,電器的增加導(dǎo)致線纜的增加,而線束的增加又使整車質(zhì)量增加、布線更加復(fù)雜、可維護(hù)性變差,從而又影響了汽車經(jīng)濟(jì)性能的提高。因此,一種新的技術(shù)就被研發(fā)出來,那就是汽車總線技術(shù)??偩€技術(shù)在汽車中的成功應(yīng)用,標(biāo)志著汽車電子逐步邁向網(wǎng)絡(luò)化。一、車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程 20世紀(jì)80年代初,各大汽車公司開始研制使用汽車內(nèi)部信息交互的通信方式。博世公司與英特爾公司推出的CAN總線具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性,因而得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)同,并在1993年正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。TTCAN對(duì)CAN協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展,提供時(shí)間觸發(fā)機(jī)制以提高通
3、訊實(shí)時(shí)性。TTCAN的研究始于2000年,現(xiàn)已成為CAN標(biāo)準(zhǔn)的第4部分ISO11898-4,該標(biāo)準(zhǔn)目前處于CD(委員會(huì)草案)階段。 1994年美國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)提出了1850通信協(xié)議規(guī)范。從1998年開始,由寶馬、奧迪等七家公司和IC公司共同開發(fā)能滿足車身電子要求的低成本串行總線技術(shù),該技術(shù)在2000年2月2日完成開發(fā),它就是LIN。FlexRay聯(lián)盟推進(jìn)了FlexRay的標(biāo)準(zhǔn)化,使之成為新一代汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。FlexRay車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為同類產(chǎn)品的基準(zhǔn),將在未來很多年內(nèi),引導(dǎo)整個(gè)汽車電子產(chǎn)品控制結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。FlexRay是繼CAN和LIN之后的最新研發(fā)成果。2、 車載網(wǎng)絡(luò)的分類及
4、其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 從20世紀(jì)80年代以來不斷有新的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生,為了方便研究和應(yīng)用,美國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(SAE)的車輛委員會(huì)將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)劃分為A、B、C三類。(1) A類網(wǎng)絡(luò) A類網(wǎng)絡(luò)是面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)傳輸速度通常小于10kb/s,主要用于后視鏡調(diào)整、電動(dòng)車窗、燈光照明等控制。 A類網(wǎng)絡(luò)大都采用通用異步收發(fā)器(UART,Universal Asynchronous Receiver/Trsmitter)標(biāo)準(zhǔn),使用起來既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)。但隨著技術(shù)水平的發(fā)展,將會(huì)逐步被其他標(biāo)準(zhǔn)所代替。 A類網(wǎng)絡(luò)目前首選的標(biāo)準(zhǔn)是LIN總線,是一種基于UART數(shù)據(jù)格式、主從結(jié)構(gòu)的單線12V總線通信系統(tǒng),主
5、要用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信。(2) B類網(wǎng)絡(luò) B類網(wǎng)絡(luò)是面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò),傳輸速率為10-125Kb/s,主要應(yīng)用于車身電子舒適性模塊、儀表顯示等系統(tǒng)。 B類網(wǎng)絡(luò)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是CAN總線,采用的是ISO11898,傳輸速率為100 Kb/s左右。從1992年起,歐洲各大汽車公司一直采用這一標(biāo)準(zhǔn)。(3)C類網(wǎng)絡(luò)和其它高速總線系統(tǒng) C類網(wǎng)絡(luò)是面向高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng),傳輸速率為125Kb/s 1Mb/s,主要用于牽引控制、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、ABS等系統(tǒng)。3、 常用車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡(jiǎn)介1、 CAN CAN 是Controller Area Network 的縮寫(以下稱為CAN
