第四章常用車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1、第一節(jié) CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)第二節(jié) LIN總線系統(tǒng)第三節(jié) MOST總線系統(tǒng)第四節(jié) 車載藍牙系統(tǒng)第五節(jié) VAN總線系統(tǒng)第六節(jié) LAN總線系統(tǒng)學(xué)習(xí)要求： 掌握CAN總線系統(tǒng)的組成和數(shù)據(jù)傳輸方式，熟悉CAN總線的數(shù)據(jù)類型，熟悉高速和低速CAN總線。掌握LIN總線的組成和數(shù)據(jù)傳輸方式。熟悉MOST總線的組成，了解MOST總線在汽車上的應(yīng)用。熟悉藍牙技術(shù)的特點和車載藍牙系統(tǒng)的組成與原理，了解藍牙技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。熟悉VAN總線系統(tǒng)的組成和特點以及其在汽車上的應(yīng)用。熟悉LAN總線的特點和結(jié)構(gòu)。了解LAN總線的傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議和在汽車上的應(yīng)用。 第一節(jié)第一節(jié) CAN CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)一、

2、一、CANCAN總線概述總線概述 CAN是控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network）的簡稱。 最初是德國博士（Bosch）公司為汽車的監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設(shè)計的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。這種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議在應(yīng)用上由于可采用雙絞線、同軸電纜和光導(dǎo)纖維作為通訊介質(zhì)，因此又稱“控制器局域網(wǎng)總線”，常用CAN-BUS（Controller Area Network-BUS），即CAN總線表示。 CAN是一種開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)比較成熟，控制的芯片已經(jīng)商品化，性價比高，特別適用于分布式測控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。CAN總線的概念和特征 （1）多主工作方式：網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點

3、（電控單元）均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無需節(jié)點地址等節(jié)點信息。 （2）數(shù)據(jù)的標(biāo)識符和優(yōu)先權(quán)：標(biāo)識符是各節(jié)點發(fā)送不同報文中的特定信息，標(biāo)明所發(fā)數(shù)據(jù)的“身份”和優(yōu)先權(quán)，標(biāo)識符的二進制數(shù)越小，優(yōu)先權(quán)越高。如發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和車速信號的標(biāo)識符是不同的，發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號的二進制數(shù)小，優(yōu)先權(quán)高。高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)優(yōu)先發(fā)送，低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)后發(fā)送。高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)最多可在134us內(nèi)得到發(fā)送。 （3）CAN采用非破壞性總線性仲裁技術(shù)：當(dāng)多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間

4、。尤其是在網(wǎng)絡(luò)負載很重的情況下也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況。 （4）報文：CAN總線上的報文以不同報文幀格式發(fā)送，但長度受到限制。當(dāng)總線空閑時，任何一個網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點都可以發(fā)送報文。 （5）信息路由：各節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)信息是以廣播形式在CAN總線上發(fā)布，數(shù)據(jù)信息中不含站地址，由接收節(jié)點根據(jù)報文的標(biāo)識符判斷是否接收這幀信息，有用接受，無用不處理。因此CAN系統(tǒng)擴展時，不用對任何節(jié)點的軟件和硬件作改變，可以直接在CAN總線上增加節(jié)點。 （6）遠程數(shù)據(jù)請求：需要數(shù)據(jù)的節(jié)點可以通過發(fā)送遠程幀，請求另一節(jié)點發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)。回應(yīng)節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)幀與請求數(shù)據(jù)的遠程幀有相同的標(biāo)識符命名。 （7）仲裁：只要總線空閑，任何節(jié)點

5、都可以向總線發(fā)送報文。如果有兩個或兩個以上的節(jié)點同時發(fā)送報文，就會引起總線訪問碰撞。通過使用標(biāo)識符的逐位仲裁可以解決碰撞。仲裁的機制確保了報文和時間均不損失。當(dāng)具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀和遠程幀同時發(fā)送時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠程幀。 在仲裁期間，每一個發(fā)送器都對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進行比較。如果電平相同，則這個單元可以繼續(xù)發(fā)送，如果發(fā)送的是“隱性”電平而監(jiān)視到的是“顯性”電平，那么這個單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。 （8）總線狀態(tài)：總線有“顯性”和“隱性”兩個狀態(tài)，“顯性”對應(yīng)邏輯“0”，“隱性”對應(yīng)邏輯“1”。總線上不是“0”，就是“1”。 （9）故障界定： CAN節(jié)點能區(qū)分瞬時擾動引

6、起的故障和永久性故障。故障節(jié)點會被關(guān)閉。 （10）應(yīng)答：接收節(jié)點對正確接收的報文給出正確應(yīng)答，對錯誤的報文進行錯誤應(yīng)答，使發(fā)送節(jié)點重新發(fā)送。 （11）通信距離：CAN在低速率5Kbps時，通信距離可達10公里；在高速率1Mbps時通信距離可達40米。 （12）節(jié)點數(shù)：CAN總線是同時可以連按許多單元的網(wǎng)絡(luò)。從理論上講，可以連接的節(jié)點數(shù)是無限的；但實際可以連接的單元數(shù)將受總線延遲時間與電負荷的限制。當(dāng)降低通信速度時，可以連接較多的單元；當(dāng)提高通信速度時，可以連接的單元數(shù)量將減少。CAN上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達110個。 （13）通信介質(zhì)：CAN的通信介質(zhì)可為雙鉸線、同軸電纜或光

7、纖，選擇靈活。 （14）CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響。 （15）采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低；每幀信息都有CRC效驗及其他檢錯措施，保證數(shù)據(jù)出錯率極低。二、 CAN總線系統(tǒng)的組成 CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)由電控單元ECU、傳輸介質(zhì)雙絞線和終端電阻組成，如圖4-1所示。 圖4-l CAN總線組成 1電控單元ECU CAN總線連接的電控單元ECU又稱CAN總線上的節(jié)點。理論上CAN總線可以連接無窮多個節(jié)點，實際上受線路越長、傳輸速率越低的限制，實際可連接幾十個節(jié)點。 CAN總線上的每個電控單元ECU獨立完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換和測控任務(wù)，如發(fā)動機電

8、控單元ECU、自動變速器電控單元ECU、ABS電控單元ECU等。CAN總線上的電控單元ECU與非網(wǎng)絡(luò)電控單元ECU不同，非網(wǎng)絡(luò)電控單元ECU不需要對外進行數(shù)據(jù)交換；而網(wǎng)絡(luò)上的電控單元ECU之間需要數(shù)據(jù)交換，例如發(fā)動機電控單元ECU中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)除了控制發(fā)動機的工況需要外，還需要經(jīng)CAN總線傳輸給自動變速器電控單元ECU，供自動變速器自動換擋控制使用；反過來，自動變速器的換擋信號也要經(jīng)CAN總線傳輸給電控單元ECU，使發(fā)動機的工況適合自動變速器的換擋要求。 圖4-2是CAN總線電控單元的原理圖，CAN總線電控單元由輸入電路、輸出電路、單片機、CAN控制器、光電隔離電路、CAN控制器收發(fā)器組成

9、，分述如下。 圖4-2 CAN總線電控單元原理圖 （1）輸入電路 輸入電路用來接收來自傳感器和控制開關(guān)的輸入信號，并將輸入信號轉(zhuǎn)換為單片機可接收的數(shù)字信號。如果輸入信號是模擬信號，那么輸入電路里還含有模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路（A/D轉(zhuǎn)換），將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號。如冷卻液溫度傳感器的信號是模擬信號，需經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。（2）輸出電路 輸出電路將單片機輸出的控制信號轉(zhuǎn)換能驅(qū)動執(zhí)行器的功率信號，因此輸出電路包括放大驅(qū)動電路。因為大部分執(zhí)行器是模擬執(zhí)行器，所以首先要將單片機輸出的數(shù)字信號經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路（D/A轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換為模擬信號。（3）單片機單片機在工業(yè)控制技術(shù)中也常稱為微控制器。目前，汽車電

