第七章 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)課件.pptx

1、汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修（第三版） 中等職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材全國(guó)中等職業(yè)教育教材審定委員會(huì)審定 主編7/14/2022第一節(jié)概述第二節(jié)汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用第七章 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1.能說(shuō)明汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用、常見類型及特點(diǎn)。2.能解釋汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常用的基本術(shù)語(yǔ)。3.能描述CAN、LIN、MOST、FlexRay等典型車載網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及工作原理。4.能夠利用萬(wàn)用表、測(cè)試線、示波器等工具對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行基本測(cè)試；5.能夠結(jié)合電路圖，使用診斷儀、萬(wàn)用表、示波器等工具對(duì)CAN、LIN、MOST等車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單故障進(jìn)行診斷和排除。本章目標(biāo)第一節(jié) 概述1.汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1.汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用通過(guò)ECU

2、之間的數(shù)據(jù)傳輸汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線2.汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展史汽車網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基本情況 2010年，國(guó)際Telematics產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ITIF）正式成立，標(biāo)志著汽車信息化時(shí)代的到來(lái)。Telematics是遠(yuǎn)程通信技術(shù)（Telecommunications）與信息科學(xué)技術(shù)（Informatics）的合成詞，它整合了汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（也包括其他移動(dòng)運(yùn)輸工具內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）、無(wú)線通信技術(shù)、GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)給行車中的人們提供駕駛、生活、娛樂所必需的各種信息。安吉星onstar原理Telematics技術(shù)應(yīng)用范例3.汽車網(wǎng)

3、絡(luò)系統(tǒng)常用的基本術(shù)語(yǔ)（1）數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)總線是模塊間運(yùn)行數(shù)據(jù)的通道,即所謂的信息高速公路,數(shù)據(jù)總線可以實(shí)現(xiàn)一條數(shù)據(jù)線上傳遞的信號(hào)可以被多個(gè)系統(tǒng)(控制單元)共享,從而最大限度的提高系統(tǒng)整體效率,充分利用有限的資源。（2）CAN CAN(Controller Area Network)即控制局域網(wǎng),是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。（3）局域網(wǎng) 在一個(gè)有限區(qū)域內(nèi)連接計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)成為局域網(wǎng)。（4）現(xiàn)場(chǎng)總線 現(xiàn)場(chǎng)總線(Field Bus)是在工業(yè)過(guò)程控制和生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的一種網(wǎng)絡(luò)體系,是在過(guò)程現(xiàn)場(chǎng),安裝在控制室先進(jìn)自動(dòng)化裝置中的一種串行數(shù)字通信鏈路。（5）多路傳輸 多路傳輸用SWS(Smart

4、 Wiring System)表示,是指在同一條通道上同時(shí)傳輸多條信息。多路傳輸線路（6）網(wǎng)關(guān) 因?yàn)槠嚿贤恢皇褂靡环N總線網(wǎng)絡(luò),所以必須用一種方法達(dá)到信息共享,而不產(chǎn)生協(xié)議間的沖突。網(wǎng)關(guān)原理示意圖（7）幀 為了可靠地傳輸數(shù)據(jù),通常將原始數(shù)據(jù)分割成一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)單元,這就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯卧?成為幀。（8）通信協(xié)議 通信協(xié)議是通信雙方控制信息交換規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)、約定的集合,即指數(shù)據(jù)在總線上的傳輸規(guī)則。八種典型的通信協(xié)議4.汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A 類是面向傳感器/ 執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)傳輸位速度常小于10Kbit/ s。B 類是面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò),位速率一般在10 125Kbit/ s

5、。C 類是面向高速、實(shí)時(shí)控制的多路傳輸網(wǎng),位速率為125 1Mbit/ s。典型的汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)5.汽車網(wǎng)絡(luò)常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)汽車上常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有線性網(wǎng)絡(luò)、星形網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)等幾種。線形網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)星形網(wǎng)絡(luò)被動(dòng)星形網(wǎng)絡(luò)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)樹形網(wǎng)絡(luò)第二節(jié) 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用1.CAN 總線技術(shù)應(yīng)用（1）CAN 總線系統(tǒng)的構(gòu)成CAN 總線系統(tǒng)的組成CAN 控制器CAN 收發(fā)器數(shù)據(jù)傳遞終端CAN 數(shù)據(jù)總線（2）CAN 總線數(shù)據(jù)傳遞原理數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程 控制單元首先向CAN 控制器提供需要發(fā)送的數(shù)據(jù),CAN 收發(fā)器接收由CAN 控制器傳來(lái)的數(shù)據(jù),并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)總線上。雙絞線抗干擾原理（2）CAN 總線數(shù)據(jù)傳遞原理