6、),是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。1986 年德國(guó)電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN 通信協(xié)議。此后,CAN 通過ISO11898 及ISO11519 進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,現(xiàn)在在歐洲已是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 與其它現(xiàn)場(chǎng)總線比較而言,CAN總線是具有通信速率高、容易實(shí)現(xiàn)、且性價(jià)比高等諸多特點(diǎn)的一種的現(xiàn)場(chǎng)總線,已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這也是目前 CAN總線應(yīng)用于眾多領(lǐng)域,具有強(qiáng)勁的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要原因。 CAN典型的應(yīng)用協(xié)議有: SAE J1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA 2000等。CAN協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格見下表:名稱波特率規(guī)格適用區(qū)域SAE
7、 J1939-11250k雙線式、屏蔽雙絞線卡車、大客車SAE J1939-12250k雙線式、屏蔽雙絞線、12V供電農(nóng)用機(jī)械SAE J2284500k雙線式、雙絞線(非屏蔽)汽車(高速:動(dòng)力、傳動(dòng)系統(tǒng))SAE J2411133.3k、83.3k單線式汽車(低速:車身系統(tǒng))NMEA-200062.5k、125k、250k、500k、1M雙線式、屏蔽雙絞線供電船舶DeviceNet125k250k500k雙線式、屏蔽雙絞線、24V供電工業(yè)設(shè)備CANopen10k、20k、50k、125k、250k、500k、800k、1M雙線式、雙絞線可選(屏蔽、供電)工業(yè)設(shè)備SDS125k、250k、500k
8、、1M雙線式、屏蔽雙絞線可選(供電)工業(yè)設(shè)備2、LIN LIN(Local Interconnect Network)是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò),用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN 的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)(例如CAN 總線)提供輔助功能。因此LIN總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò),在不需要CAN 總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合,比如智能傳感器和制動(dòng)裝置之間的通訊,使用LIN 總線可大大節(jié)省成本。 LIN 通訊是基于SCI(UART)數(shù)據(jù)格式采用單主控制器/多從設(shè)備的模式僅使用一根12V 信號(hào)總線和一個(gè)無固定時(shí)間基準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)同步時(shí)鐘線,這種低成本的串行通訊模式和相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境已經(jīng)由LIN 協(xié)會(huì)制定成標(biāo)準(zhǔn)
9、。LIN 的標(biāo)準(zhǔn)化將為汽車制造商以及供應(yīng)商在研發(fā)應(yīng)用操作系統(tǒng)降低成本。LIN協(xié)議主要特征如下表:交流媒介1根導(dǎo)線數(shù)據(jù)制式64流速120Kbit/s幀的數(shù)據(jù)大小28B節(jié)點(diǎn)數(shù)<16結(jié)構(gòu)單主/多從長(zhǎng)度<40m可靠性<CAN網(wǎng)和VAN網(wǎng)成本<CAN網(wǎng)和VAN網(wǎng)支節(jié)點(diǎn)自同步3 、FLEXRAY FlexRay聯(lián)盟 (FlexRay Consortium)推進(jìn)了FlexRay的標(biāo)準(zhǔn)化,使之成為了新一代汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。FlexRay關(guān)注的是當(dāng)今汽車行業(yè)的一些核心需求,包括更快的數(shù)據(jù)速率,更靈活的數(shù)據(jù)通信,更全面的拓?fù)溥x擇和容錯(cuò)運(yùn)算。 FlexRay能夠提供很多CAN網(wǎng)絡(luò)所不具有