10、控單元使用的單片機是汽車專用增強型單片機，是針對汽車較為復(fù)雜的震動、高溫、低溫和惡劣的電磁環(huán)境而設(shè)計的。有的汽車單片機芯片內(nèi)已包含A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和其他專用電路，有的甚至將CAN控制器也合成在一起。 （4）CAN控制器 獨立的CAN控制器是基于單片機控制的、專用于執(zhí)行CAN總線通信協(xié)議的獨立數(shù)字集成電路芯片。也有將單片機與CAN控制器合成的芯片也稱為CAN控制器。 圖4-3是一獨立的CAN控制器的原理圖，主要有以下幾部分組成。圖4-3 CAN控制器原理圖 接口管理邏輯電路：解釋來自CPU的命令，控制內(nèi)部尋址，向CPU提供中斷信息和狀態(tài)信息。管理發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。 發(fā)送緩沖器：儲存并緩沖發(fā)送

11、到CAN總線上的完整報文。 驗收過濾器：將接收到的標(biāo)識符和內(nèi)設(shè)寄存器中的內(nèi)容進行比較，以決定是否接收整個報文。如果比較的結(jié)果為真，則報文被采用。 接收緩沖器：儲存和緩沖從驗收過濾器向CPU傳送的報文。 CAN核心模塊：按CAN通信協(xié)議，控制發(fā)送緩沖器和CAN總線之間的數(shù)據(jù)流，對CAN總線上的信號進行仲裁、填充、錯誤檢測和錯誤處理等功能。 （5）光電隔離電路 光電隔離電路以光為媒介傳送信號，對輸入和輸出電路進行電氣隔離，因而能有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，有響應(yīng)速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等好處。 （6）CAN收發(fā)器 CAN收發(fā)器由CAN接收器、CAN發(fā)送器和差分轉(zhuǎn)換處理電路組成。圖

12、4-4為CAN收發(fā)器轉(zhuǎn)換信號的示意圖。 單片機的數(shù)據(jù)信號為用正邏輯信號，經(jīng)CAN發(fā)送器中的差分放大器轉(zhuǎn)換為雙向的差分信號傳送到總線上。差分信號以負邏輯信號形式表示數(shù)據(jù)。 以高速CAN總線為例，當(dāng)單向脈沖信號為“0”，并且代表邏輯“0” 時，差分信號的高電平信號用CAN-H表示，電壓為3.5V；低電平信號用CAN-L表示，電壓為1.5V；差分電壓為2V， 此時總線的狀態(tài)為“顯性位”，“顯性位”代表邏輯“0”。 當(dāng)單向脈沖信號為“1”時，并且代表邏輯“1” 時，差分信號的高電平信號和低電平信號均為2.5V；差分電壓為0V，此時總線的狀態(tài)為 “隱性位”，“隱性位”代表邏輯“1”。 CAN-H信號和C

13、AN-L信號分別輸出到CAN總線上，即雙絞線上。接高電平信號的線對應(yīng)稱CAN-H線，接低電平信號的線對應(yīng)稱CAN-L線。 CAN接收器是差分式接受放大器，可將CAN總線上雙向的差分信號轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗虻拿}沖信號。CAN收發(fā)器在不發(fā)送信號時就處于接受狀態(tài)。 CAN總線在任意時刻只能處于一種狀態(tài)，要么是“隱性位”，要么是“顯性位”。 圖4-4 CAN收發(fā)器轉(zhuǎn)換信號示意圖圖4-5 用示波器在CAN總線測得的電壓波形 2CAN數(shù)據(jù)傳輸線 汽車上CAN數(shù)據(jù)傳輸線大都是雙絞線，分為CAN高電平數(shù)據(jù)線和低電平數(shù)據(jù)線，即CAN-H線和CAN-L線，這種結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)能夠同時讀寫總線。雙絞線具有較強的抗干擾能力。 3CA

14、N終端電阻 CAN兩端都接一個120的電阻器，即連接在雙絞線的兩端，終端電阻可防止信號在傳輸線終端被反射并以回波的形式返回，影響數(shù)據(jù)的正確傳送。三、三、CANCAN總線的數(shù)據(jù)傳輸總線的數(shù)據(jù)傳輸 1. CAN總線的廣播式傳輸 CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸像一個電話會議，如圖4-8所示。一個電話用戶（電控單元）將數(shù)據(jù)“講入”網(wǎng)絡(luò)中，其他用戶通過網(wǎng)絡(luò)“接聽”這個數(shù)據(jù)，對于這個數(shù)據(jù)感興趣的電控單元就會利用數(shù)據(jù)，而其他控制單元則選擇忽略。在該網(wǎng)絡(luò)中，任一控制單元都既可發(fā)送數(shù)據(jù)，又可接收數(shù)據(jù)。 CAN總線與其它通信網(wǎng)的不同之處是報文傳送中不包含目標(biāo)地址，它是以全網(wǎng)廣播為基礎(chǔ)，各接收站根據(jù)報文中反映數(shù)據(jù)性質(zhì)的標(biāo)識符

15、過濾報文，該收的收下，不該收的棄而不用。其好處是可在線上網(wǎng)下網(wǎng)、即插即用和多站接收。 圖4-6 CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸示意圖2.CAN總線系統(tǒng)防干擾措施及原理汽車在使用過程中，電火花、電磁線圈開關(guān)、移動電話和發(fā)送站、電焊機等電磁設(shè)備發(fā)出的電磁波都會影響或破壞CAN的數(shù)據(jù)傳送。為了防止數(shù)據(jù)在傳送時受到干擾，CAN總線采用較多的防干擾措施。 （1）雙絞線的抗外電磁干擾作用 圖4-6所示為雙絞線抗外電磁干擾原理圖。圖中上為雙平行線易受電磁波干擾的示意圖，根據(jù)電磁感應(yīng)定律和右手定則，雙平行線和兩端的通信設(shè)備構(gòu)成一個空間閉合回路和導(dǎo)線閉合回路，穿過雙平行線的磁感應(yīng)線可在回路中形成方向一致的干擾性感應(yīng)電流，

16、對有用信號形成干擾。 圖中下為雙絞線抗電磁波干擾的示意圖，雙絞線與兩端的通信設(shè)備雖然構(gòu)成一個大的導(dǎo)線閉合回路，但由于雙絞線是雙線扭絞而成，在空間上構(gòu)成一個一個的小閉合回路，穿過雙絞線的磁感應(yīng)線在相鄰的兩個“絞孔”的空間上雖然感應(yīng)電動勢方向相同，但在同一根導(dǎo)線上的感應(yīng)電動勢方向方卻是相反的，因此，起著抵消的作用。 圖4-7 雙絞線抗外電磁干擾原理圖 (2) 差分信號和差分式接收器的抗干擾作用 CAN發(fā)送器發(fā)送的數(shù)據(jù)信號是差分信號，CAN接收器是差分式接收器，它們的結(jié)合起著很好的抗干擾作用。圖4-8是差分信號和差分式接收器的抗干擾示意圖。為了方便說明，以分立元件組成的差分放大電路為例（集成電路的原