10、的可靠性特點(diǎn)。尤其是FlexRay具備的冗余通信能力可實(shí)現(xiàn)通過硬件完全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置,并進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)測(cè)。FlexRay同時(shí)提供靈活的配置,可支持各種拓?fù)?,如總線、星型和混合拓?fù)洹?梢酝ㄟ^結(jié)合兩種或兩種以上的該類型拓?fù)鋪砼渲梅植际较到y(tǒng)。 經(jīng)過數(shù)年的改進(jìn),F(xiàn)lexRay網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟,BMW已經(jīng)在X5中有5個(gè)ECU(電控減震、主控懸吊系統(tǒng)等)應(yīng)用了FlexRay,在下一代產(chǎn)品中將有16個(gè)ECU予以應(yīng)用。4 、MOST MOST (Media Oriented System Transport) 面向媒體的系統(tǒng)傳輸總線是汽車業(yè)合作的成果,而不是正式的標(biāo)準(zhǔn)。 MOST傳輸協(xié)議由分割成幀的數(shù)據(jù)塊組成,每一
11、幀包含流數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。 MOST的定義是非常普通的,允許采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),包括星形和環(huán)形,大多數(shù)汽車裝置都采用環(huán)形布局。一個(gè)MOST 網(wǎng)絡(luò)中最多可以有64個(gè)節(jié)點(diǎn)。一旦汽車接通電源,網(wǎng)絡(luò)中的所有 MOST 節(jié)點(diǎn)就全部激活,這對(duì)低功耗、停電模式設(shè)計(jì)是一大重點(diǎn),包括系統(tǒng)處在該種狀態(tài)下的功耗量以及如何進(jìn)入狀態(tài)。MOST 節(jié)點(diǎn)在通電時(shí)的默認(rèn)狀態(tài)是直通(Pass-throught),即進(jìn)入的數(shù)據(jù)從接收器直接傳送至發(fā)射器,以保持環(huán)路的暢通。5、 IEEE1394 IEEE1394接口是由APPLE和TI公司開始的高速串行接口標(biāo)準(zhǔn),Apple稱之為FireWire(火線),Sony稱之為i.Lin
12、k,Texas Instruments稱之為L(zhǎng)ynx。同USB一樣,IEEE1394也支持外設(shè)熱插拔,可為外設(shè)提供電源,省去了外設(shè)自帶的電源,能連接多個(gè)不同設(shè)備,支持同步和異步數(shù)據(jù)傳輸。兩點(diǎn)間傳輸距離為100米。常用車載網(wǎng)絡(luò)的基本情況見下表:車載網(wǎng)絡(luò)名稱概要通信速率CAN(Controller Area Network)車身/動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)用LAN協(xié)議,可能成為世界標(biāo)準(zhǔn)1MbpsVAN(Vehicle Area Network)車身控制系統(tǒng)用LAN協(xié)議,以法國(guó)為中心1MbpsJ1850車身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議,以美國(guó)為中心41.6KbpsLIN(Local Interconnect Newwor
13、k)車身系統(tǒng)控制用LAN協(xié)議,低端系統(tǒng)專業(yè)20KbpsTTCAN(Time Triggered CAN)按用途分類的控制系統(tǒng)用LAN協(xié)議,時(shí)間同步的CAN25MbpsFlexRay按用途分類的控制用CAN協(xié)議5MbpsMOST(Media Oriented System Transport)信息系統(tǒng)通信協(xié)議,以歐洲為中心22.5MbpsIEEE1394信息系統(tǒng)專用協(xié)議100Mbps四、車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 車載網(wǎng)絡(luò)按照應(yīng)用加以劃分,大致可以分為4個(gè)系統(tǒng):車身系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、信息系統(tǒng)。在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模塊的位置比較集中,可固定在一處,利用網(wǎng)絡(luò)將發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)設(shè)置的模