17、理相同）。圖4-8 差分信號和差分式接收器的抗干擾示意圖 圖中差分放大電路由NPN型三極管VT1 、VT2，集電極電阻RC1、RC2，基極電阻RB1、RB2，發(fā)射極電阻RE1、RE2 組成。受干擾的雙向差分信號從差分放大電路左端輸入，由于一級放大具有反向作用，所以將高電平信號輸入差分放大電路的下端，將低電平信號輸入差分放大電路的上端。輸入信號電壓uiuiHuiL，當(dāng)受電磁干擾時，高電平信號和低電平信號的電位同時變化（輸入信號的電位差ui不變），經(jīng)差分放大電路放大，輸出電壓uo1和uo2也同時變化，結(jié)果使輸出信號電壓uouo1uo2不變，使輸出的單向脈沖信號與不受電磁干擾的信號相同，達到抗干擾的

18、目的。 由于CAN總線上的數(shù)字信號是10101（負邏輯），差分放大電路輸出的單向脈沖信號是01010，與CAN總線上的數(shù)字信號邏輯關(guān)系相反，所以要經(jīng)反相器反相，才能得到與CAN總線邏輯關(guān)系一致的數(shù)據(jù)信號10101（正邏輯）。 (3) 其他防干擾措施：除以上防干擾措施外，還有光電隔離電路和軟件處理等措施。 四、CAN總線的數(shù)據(jù)類型 CAN總線所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)又稱為報文，是按一幀一幀的傳送，每幀數(shù)據(jù)有一組二進制數(shù)或數(shù)字脈沖組成，這組二進制數(shù)按功能又分為一段一段的，每一段稱為幀的域或場。 CAN總線所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀和過載幀4種類型。 CAN的幀有兩種不同的幀格式，不同之處為識別符的長

19、度不同：具有11位識別符的幀稱之為標(biāo)準(zhǔn)幀；而含有29位識別符的幀為擴展幀。CAN報文有以下4個不同的幀類型： 1數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀的功能是將數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳到接收器。數(shù)據(jù)幀由開始域、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、安全域、應(yīng)答域、結(jié)束域7個不同的域組成，如圖4-9所示。圖4-9 數(shù)據(jù)幀的組成 (1)開始域 標(biāo)志數(shù)據(jù)幀的起始，僅由一個“顯性”（即0）位組成，帶有約5V的電壓的l位被送入CAN高位傳輸線，帶有約0V電壓的1位被送入CAN低速傳輸線。開始域由控制芯片完成。 (2)仲裁域 仲裁域包括標(biāo)識符和遠程發(fā)送請求位（RTR）。識別符代表數(shù)據(jù)的優(yōu)先權(quán)，標(biāo)準(zhǔn)格式下標(biāo)識符的長度為1l位，這些位按ID.10ID.O的

20、順序發(fā)送，最低位是ID.O。7個高位(ID.10ID.4)必須不能全是“隱性”。在標(biāo)準(zhǔn)幀里，識別符后是遠程發(fā)送請求位（RTR），該位若為“顯性”（即0），代表發(fā)送的信息是數(shù)據(jù)；若為“隱性”（即1）代表發(fā)送的信息是數(shù)據(jù)請求。 只要總線空閑，各控制單元均可向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，如果各個控制單元要同時發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，那么系統(tǒng)必須決定哪一個控制單元先進行發(fā)送。系統(tǒng)規(guī)定具有最高優(yōu)先權(quán)的數(shù)據(jù)先發(fā)送，標(biāo)識符的二進制值越小，其優(yōu)先權(quán)就越高。不同數(shù)據(jù)的優(yōu)先權(quán)根據(jù)數(shù)據(jù)的重要性和緊迫性等因素由人為編程時確定。例如，發(fā)動機電控單元、ABS電控單元和自動變速器電控單元相比較，制動信號的優(yōu)先權(quán)最高，三者仲裁域的標(biāo)識符如下： 0

21、10 1000 0000 (發(fā)動機電控單元標(biāo)識符) 001 1010 0000 (ABS電控單元標(biāo)識符) 100 0100 0000 (自動變速器電控單元標(biāo)識符) 可以看出，ABS電控單元的標(biāo)識符數(shù)值設(shè)定的最小，優(yōu)先權(quán)最高；自動變速器電控單元標(biāo)識符數(shù)值最大，優(yōu)先權(quán)最低；發(fā)動機電控單元標(biāo)識符數(shù)值居中。當(dāng)以上三個電控單元同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)就先發(fā)送ABS電控單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，此時，發(fā)動機電控單元和自動變速器電控單元轉(zhuǎn)化為接收器接收數(shù)據(jù)?？偩€一旦空閑，系統(tǒng)會發(fā)送其他電控單元的數(shù)據(jù)。 (3)控制域 控制域由6個位組成，其中4位是數(shù)據(jù)長度代碼，即數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)量，另兩位作為擴展用的保留位。所發(fā)送的保留

22、位必須“顯性”。控制域供接收器檢查是否已經(jīng)接收到所傳來的所有信息。接收器接收和認可所有由“顯性”和“隱性”的任意組合在一起的位。 數(shù)據(jù)長度代碼為如表4-1所示，表中DLC3DLCO代表數(shù)據(jù)長度代碼的位，DLCO是最低位，DLC3是最高位。數(shù)據(jù)長度代碼最大為8，表示數(shù)據(jù)幀允許的數(shù)據(jù)長度為08字節(jié)。 表中“0”為“顯性”，“1” 為“隱性”。表4-1 數(shù)據(jù)長度的表示 (4)數(shù)據(jù)域 數(shù)據(jù)域由數(shù)據(jù)幀發(fā)送的數(shù)據(jù)組成，可以為O8個字節(jié)，每字節(jié)包含了8個位，所以數(shù)據(jù)幀最大為64個位。數(shù)據(jù)域是如何表示數(shù)據(jù)的呢？例如，要表達節(jié)氣門開度信號，假如把節(jié)氣門的開度按最大開度的百分數(shù)表示，每百分之十為一個等級，那么節(jié)氣

23、門開度信號在數(shù)據(jù)域的代碼如表4-2所示，“0”表示節(jié)氣門關(guān)閉，發(fā)動機處于怠速狀態(tài)，“100”表示節(jié)氣門全開，發(fā)動機處于全負荷狀態(tài)。表4-2 4個位表示的節(jié)氣門開度 (5)安全域 安全域用來檢測傳遞數(shù)據(jù)中的錯誤。CAN系統(tǒng)用于電噪聲很大的環(huán)境，這個環(huán)境中的數(shù)據(jù)最容易丟失或破壞。CAN協(xié)議提供了5種錯誤檢測和修正的方法，因此如果數(shù)據(jù)被破壞，它能夠檢測出來，而且網(wǎng)絡(luò)中的所有的電控單元都會忽略這個數(shù)據(jù)。這5種錯誤檢測類型分別為位錯誤、填充錯誤、校驗( CRC)錯誤、形式錯誤、應(yīng)答錯誤。 位錯誤：各控制單元在發(fā)送位的同進時也對總線進行監(jiān)視。如果所發(fā)送的位值與所監(jiān)視的位值不相符合，則在此位時間里檢測到一個

24、位錯誤。 填充錯誤：如果在使用位填充法進行編碼的信息中，出現(xiàn)了第6個連續(xù)相同的位電平時，將檢測到一個填充錯誤。 校驗錯誤：校驗序列包括發(fā)送器的校驗計算結(jié)果，接收器計算校驗的方法與發(fā)送器相同。如果接收器的計算結(jié)果與接收到校驗序列的結(jié)果不相符，則檢測到一個校驗錯誤。 形式錯誤：當(dāng)一個同定形式的域含有1個或多個非法位，則檢測到一個形式錯誤。 應(yīng)答錯誤：只要在應(yīng)答間隙期間所監(jiān)視的位不為“顯性”，則發(fā)送器會檢測到一個應(yīng)答錯誤。 (6)應(yīng)答域 應(yīng)答域用來反映接收器通知發(fā)送器是否已經(jīng)正確接收到數(shù)據(jù)。當(dāng)接收器正確地接收到有效的數(shù)據(jù)，接收器就會在應(yīng)答間隙期間內(nèi)向發(fā)送器發(fā)送一“顯性”位以應(yīng)答，而應(yīng)答界定符始終是“

25、隱性”位。 如果檢查到錯誤，接收器立即通知發(fā)送器，發(fā)送器然后再發(fā)送一次數(shù)據(jù)，直到該數(shù)據(jù)被準(zhǔn)確接收為止，但從檢測到錯誤到下一數(shù)據(jù)的傳送開始為止，發(fā)送時間最多為29個位的時間。 應(yīng)答域長度為2個位，包含應(yīng)答間隙和應(yīng)答界定符，常態(tài)下發(fā)送兩個“隱性”位。 (7)結(jié)束域 結(jié)束域標(biāo)志著數(shù)據(jù)報告結(jié)束，由7個“隱性”位組成。這是顯示錯誤并重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)的最后一次機會。2遠程幀 CAN總線上電控單元的數(shù)據(jù)發(fā)布，有兩種基本形式。 第一種形式是按設(shè)定或需要主動發(fā)布，例如制動信號，當(dāng)踩剎車時ABS電控單元就會主動發(fā)布，發(fā)動機電控單元接受后就會立即調(diào)控發(fā)動機轉(zhuǎn)速由高速降為低速。 第二種形式是受請求后發(fā)布，例如A電控單元需

26、要B電控單元的數(shù)據(jù)，A電控單元先發(fā)布請求信號，這個請求信號的數(shù)據(jù)形式就是遠程幀。CAN總線上的所有電控單元都可接受到這個遠程幀，并對遠程幀中的標(biāo)識符進行識別，需要則接受，不需要則不處理。在對各電控單元編程時，已設(shè)定B電控單元接受這個遠程幀，并隨即發(fā)布A電控單元所需要的數(shù)據(jù)。例如，自動變速器在自動換擋決策前，根據(jù)程序要求需要發(fā)動機的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，以便確定最佳換擋工況，那么自動變速器電控單元要先發(fā)布遠程幀，請求發(fā)動機電控單元發(fā)布發(fā)動機的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，發(fā)動機電控單元收到這個遠程幀的請求后，隨即發(fā)布發(fā)動機的即時轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，自動變速器電控單元收到發(fā)動機的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)后，再決定是否換擋或等待發(fā)動機的轉(zhuǎn)速達到一定數(shù)值后再

27、換擋。 遠程幀由開始域、仲裁域、控制域、安全域、應(yīng)答域和結(jié)束域6個不同的域組成。與數(shù)據(jù)幀相反，遠程幀的遠程發(fā)送請求位（RTR位）是“隱性”的（即邏輯“1”）。它沒有數(shù)據(jù)域，數(shù)據(jù)長度代碼的數(shù)值是不受制約的（可以標(biāo)注為容許范圍內(nèi)08的任何數(shù)值）。其余域功能同數(shù)據(jù)幀。 3錯誤幀 任何電控單元檢測到總線錯誤就發(fā)出錯誤幀。錯誤幀的功能是對所發(fā)送的數(shù)據(jù)進行錯誤檢測、錯誤標(biāo)定及錯誤自檢。錯誤幀由兩個不同的域組成，第一個域為不同控制單元提供錯誤標(biāo)志的疊加，第二個域是錯誤界定符。 (1)錯誤標(biāo)志 有兩種形式的錯誤標(biāo)志： 主動錯誤標(biāo)志，它由六個連續(xù)顯性位組成。 被動錯誤標(biāo)志，它由六個連續(xù)隱性位組成，它可由其它CA

28、N控制器的顯性位改寫。 (2)錯誤界定 錯誤界定符由8個隱性位組成。傳送了錯誤標(biāo)志以后，每一節(jié)點就發(fā)送一個隱性位，并一直監(jiān)視總線直到檢測出一個隱性位為止。然后就開始發(fā)送其余7個隱性位。 錯誤標(biāo)志包括主動錯誤標(biāo)志和被動錯誤標(biāo)志兩種形式。 檢測到錯誤條件的“錯誤主動”控制單元通過發(fā)送主動錯誤標(biāo)志以指示錯誤。 4過載幀 過載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠程幀）之間提供一附加的延時。接收器在電路尚未準(zhǔn)備好或在間歇域期間檢測到一個“顯性”位時，會發(fā)送過載幀，以延遲數(shù)據(jù)的傳送。過載幀包括過載標(biāo)志和過載界定符兩個域。 5幀間空間 數(shù)據(jù)幀或遠程幀與其前面幀的隔離是通過幀間空間實現(xiàn)的，無論其前面的幀為何類型

29、。 所不同的是過載幀與錯誤幀之前沒有幀間空間，多個過載幀之間也不是由幀間空間隔離的。 幀間空間包括間歇域和總線空閑的域。 總線空閑域的長度是任意的。只要總線被認定為空閑，等待發(fā)送信息的控制單元就會訪問總線。五、電控單元數(shù)據(jù)的收發(fā) 除了命令和請求信息外，汽車的一些基本狀態(tài)信息（如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車輪轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度等）是大部分控制單元必須獲取的數(shù)據(jù)，控制單元采用廣播式向總線發(fā)送。如果在同一時刻所有控制單元都向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，將發(fā)生總線數(shù)據(jù)沖突，此時，CAN協(xié)議用標(biāo)識符識別數(shù)據(jù)優(yōu)先權(quán)的總線仲裁。表4-3所示為某種汽車電控單元產(chǎn)生及發(fā)送的數(shù)據(jù)類型和信息共享的關(guān)系。表4-3 汽車各電控單元產(chǎn)生及發(fā)送的數(shù)據(jù)類

30、型 六、高速和低速CAN總線 CAN總線按數(shù)據(jù)傳輸速度分為為兩種，高速CAN總線和低速CAN總線。 高速CAN總線適用于速率為250 Kbit/s到1 Mbit/s，協(xié)議誕生之日起就存在。 低速CAN總線產(chǎn)生較晚，速率不超過125 Kbit/s。主要具有容錯功能，因此其協(xié)議在硬件和軟件上有所改進。 1.高速CAN總線 （1）高速CAN總線的信號高速CAN總線的差分電壓信號如圖4-10所示。CAN-H線上傳送的信號和CAN-L線上傳送信號的相位正好是相反的。電壓水平的數(shù)值如圖中所示，是標(biāo)準(zhǔn)化的。圖4-10 高速CAN總線上的差分信號 （2）高速CAN總線上節(jié)點的收發(fā)器 高速CAN總線上節(jié)點的收發(fā)

31、器如圖4-11所示，其接收器為單一的差分放大器，電路簡單，如果出現(xiàn)故障，即時中斷通信，沒有容錯功能和診斷電路。 收發(fā)器判斷高速CAN總線的電平及邏輯信號見表4-4。表4-4收發(fā)器判斷高速CAN總線的電平及邏輯信號 圖4-11 高速CAN總線上節(jié)點的收發(fā)器 以下7種情況中，只有兩種情況在物理層容錯范圍內(nèi)，其他幾種情況，網(wǎng)絡(luò)是不能運行的，并且各個電控單元之間也不可以實現(xiàn)通信： CAN-H線與地線短路，無法運行； CAN-H線與電源正極短路時，CAN-L線在物理層容錯范圍內(nèi)，差分放大器可以接受并放大信號，但數(shù)值變低，可以降級運行； CAN-L線與地線短路時，CANH線在物理層容錯范圍內(nèi)，差分放大器可