14、塊連接起來。在將汽車的主要因素跑、停止與拐彎這些功能用網(wǎng)絡(luò)連接起來時(shí),就需要高速網(wǎng)絡(luò)。動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線一般連接3塊電腦,它們是發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS/EDL及自動(dòng)變速器電腦(動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線實(shí)際可以連接安全氣囊、四輪驅(qū)動(dòng)與組合儀表等電腦)??偩€可以同時(shí)傳遞10組數(shù)據(jù),發(fā)動(dòng)機(jī)電腦5組、ABS/EDL電腦3組和自動(dòng)變速器電腦2組。數(shù)據(jù)總線以500Kbit/s速率傳遞數(shù)據(jù),每一數(shù)據(jù)組傳遞大約需要0.25ms,每一電控單元720ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。優(yōu)先權(quán)順序?yàn)锳BS/EDL電控單元發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元自動(dòng)變速器電控單元。 舒適CAN數(shù)據(jù)總線連接一般連接七個(gè)控制單元,包括中央控制單元、車前車后各一個(gè)受控
15、單元及四個(gè)車門的控制單元。舒適CAN數(shù)據(jù)傳遞有七大功能:中控門鎖、電動(dòng)窗、照明開關(guān)、空調(diào)、組合儀表、后視境加熱及自診斷功能??刂茊卧母鳁l傳輸線以星狀形式匯聚一點(diǎn)。這樣做的好處是:如果一個(gè)控制單元發(fā)生故障,其他控制單元診斷,診斷方式如下:a.拆下蓄電池電壓線。b.啟動(dòng)點(diǎn)火開關(guān),使各存電設(shè)備充分放電。c.用萬用表的表筆,分別接在Can-Low與Can-high上。d.將一帶終端電阻的電控單元插頭拔下,觀察萬用表阻值變化,阻值有變化,此總線終端電阻正常,否則損壞。e.依次對(duì)比分析,觀察有終端電阻的控制單元。五、協(xié)議比較及特征分析 作為CAN協(xié)議的一種延伸,TTCAN(Time Triggered
16、CAN)協(xié)議執(zhí)行的是一個(gè)混合的,時(shí)間觸發(fā)的, 按照TDMA方式的同時(shí)適用于"事件"觸發(fā)的通信。TTCAN提出是希望滿足汽車線控系統(tǒng)的新概念,但是目前仍缺乏支持廠商和應(yīng)用計(jì)劃。Byteflight 的協(xié)議結(jié)構(gòu)能保證以一段固定的等待時(shí)間專門用于來自安全元件的高優(yōu)先級(jí)信息,而允許低優(yōu)先級(jí)信息使用其余的時(shí)段。這種決定性的措施對(duì)安全是至關(guān)重要的。該協(xié)議和塑料光纖相結(jié)合,已經(jīng)在寶馬新型車上應(yīng)用于安全氣囊的控制。 FlexRay支持先進(jìn)的汽車高速控制應(yīng)用的未來要求,通信協(xié)議由"TDMA"和"事件"兩部分構(gòu)成。"TDMA"在啟動(dòng)時(shí)
17、根據(jù)所有后續(xù)參與的節(jié)點(diǎn)定義,是唯一的傳輸通道標(biāo)識(shí)符。"事件"部分的節(jié)點(diǎn)采用Bytefligh協(xié)議??梢哉fFlexRay 是從Byteflight 之上發(fā)展起來的。FlexRay 即保證了系統(tǒng)對(duì)于安全性的要求,設(shè)計(jì)了很高的通信帶寬水平和容錯(cuò)能力,又盡量保持靈活性,降低節(jié)點(diǎn)成本。系統(tǒng)高度可擴(kuò)展,從單通道總線到雙通道多星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。甚至允許在一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)有單通道和雙通道的節(jié)點(diǎn)。 不同于FlexRay,原先應(yīng)用于航空產(chǎn)品的TTP (Time-triggered protocol)協(xié)議安全性設(shè)計(jì)非常嚴(yán)格,基于嚴(yán)格的TDMA時(shí)序安排,具有非??煽亢腿蒎e(cuò)的特性。系統(tǒng)中包含的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都
18、和其他節(jié)點(diǎn)由兩個(gè)重復(fù)的通道連接。這些節(jié)點(diǎn)可以被復(fù)制,并分組成為容錯(cuò)單元(FTUs)來彌補(bǔ)通信錯(cuò)誤。由于重復(fù)信息同時(shí)在兩個(gè)不同的通道上發(fā)送,所以傳輸信息的時(shí)間和量值都被復(fù)制。該協(xié)議的節(jié)點(diǎn)成本比其他協(xié)議的成本更高。 其中 TTP/C 屬于C類協(xié)議,用于實(shí)時(shí)控制。六、汽車總線系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)LIN, CAN ,及其他的協(xié)議已得到具體應(yīng)用,有些至少被計(jì)劃用于2005年的車型上。至今CAN 系統(tǒng)仍被認(rèn)為是通用的汽車總線。對(duì)于小心謹(jǐn)慎的汽車制造商來說,如果能夠繼續(xù)沿用已有的設(shè)計(jì),在成本和設(shè)計(jì)周期上都能更加有利。因此CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞是汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)。 由于汽車的很多部分都由獨(dú)立的電子控制器