32、以接受并放大信號，但數(shù)值變低，可以降級運行； CAN-L線與正極短路，無法運行； CAN-H線斷路，無法運行； CAN-L線斷路，無法運行； CAN-H線與CAN-L線短路，無法運行。 （3）高速CAN總線的休眠與喚醒 高速CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)物理層將網(wǎng)絡(luò)活動信息告知Rx線，Rx線喚醒CAN控制器中的協(xié)議控制器，實現(xiàn)該過程只需要CAN線路接口有持續(xù)供電即可。當(dāng)協(xié)議控制器被喚醒時，它將打斷網(wǎng)絡(luò)休眠，執(zhí)行蘇醒過程。 2.低速CAN總線 （1）低速CAN總線的信號 低速CAN總線的差分電壓信號如圖4-10所示，CAN-H線上傳送的信號和CAN-L線上傳送信號的相位雖然是相反的，但電壓水平的數(shù)值與高速C

33、AN總線的電壓有區(qū)別。圖4-12 低速CAN總線上的差分信號 圖4-13 低速CAN總線上節(jié)點的收發(fā)器 （2）低速CAN總線上節(jié)點的收發(fā)器 低速CAN總線上節(jié)點的收發(fā)器如圖4-13所示，由差分信號放大器、CAN-H線信號放大器（同相放大器）、CAN-L線信號放大器（反相放大器）和故障邏輯電路組成。 收發(fā)器判斷低速CAN總線的電平及邏輯信號見表4-5。表中將圖4-12中CAN-H線的隱性電壓0.2V約為0V，CAN-L線的隱性電壓4.8V約為5V。表4-5 收發(fā)器判斷低速CAN總線的電平及邏輯信號 故障邏輯電路判斷總線的電平數(shù)值，可以用以下容錯功能，維持數(shù)據(jù)信號傳送。 低速CAN總線正常時，由差

34、分信號放大器接受和放大總線信號，總線為雙線工作模式。 低速CAN-L線有故障（與地線或電源正極短路，斷路）時，故障邏輯電路接通CAN-H線信號放大器，使用CAN-H線信號，總線降級為單線工作模式。 低速CAN-H線有故障（與地線或電源正極短路，斷路）時，故障邏輯電路接通CAN-L線信號放大器，使用CAN-L線信號，總線降級為單線工作模式。 低速CAN-H線和CAN-L線相互短路時，故障邏輯電路將CAN-L自動切斷，接通CAN-H線信號放大器，使用CAN-H線信號，總線降級為單線工作模式。 （3）低速CAN總線的休眠與喚醒 通過低速CAN總線系統(tǒng)物理層可以實現(xiàn)對CAN總線系統(tǒng)的休眠與喚醒的管理。

35、如車輛解鎖、操作車內(nèi)電器等都可以喚醒低速CAN總線系統(tǒng)。關(guān)閉發(fā)動機、鎖住車門又可使低速CAN總線從覺醒狀態(tài)轉(zhuǎn)為休眠。第二節(jié) LIN總線系統(tǒng) 一、一、LINLIN總線概述總線概述 LIN是局域網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（Local Interconnect Network）的簡稱。LIN是用于汽車分布式電控系統(tǒng)的一種新型低成本串行通信總線，它是一種基于串行數(shù)據(jù)格式、主從結(jié)構(gòu)的單線12V的總線通信系統(tǒng)。 LIN總線的目標(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合，比如智能傳感器和主要用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信。 LIN總線是

36、CAN總線網(wǎng)絡(luò)下的子系統(tǒng)。車上各個LIN總線系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換是由控制單元通過CAN數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)的。 LIN總線正逐漸發(fā)展成為低成本的串行通信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，降低了汽車車上電子系統(tǒng)開發(fā)、生產(chǎn)、使用和維護的費用。 LIN總線屬于汽車上的A級網(wǎng)絡(luò)。 LIN總線上的數(shù)據(jù)交換是單主多從配置方式，配置靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)LIN網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)為總線型，網(wǎng)絡(luò)中只有一個主節(jié)點（主控制器或主控單元），其余均為從節(jié)點（從屬控制器或從屬控單元）。主節(jié)點控制整個網(wǎng)絡(luò)的通信，網(wǎng)絡(luò)中不存在沖突，不需要仲裁。整個網(wǎng)絡(luò)的配置信息只保護在主節(jié)點中，從節(jié)點可以自由的接入或脫離網(wǎng)絡(luò)而不會對網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點產(chǎn)生任何影響。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)不僅受標(biāo)

37、識符長度的限制，而且還受總線物理特性的限制。實際應(yīng)用中LIN網(wǎng)絡(luò)中掛接的節(jié)點數(shù)不高于16個。單線傳輸，速率最高達20kbps，LIN單線傳輸最大距離不超過40m，最大波特率受電磁干擾的限制最高達20kbps，受網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)某瑫r限制，最小為lkbps。這一速度能滿足多數(shù)智能傳感器和執(zhí)行器的通信要求。 為了實現(xiàn)CAN與LIN網(wǎng)絡(luò)之間的通信，在LIN主節(jié)點內(nèi)集成有“網(wǎng)關(guān)”電路，“網(wǎng)關(guān)”電路可將具有LIN標(biāo)志符的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CAN的標(biāo)志符，然后作為CAN數(shù)據(jù)在CAN網(wǎng)絡(luò)中傳送；反過來，“網(wǎng)關(guān)”電路又可將收到的具有CAN標(biāo)志符的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為LIN標(biāo)志符，然后作為在LIN數(shù)據(jù)在LIN網(wǎng)絡(luò)中傳送。 LIN總線具有

38、以下特征： 1單主/多從結(jié)構(gòu)，即單個主控制器/多個從屬控制器，無需總線仲裁機制。 2. 同步廣播式發(fā)送/接收方式，依靠標(biāo)志符識別數(shù)據(jù)報文，共有64個標(biāo)志符。 3. 節(jié)點數(shù)小于16個，總線可以由任意一個節(jié)點提供電源。 4基于常用的串行通信（USART/SCI）接口硬件，從節(jié)點可以由廉價的單片機開發(fā)。 5系統(tǒng)配置靈活、容易，不需要改變LIN節(jié)點上的硬件和軟件就可以在網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點。 6從屬控制器節(jié)點可以實現(xiàn)自同步。 7保證延時和信號傳輸?shù)恼_性。 8單總線數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，依靠車身公用地線實現(xiàn)信號傳輸回路。 9數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到20 kbp/s 。 10故障節(jié)點的檢測功能，數(shù)據(jù)累加和校驗及錯誤檢測功

39、能。二、LIN總線的組成 LIN總線系統(tǒng)由一個主控制器、若干從屬控制器和單根傳輸線組成。在LIN總線系統(tǒng)內(nèi)，單個的控制單元、傳感器及執(zhí)行元件都可看作LIN總線主控制單元的從控制單元。 傳感器內(nèi)集成有一個電子裝置，可將測量值變?yōu)閿?shù)字信號通過LIN總線傳送。 執(zhí)行元件都是智能型的電子或機電部件，這些部件通過LIN主控制單元發(fā)送的數(shù)字信號接受任務(wù)。LIN主控單元通過集成在的執(zhí)行元件內(nèi)的傳感器來獲知執(zhí)行元件的實際狀態(tài)，然后就進行規(guī)定狀態(tài)和實際狀態(tài)的數(shù)值比較，從而獲得相應(yīng)的控制信號數(shù)值，控制執(zhí)行元件的工作狀態(tài)。LIN總線的節(jié)點、主控制單元、從控制單元的特點如下： 1. LIN總線的節(jié)點結(jié)構(gòu) LIN總線的

40、節(jié)點結(jié)構(gòu)和總線連接如圖4-14所示，節(jié)點由兩部分組成：協(xié)議控制器和線路接口。圖4-14 LIN總線的節(jié)點結(jié)構(gòu) 1）協(xié)議控制器 LIN協(xié)議控制器可由單片機開發(fā)，利用串行異步通信接口與線路接口連接。單片機內(nèi)存LIN總線協(xié)議和相關(guān)軟件。節(jié)點的軟件和硬件不同可以形成主節(jié)點或從節(jié)點。 節(jié)點的主要功能：按串行異步通信的字符幀格式發(fā)送接收8位字節(jié)，構(gòu)成請求幀、接受響應(yīng)幀、發(fā)送幀等信號。 （2）線路接口。線路接口負責(zé)將LIN總線的信號翻譯成無干擾的Rx信號傳入LIN協(xié)議控制器，或相反地將協(xié)議控制器的發(fā)送信號進行翻譯傳入LIN總線。因此，這個部件有兩個重要作用，即翻譯和保護。在示波器上看到的LIN網(wǎng)絡(luò)線路電壓記

41、錄如圖4-15所示。圖4-15 示波器上的LIN網(wǎng)絡(luò)線路電壓記錄 3. LIN總線主控單元（主節(jié)點） 主控制單元連接在CAN數(shù)據(jù)總線上，它執(zhí)行LIN的主要功能，其主要作用： 監(jiān)控數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)傳遞的速率，發(fā)送信息標(biāo)題。 主控制單元的軟件內(nèi)己經(jīng)設(shè)定了一個周期，這個周期用于決定何時將哪些信息發(fā)送到LIN數(shù)據(jù)總線多少次。 主控制單元在LIN數(shù)據(jù)總線與CAN總線之間起“翻譯”作用，它是LIN總線系統(tǒng)中唯一與CAN數(shù)據(jù)總線相連的控制單元。 通過LIN主控制單元進行LIN系統(tǒng)自診斷。 3. LIN總線從控單元（從節(jié)點） 接收、傳遞或忽略與從主控制系統(tǒng)接收到的信息標(biāo)題相關(guān)的數(shù)據(jù)。 可以通過一個“叫醒”信號時

42、，喚醒主系統(tǒng)。 檢查對所接收數(shù)據(jù)的檢查總量。 對所發(fā)送數(shù)據(jù)的檢查總量進行計算。 同主系統(tǒng)的同步字節(jié)保持一致。 只能按照主系統(tǒng)的要求同其他子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。 圖4-16是采用LIN總線的CAN總線系統(tǒng)，輔助CAN總線系統(tǒng)的兩個LIN總線分別是空調(diào)控制LIN總線和車頂電器控制LIN總線。空調(diào)電控單元和車頂電器電控單元就是兩個LIN總線的主控單元?？照{(diào)電控單元通過單線與3個從控單元相連接，分別是主加熱器、風(fēng)機和前風(fēng)窗加熱器。車頂電器電控單元通過單線與2個從控單元相連接，分別是天窗電動機和車頂溫度傳感器。 兩個LIN總線的數(shù)據(jù)交換是由兩個主控單元經(jīng)CAN總線進行。圖4-16 采用LIN總線的CAN系

43、統(tǒng) 4.傳輸介質(zhì)： LIN總線的的傳輸介質(zhì)一般使用單獨的銅線，各節(jié)點的工作地線與車身金屬體公用地線可靠連接，構(gòu)成電路回路。在繪制LIN總線網(wǎng)絡(luò)圖時，各節(jié)點的工作地線一般沒有畫出。三、LIN總線的數(shù)據(jù)傳輸 1. LIN總線的報文幀結(jié)構(gòu) LIN總線的一個報文幀如圖4-17 所示，是由一個主機節(jié)點發(fā)送的報文頭和一個主機或從機節(jié)點發(fā)送的響應(yīng)組成。圖4-17 LIN總線報文幀結(jié)構(gòu) （1）字節(jié)場：LIN總線上的數(shù)據(jù)是以報文幀方式傳輸。LIN總線協(xié)議規(guī)定報文幀中的同步場、標(biāo)識符場、數(shù)據(jù)場、校驗和場的格式都以字節(jié)場的格式。字節(jié)場的格式就是通常異步串行通信的串行數(shù)據(jù)格式。即每個字節(jié)場的長度是lO個位，如圖4-1

44、8所示，即 l位起始位 + 8位數(shù)據(jù)位 + l位停止位。 起始位是一個“顯性”位，它標(biāo)志著字節(jié)場的開始。接著是8個數(shù)據(jù)位，首先發(fā)送最低位。停止位是一個“隱性”位，它標(biāo)志著字節(jié)場的結(jié)束。圖4-18 字節(jié)場 （2）報文頭：包括一個同步間隔場、一個同步場和一個標(biāo)識符場。 同步間隔：作為報文幀的第一個場，標(biāo)志著一個報文幀的開始。同步間隔場由主機節(jié)點發(fā)送，它使所有的從機節(jié)點與總線時鐘信號同步。 同步場：包含了時鐘的同步信息。 標(biāo)識符場：標(biāo)識符場定義了報文的內(nèi)容和長度，標(biāo)識符場由6個標(biāo)識符位和兩個奇偶校驗位組成。 （2）響應(yīng)：當(dāng)從節(jié)點（也可以是主節(jié)點自身）收到主節(jié)點的 報文頭，經(jīng)對比確認是找自己的信號后，

45、就及時發(fā)出響應(yīng)。響應(yīng)主要包括3到9個字節(jié)場組成，其中含有2、4或8個數(shù)據(jù)場和一個校驗和場。數(shù)據(jù)場的長度可變，可以選擇為2、4、8個字節(jié)。 數(shù)據(jù)場：每一個數(shù)據(jù)場的長度是10位，起始位是一個“顯性”位，代表著該數(shù)據(jù)場的開始。接著是8個數(shù)據(jù)位，首先要發(fā)送的是最低位。停止位是一個“隱性”位，代表著數(shù)據(jù)場場的結(jié)束。 校驗和場：保證了數(shù)據(jù)字節(jié)的可靠傳輸。 （3）空間間隔： 響應(yīng)間隔：報文頭和響應(yīng)之間有一個響應(yīng)間隔分隔；字節(jié)場（數(shù)據(jù)場）之間有字節(jié)間隔分隔；最小的響應(yīng)間隔和字節(jié)間隔的空間是0，這些空間的最大長度為報文幀的最大長度。 幀間隔：報文幀之間的間隔或空閑。 2. LIN總線的數(shù)據(jù)傳遞流程 LIN總線上

46、的所有節(jié)點發(fā)送信息都以同步廣播形式發(fā)送，總線上所有的節(jié)點都可以接收其他節(jié)點發(fā)出的信息。各節(jié)點是通過識別位來識別所需要的信息。 主節(jié)點起主導(dǎo)作用，主節(jié)點中的主機任務(wù)程序負責(zé)報文的進度表、發(fā)送報文頭。主節(jié)點還可發(fā)出睡眠命令使整個網(wǎng)絡(luò)進入睡眠。睡眠命令只能由主節(jié)點發(fā)出，網(wǎng)絡(luò)中任何的一個節(jié)點都可以發(fā)出喚醒信號來喚醒整個網(wǎng)絡(luò)。 從節(jié)點中的從機任務(wù)程序負責(zé)發(fā)送報文的響應(yīng)，或在需要時發(fā)出網(wǎng)絡(luò)喚醒信號。每個從節(jié)點都以一個唯一的編號代碼存在存儲器內(nèi)，相當(dāng)“身份”或“地址”。 LIN總線的數(shù)據(jù)傳遞流程是： LIN總線的主節(jié)點發(fā)送報文頭到總線上，報文頭中的標(biāo)識符中有所要找的從節(jié)點的編號代碼。LIN總線上所有節(jié)點都可