19、進(jìn)行控制,為了將整個(gè)電動(dòng)汽車內(nèi)各系統(tǒng)統(tǒng)一管理,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和相互之間協(xié)同工作,利用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞是一個(gè)必然的趨勢(shì)。 目前汽車上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用2條CAN,一條用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN,速率一般可達(dá)到500kb/s,最高可達(dá)1000kb/s;另一條用于車身系統(tǒng)低速CAN,速率是100kb/s。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)CAN(CAN-High,也稱動(dòng)力主線)主要連接對(duì)象是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(ECU)、ABS控制器、安全氣囊控制器等,它們的基本特征都是控制與汽車行駛直接相關(guān)的系統(tǒng)。 車身系統(tǒng)CAN(CAN-Low,也稱舒適總線)主要連接和控制汽車內(nèi)外部照明、燈光信號(hào)、空調(diào)、刮
20、水電機(jī)、中央門鎖與防盜控制開關(guān)、故障診斷系統(tǒng)、組合儀表及其它輔助電器等。 有些高檔車輛還有第3條CAN總線,即信息娛樂總線,主要用于衛(wèi)星導(dǎo)航及智能通訊系統(tǒng)。 當(dāng)兩條CAN總線(CAN-High和CAN-Low)其中一條線斷路時(shí),整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)將無法正常工作,即不能進(jìn)行單線傳輸,只有CAN-Low線出現(xiàn)對(duì)地?cái)嗦窌r(shí)還能正常工作。而由于舒適和信息娛樂總線都設(shè)有位于系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)控制單元中不同阻值的終端電阻,因此可實(shí)現(xiàn)單線傳輸。但是汽車制造商將會(huì)抓住新的技術(shù)發(fā)展點(diǎn),新的協(xié)議將會(huì)在越來越多的應(yīng)用方面取代舊的協(xié)議,而明顯的是FlexRay 比TTP 更具有生命力。因?yàn)槠囍圃鞓I(yè)對(duì)
21、于成本的要求非常敏感,原先Daimler Chrysler公司是TTP協(xié)議的倡導(dǎo)者之一,但是由于TTP認(rèn)為有損于安全性,從而拒絕了一些靈活性的更改建議,Daimler Chrysler 轉(zhuǎn)變了對(duì)該協(xié)議的支持,轉(zhuǎn)而支持FlexRay。嚴(yán)格的TTP 或許適用于航空業(yè),但是如果它不能滿足汽車業(yè)對(duì)于低成本的要求,也會(huì)逐步喪失支持者。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)往提高控制精度、控制范圍、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面發(fā)展。 1集成化 隨著嵌入式系統(tǒng)、局域網(wǎng)控制和數(shù)據(jù)總線技術(shù)的成熟,汽車電子控制系統(tǒng)的集成成為汽車技術(shù)發(fā)展的方向。將發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速器控制系統(tǒng),集成為動(dòng)力
22、傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制;將制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)、牽引力控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)綜合在一起進(jìn)行制動(dòng)控制;通過中央底盤控制器,將制動(dòng)、懸架、轉(zhuǎn)向、動(dòng)力傳動(dòng)等控制系統(tǒng)通過總線進(jìn)行連接,控制器通過復(fù)雜的控制運(yùn)算,將車輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤控制系統(tǒng)。 2智能化 汽車智能化相關(guān)的技術(shù)問題已受到汽車制造商的高度重視。如依賴于電子技術(shù)的“自動(dòng)駕駛儀”的構(gòu)想、與電子、衛(wèi)星定位等多個(gè)交叉學(xué)科相結(jié)合的智能交通系統(tǒng)(ITS)的開發(fā)等。根據(jù)駕駛員提供的目標(biāo)資料,向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對(duì)集中處的最佳行駛路線。從全球定位衛(wèi)星獲取沿途天氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況,自動(dòng)篩選 出最佳