47、收到這個報文頭，但只有一個從節(jié)點的代碼與報文頭中的標(biāo)識符代碼相同，這個從節(jié)點按設(shè)定要求做出響應(yīng)，發(fā)出所采集的數(shù)據(jù)到LIN總線上，需要這個數(shù)據(jù)的節(jié)點可以從LIN總線上接受。也就是說從節(jié)點只在主節(jié)點詢問時才發(fā)送數(shù)據(jù)。 圖4-19是LIN總線的數(shù)據(jù)傳遞流程示意圖，橫坐標(biāo)代表時間，縱坐標(biāo)代表各節(jié)點和LIN總線上的信號。主節(jié)點先發(fā)報文頭1，內(nèi)含從節(jié)點1的編號代碼，經(jīng)過很短的響應(yīng)間隔1，從節(jié)點1做出響應(yīng)1，發(fā)送數(shù)據(jù)，報文幀1完成。 按主節(jié)點的主機任務(wù)程序中的進度表，經(jīng)過一定的幀間隔時間，主節(jié)點發(fā)報文頭2，內(nèi)含從節(jié)點2的編號代碼，經(jīng)過很短的響應(yīng)間隔2，從節(jié)點2做出響應(yīng)2，發(fā)送數(shù)據(jù)，報文幀2完成。 接著主節(jié)點

48、發(fā)報文頭3，內(nèi)含主節(jié)點的自身編號代碼，隨即主節(jié)點做出響應(yīng)3，發(fā)送數(shù)據(jù)，報文幀3完成。圖4-19 LIN總線的數(shù)據(jù)傳遞流程第三節(jié) MOST總線系統(tǒng) 一、一、MOSTMOST總線概述總線概述 MOST是多媒體定向系統(tǒng)傳輸(Media Oriented Systems Transport)的簡稱。在汽車網(wǎng)絡(luò)中常見的MOST系統(tǒng)中，比較典型的是塑料光纖（POF）網(wǎng)絡(luò)。 MOST將音響裝置、電視、全球定位系統(tǒng)及電話等設(shè)備相互連接起來，給用戶帶來了極大的便利。在MOST中，不僅對通信協(xié)議給出了定義，而且也說明了分散系統(tǒng)的構(gòu)筑方法。 MOST可以不需要額外的主控計算機系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)靈活、性能可靠和易于擴散。MO

49、ST網(wǎng)絡(luò)光纖作為物理層的傳輸介質(zhì)，可以連接視聽設(shè)備、通信設(shè)備以及信息服務(wù)設(shè)備。MOST網(wǎng)絡(luò)支持“即插即用”方式，在網(wǎng)絡(luò)上可以隨時添加和去除設(shè)備。MOST具有以下優(yōu)點： 保證低成本的條件下，可以達到24.8Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速度。 無論是否有主控計算機都可以工作。 使用塑料光纖，不會受到電磁輻射干擾與搭鐵環(huán)的影響。 支持聲音和壓縮圖像的實時處理。 支持數(shù)據(jù)的同步和異步傳輸。 發(fā)送/接收器嵌有虛擬網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。 支持多種網(wǎng)絡(luò)連接方式，提供MOST設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，方便、簡潔地應(yīng)用系統(tǒng)界面。 通過采用MOST，不僅可以減輕連接各部件的線束的質(zhì)量、降低噪聲，而且可以減輕系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)人員的負擔(dān)，最終在用戶處

50、實現(xiàn)各種設(shè)備的集中控制。 MOST利用一根光纖，最多可以同時傳送15個頻道的CD質(zhì)量的非壓縮音頻數(shù)據(jù)，在一個局域網(wǎng)上，最多可以連接64個節(jié)點（裝置）；從拓撲方式來看，基本上為一個環(huán)狀拓撲，這種拓撲結(jié)構(gòu)在增加節(jié)點時，不需要手柄及開關(guān)，而且媒體（光纖）沒有集中在某特定裝置的附近，可以節(jié)省光纖。MOST為多媒體時代的車載電子設(shè)備所必須的高速網(wǎng)絡(luò)、分散系統(tǒng)的構(gòu)筑方法、遙控操作及集中管理的方法等提出了方案。 三、三、MOSTMOST總線系統(tǒng)的組成總線系統(tǒng)的組成 1MOST節(jié)點結(jié)構(gòu) MOST標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點結(jié)構(gòu)模型如圖4-20所示，MOST網(wǎng)絡(luò)可以連接基于不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部實現(xiàn)技術(shù)的節(jié)點。MOST網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備分

51、享不同的同步和異步數(shù)據(jù)傳輸通道，不同類型的數(shù)據(jù)具有不同的訪問機制。圖4-20 MOST節(jié)點結(jié)構(gòu)模型 MOST網(wǎng)絡(luò)有集中管理和非集中管理兩種管理模式。在集中管理模式中，管理功能由網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點實施，當(dāng)其他節(jié)點需要這些服務(wù)時，必須向這個節(jié)點申請。在非集中管理模式中，網(wǎng)絡(luò)管理分布在網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點中，不需要中心管理。 一個MOST網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由以下3個方面決定： MOST連接機制； MOST系統(tǒng)服務(wù)； MOST設(shè)備。 MOST網(wǎng)絡(luò)啟動時，為每一個網(wǎng)上設(shè)備分配一個地址；數(shù)據(jù)傳輸時，通過同步位流實現(xiàn)各節(jié)點的同步。 2. MOST設(shè)備 連接到MOST上的任何應(yīng)用層部分都是MOST設(shè)備。MOST設(shè)備是建立在MOS

52、T系統(tǒng)服務(wù)層上的，它可以應(yīng)用MOST網(wǎng)絡(luò)提供的信息訪問功能以及位流傳送的同步頻道和數(shù)據(jù)報文異步傳送功能。它可以向系統(tǒng)申請用于實時數(shù)據(jù)傳送的帶寬，同時還可以以報文形式訪問網(wǎng)絡(luò)和發(fā)送接收控制數(shù)據(jù)。MOST網(wǎng)絡(luò)中，在網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的控制下，這些設(shè)備可以協(xié)同工作，它們之間可以同時傳送數(shù)據(jù)流、控制信息和數(shù)據(jù)報文。 如圖4-21所示，在邏輯上，一個MOST設(shè)備包括節(jié)點應(yīng)用功能塊、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層、MOST發(fā)送器接收器以及物理層接口。一個MOST設(shè)備可以有多個功能塊，如使用CD，需要有“播放”、“停止”以及“設(shè)置播放時間”等功能，這些功能對于MOST設(shè)備來說是外部可訪問的。圖4-21 MOST設(shè)備的邏輯結(jié)構(gòu) 典型M

53、OST設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)如圖4-22所示。其中，由MOST功能模塊由控制器、發(fā)送器和接收器組成，接受和發(fā)送信號。微控制器模塊由單片機開發(fā)。應(yīng)用系統(tǒng)功能產(chǎn)生控制信號和數(shù)據(jù)信號。在一些簡單的設(shè)備中，可以沒有微控制器部分，由MOST功能模塊直接把應(yīng)用系統(tǒng)連到網(wǎng)絡(luò)上。圖4-22 典型MOST設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)三、MOST總線在汽車上的應(yīng)用 MOST網(wǎng)絡(luò)非常適應(yīng)汽車媒體設(shè)備應(yīng)用環(huán)境的需求，所以汽車行業(yè)已經(jīng)把MOST技術(shù)作為將來汽車上多媒體系統(tǒng)的一個標(biāo)準(zhǔn)。汽車生產(chǎn)商采用MOST主要是由于其性能可靠、成本低、系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)靈活、數(shù)據(jù)兼容性好和EMI性能良好。MOST網(wǎng)絡(luò)在奧迪A8多媒體系統(tǒng)的應(yīng)用如圖4-23所示。圖

54、4-23 MOST網(wǎng)絡(luò)中的多媒體和通信設(shè)備 MOST網(wǎng)絡(luò)使用光纖，可以減少250m的線纜，減輕4.5kg重量。這種結(jié)構(gòu)為將來可以隨時加入新媒體設(shè)備節(jié)點的結(jié)構(gòu)提供了基礎(chǔ)，特別適合于車上媒體設(shè)備和信息設(shè)備的聲控技術(shù)應(yīng)用。隨著車上信息設(shè)備的不斷增加，駕駛中使用這些設(shè)備的情況越來越多，通過聲控系統(tǒng)訪問這些設(shè)備是最安全和最經(jīng)濟的方式，聲控方式被認為是將來車上設(shè)備使用的首選人機接口方式。通過MOST網(wǎng)絡(luò)把人機語音接口與車上媒體設(shè)備、通信設(shè)備以及其他信息設(shè)備連接，是實現(xiàn)這種車上設(shè)備語音訪問技術(shù)的有效方式。圖4-24所示為用MOST實現(xiàn)這種車上媒體設(shè)備、信息設(shè)備連接的示意圖。 MOST為多媒體時代的車載電子設(shè)

55、備所必需的高速網(wǎng)絡(luò)、分散系統(tǒng)的構(gòu)筑方法、遙控操作、集中管理的方法等提出了方案。寶馬轎車（BMW）新7系列、戴姆勒-克萊斯勒（Daimler-Chrysle）轎車E系列已經(jīng)采用了MOST，奧迪（Audi）轎車的A8、沃爾沃（Volvo）轎車XC90也采用了MOST，MOST技術(shù)已成為汽車用多媒體設(shè)備所不可缺少的技術(shù)。圖4-24 車載多媒體、通信設(shè)備的MOST網(wǎng)絡(luò)圖1-計算機及鍵盤 2-顯示器 3、9-音響 4-電視 5-無線信號發(fā)送接收器 6-衛(wèi)星信號接收機 7-CD-ROM（電子地圖等數(shù)據(jù)） 8-車載電話 10-語音控制輸入接口 11-CD( VCD)播放機圖4-25 奧迪A8使用的MOST網(wǎng)

56、絡(luò)系統(tǒng)圖4-26 MOST控制單元的結(jié)構(gòu)第四節(jié) 車載藍牙系統(tǒng)一、藍牙技術(shù)概述一、藍牙技術(shù)概述 藍牙技術(shù)（Bluetooth）是一種短距離無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范。 藍牙技術(shù)是1998年5月5家世界著名的大公司愛立信( Ericsson)、諾基亞(Nokia)、東芝( Toshiba)、國際商用機器公司(IBM)和英特爾(Intel)聯(lián)合宣布的一項技術(shù)，其實質(zhì)內(nèi)容是建立通用的無線電空中接口及其控制軟件的公開標(biāo)準(zhǔn)。 藍牙技術(shù)使得現(xiàn)代一些輕易攜帶的移動通信設(shè)備、固定通信設(shè)備、筆記本電腦、數(shù)字照相機、數(shù)字攝像機等，不必借助電纜而以無線電就能聯(lián)網(wǎng)，能在近距離范圍內(nèi)具有互用、相互操作的性能。 汽

57、車系統(tǒng)和藍牙技術(shù)相結(jié)合，將會給汽車的生產(chǎn)和服務(wù)帶來更大的方便，如果進一步和移動電話甚至互聯(lián)網(wǎng)連接起來，車主在任何時間任何地點都可以了解汽車的狀況并給予必要的控制。藍牙系統(tǒng)的特點如下： （1）藍牙技術(shù)使用全球通用的2.40GHz到2.48GHz頻段的無線電波，屬于ISM頻段，該頻段在世界范圍內(nèi)的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)贌o須協(xié)議或付費。 （2）藍牙裝置微型模塊化。由于所使用波長特別短，可將天線、控制器、編碼器、發(fā)送器和接收器均集成在藍牙微型模塊內(nèi)。 （3）藍牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸無需復(fù)雜設(shè)定。藍牙設(shè)備在使用前，用一種稱為PIN的識別碼進行相互“介紹”，“相知”后的藍牙設(shè)備相遇后會自動建立聯(lián)系。 （4）

58、藍牙系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸速率高，可達Mb/s，有效傳輸距離為10100 m。 （5）具有很好的抗干擾能力：工作在ISM頻段的無線電設(shè)備有很多種，如家用微波爐，醫(yī)院的理疔設(shè)備等，為了很好地抵抗來自這些設(shè)備的干擾，藍牙采用了跳頻技術(shù)抗干擾。跳頻技術(shù)將是把頻帶分成若干個跳頻信道。在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定的碼序列不斷地從一個信道跳到另一個信道，只有收發(fā)雙方是按這個規(guī)律進行通信的，而其它的干擾不可能按同樣的規(guī)律進行干擾，使干擾可能的影響變成很小。圖4-27 藍牙的標(biāo)志二、車載藍牙系統(tǒng)的組成與原理 1藍牙系統(tǒng)的組成 藍牙系統(tǒng)由藍牙模塊、藍牙協(xié)議、應(yīng)用系統(tǒng)和無線電波組成，由于藍牙技術(shù)使用的無線電波的波長

59、非常短，因此可將天線、控制裝置、編碼器、發(fā)送器和接收器集成在一個模塊上，簡稱藍牙模塊。藍牙模塊結(jié)構(gòu)非常小巧，可以很方便地將其安裝在移動裝置內(nèi)，或集成在適配器（如PC卡、USB等）內(nèi)。 例如，藍牙耳麥?zhǔn)怯伤{牙模塊和微型耳機、微型麥克風(fēng)集成為通信的一方，通信的另一方是藍牙模塊和車載音響系統(tǒng)組成，乘員戴著藍牙耳麥聽音樂，沒有電線，很方便。 再如，輪胎中壓力傳感器的信號也是通過藍牙模塊中的發(fā)送器傳給固定在車架上的藍牙模塊中的接收器，再經(jīng)有線通信傳給電控單元，監(jiān)視輪胎內(nèi)的壓力，保證行車安全。藍牙模塊結(jié)構(gòu)如圖4-28所示，它由微處理器(CPU)、無線收發(fā)器(RF)、基帶控制器(BB)、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲

60、器、通用異步收發(fā)器（UART）、通用串行接口（USB）及藍牙測試模塊組成。 其中基帶控制器是藍牙模塊中的關(guān)鍵模塊，其主要功能是在CPU控制下實時處理數(shù)據(jù)流，如對數(shù)據(jù)分組、加密、解密、校驗、糾錯等；程序存儲器用于存放藍牙技術(shù)的協(xié)議軟件；數(shù)據(jù)存儲器用于存放要處理的數(shù)據(jù)；射頻收發(fā)器負責(zé)接收或發(fā)送高頻通信信號；通用異步收發(fā)器（UART）和通用串行接口（USB）是藍牙模塊與主機控制器連接的兩種接口方式，可根據(jù)連接方式選擇；測試模塊除具有測試功能外，還提供有關(guān)認證和規(guī)范，為可選模塊。 嵌入式藍牙模塊實際上是一個智能終端，使移動通信與計算機網(wǎng)絡(luò)之間能實現(xiàn)無線連接,適合于任何具有CPU器件系統(tǒng)。例如，在智能傳