23、行車路線。智能化傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,加快了汽車的智能化進(jìn)程。 3速度化隨著電控器件在汽車上越來越多的應(yīng)用,車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要。以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是十分必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及低成本是對(duì)汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。七、結(jié)論 隨著汽車電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,遠(yuǎn)程通信和信息系統(tǒng)越來越多地進(jìn)入汽車,為人們提供通信、遠(yuǎn)程故障診斷、電子收費(fèi)、交通信息、路線選擇等服務(wù)。根據(jù)Telmatics研究集團(tuán)的定義,遠(yuǎn)程通信與信息化汽車必須具備三種能力,即雙向通信能力、定位能力以及具有與其它汽車電子系統(tǒng)通信接口的控制單元。除此之外,遠(yuǎn)程通
24、信與信息化汽車還可能具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障診斷、自動(dòng)碰撞通知、藍(lán)牙通信、用戶語音接口、導(dǎo)航等功能。車載遠(yuǎn)程通信與信息系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)力遠(yuǎn)程通信與信息系統(tǒng)涉及多個(gè)行業(yè),如計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、通信、消費(fèi)電子、汽車以及一些服務(wù)性行業(yè)(如旅行、天氣與交通信息、娛樂、因特網(wǎng)及定位服務(wù)等),它的應(yīng)用程度依賴于相關(guān)技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同發(fā)展。雖然現(xiàn)在已經(jīng)有一些相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施投入使用,但距離實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信與信息系統(tǒng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)還有相當(dāng)?shù)牟罹?。目?有三種力量可能推動(dòng)遠(yuǎn)程通信與信息系統(tǒng)市場(chǎng)的迅速發(fā)展。一是大公司的發(fā)展規(guī)劃;二是相關(guān)行業(yè)的發(fā)展;三是政府法規(guī)。大公司是汽車工業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)力量,它們的發(fā)展規(guī)劃對(duì)新市場(chǎng)的形成與發(fā)展有
25、著舉足輕重的影響。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)往提高控制精度、控制范圍、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面發(fā)展。隨著技術(shù)和管理的進(jìn)步及檢測(cè)設(shè)備智能化,人們已能依靠各種先進(jìn)的儀器設(shè)備,對(duì)汽車進(jìn)行不解體檢測(cè)診斷,而且安全、迅速、準(zhǔn)確。今后汽車檢測(cè)應(yīng)實(shí)現(xiàn)真正的局域網(wǎng)絡(luò)化,做到信息資源共享,汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是伴隨著汽車技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。在不遠(yuǎn)的未來,隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步,汽車也將步入多媒體時(shí)代,利用 windows 操作系統(tǒng)開發(fā)的車載計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng),具有信息處理、通訊、導(dǎo)航、防盜、語言識(shí)別、圖像顯示和娛樂等功能??梢灶A(yù)見到的將來,汽車裝置自動(dòng)導(dǎo)航和輔助駕駛系統(tǒng),駕駛員可把行車
26、的目的地輸入到汽車電腦中,汽車就會(huì)沿著最佳行車路線行駛到達(dá)目的地。人們可以通過語言識(shí)別系統(tǒng)操縱著車內(nèi)的各種設(shè)施,一邊駕駛著汽車,一邊欣賞著音樂電視,還可上網(wǎng)預(yù)定飯桌、機(jī)票等。據(jù)統(tǒng)計(jì),從1989年至2000年,平均每輛車上電子裝置在整個(gè)汽車制造成本中所占的比例由16增至23以上。一些豪華轎車上,使用單片微型計(jì)算機(jī)的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到48個(gè),電子產(chǎn)品占到整車成本的50以上,目前電子技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到汽車所有的系統(tǒng),車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展已成為衡量現(xiàn)代汽車發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 參考文獻(xiàn)【1】李勇汽車單片機(jī)與車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 電子工業(yè)出版社, 2011.8第一版【2】付百學(xué)汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社,2
27、012.3版【3】劉春暉、劉寶君 汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)詳解 機(jī)械工業(yè)出版社,2013.1版附錄: 汽車多路傳輸系統(tǒng)的介紹1、 汽車多路傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 多路傳輸網(wǎng)絡(luò)是基于一個(gè)帶有中央控制單元和20多個(gè)模塊的通信網(wǎng)絡(luò)。圍繞整個(gè)車輛,多路傳輸系統(tǒng)只有2根電纜,一根是能同時(shí)傳送所有信號(hào)的數(shù)據(jù)總線,另一根是能量電纜,用以傳送為操縱不同功能所需的電能。信號(hào)或指令以數(shù)字信號(hào)的形式通過電纜,經(jīng)過數(shù)據(jù)總線,實(shí)現(xiàn)串行的多路傳輸,組成汽車電子網(wǎng)絡(luò)。1、 汽車電子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)關(guān) 汽車內(nèi)微機(jī)網(wǎng)絡(luò)一般采用總線型結(jié)構(gòu),這樣既可以使布線簡(jiǎn)單、工作可靠性提高,游客以使各種不同的控制模塊之間交換信息,達(dá)到資源共享的目的。由于
28、汽車各控制系統(tǒng)模塊之間交換數(shù)據(jù)時(shí)的速率不同,因此必須通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)互聯(lián),使不同通信協(xié)議版本之間能進(jìn)行信息交換和資源共享。實(shí)際上網(wǎng)關(guān)就是具備不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間信息轉(zhuǎn)換能力的單片微機(jī)。2、 汽車的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 目前汽車上存在多種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),為了方便研究和設(shè)計(jì)應(yīng)用,SAE車輛網(wǎng)絡(luò)委員會(huì)講汽車多路傳輸系統(tǒng)劃分為A、B、C三級(jí)。 A級(jí)(低速,負(fù)荷控制):用于對(duì)速度和響應(yīng)時(shí)間要求低的電力負(fù)荷控制,如電動(dòng)門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制,其目的是減少導(dǎo)線的數(shù)量。數(shù)據(jù)傳輸位速率只有110kbit/s。 B級(jí)(數(shù)據(jù)通信):用于節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳送,以減少多余的傳感器和別的系統(tǒng)元素。一般用于信息共享和子系統(tǒng)間的相互作用,如車輛電子信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等。位速率一般為10100kbit/s。 C級(jí)(高速通信):用于分布式高速實(shí)時(shí)控制的多路傳輸網(wǎng),最高位速率可達(dá)1Mbit/s,主要用于懸架控制、牽引控制、先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制、ABS等。2、 汽車多路傳輸網(wǎng)絡(luò)總線標(biāo)準(zhǔn) 多路傳輸系統(tǒng)一般通過單線、雙絞線或光纖來實(shí)現(xiàn)。其總線主要有CAN、LAN級(jí)光纖系統(tǒng)。1、 CAN總線 CAN總線是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的通信網(wǎng)絡(luò)。多路傳輸?shù)募夹g(shù)核心是串行總線。CAN總線特點(diǎn)如下:(1) 廢除傳統(tǒng)的站地址編碼,代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼,可以多主方式工作;(2) 采用非破壞性仲裁技術(shù),當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同
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