6、汽車各電控單元產(chǎn)生及發(fā)動(dòng)的數(shù)據(jù)類型（3）CAN 總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)共享減少了數(shù)據(jù)的重復(fù)處理,節(jié)省了成本；具有診斷錯(cuò)誤的能力和自動(dòng)恢復(fù)功能,節(jié)省了生產(chǎn)維護(hù)成本；各電控單元對(duì)所連接的CAN 總線進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè),當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)電控單元會(huì)存儲(chǔ)故障碼；使用小型控制單元及小型控制單元插孔,可節(jié)省空間；總線的利用率高；CAN 總線具有時(shí)間干擾小、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；價(jià)格占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。隨著CAN 的批量推廣,其成本會(huì)進(jìn)一步降低；CAN 總線符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),因此可應(yīng)用于不同型號(hào)控制單元間的數(shù)據(jù)傳輸。（4）豐田卡羅拉GL 車型CAN 總線系統(tǒng)電路圖豐田卡羅拉GL 車型CAN 總線系統(tǒng)電路圖(一)點(diǎn)擊圖片，可查看大圖。豐

7、田卡羅拉GL 車型CAN 總線系統(tǒng)電路圖(二)點(diǎn)擊圖片，可查看大圖。豐田卡羅拉GL 車型CAN 總線系統(tǒng)電路圖(三)點(diǎn)擊圖片，可查看大圖。（5）豐田卡羅拉GL 車型CAN 總線系統(tǒng)故障診斷與檢測(cè)卡羅拉GL 車型CAN 總線系統(tǒng) CAN 通信系統(tǒng)的故障,一般有三種:第一類是電源故障,由于電源系統(tǒng)電壓低,引起控制器無(wú)法正常工作;第二類是節(jié)點(diǎn)故障,多路信息傳輸系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)連接的各個(gè)電控單元,因此節(jié)點(diǎn)故障即電控單元本身有故障;第三類是鏈路故障,因多路信息傳輸系統(tǒng)的鏈路不暢通或物理性質(zhì)被改變,導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法正常通信。根據(jù)汽車CAN 總線系統(tǒng)常見的三類故障a.故障碼診斷分析b.數(shù)據(jù)流分析c.波形分析d.

8、讀取測(cè)量數(shù)據(jù)塊中的CAN 通信狀態(tài)e.終端電阻的測(cè)量CAN 導(dǎo)線維修卡羅拉GL 車型CAN 系統(tǒng)故障案例分析CAN1 號(hào)插接器端子連接圖DLC3 端子結(jié)構(gòu)圖（6）CAN 總線典型故障波形圖CAN-Low 斷路CAN-Low 斷路波形圖CAN-High 斷路CAN-High 斷路波形圖CAN-Low 對(duì)蓄電池短路波形圖CAN-Low 對(duì)蓄電池短路CAN-Low 搭鐵短路CAN-Low 搭鐵短路波形圖CAN-High 與CAN-Liw 短路CAN-High 與CAN-Low 短路波形圖CAN-High 與CAN-Low 交叉連接CAN-High 與CAN-Low 交叉連接波形圖2.LIN 總線技術(shù)

9、應(yīng)用（1）LIN 的發(fā)展 局部連接網(wǎng)絡(luò)LIN(Local Interconnect Network)是由奧迪、寶馬、戴姆勒克萊斯勒、摩托羅拉、VCT(Volcano Communications Technologies)、大眾和沃爾沃等公司和部門(LIN 聯(lián)合體)提出的一個(gè)汽車底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。（2）LIN 的特點(diǎn)LIN 系統(tǒng)具有以下一些特性:單主/ 多從結(jié)構(gòu)?；赨ART/ SCI 接口的廉價(jià)硬件實(shí)現(xiàn)。從節(jié)點(diǎn)無(wú)振蕩器的自同步功能。保證延時(shí)和信號(hào)傳輸?shù)恼_性。廉價(jià)的單總線結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)傳輸速度20Kbit/ s。一幀信息中數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為2B、4B 或8B。系統(tǒng)配置靈活。帶同步的廣播式發(fā)送/ 接受方式。數(shù)

10、據(jù)累加和校驗(yàn)(Data-Checksum)及錯(cuò)誤檢測(cè)功能。故障節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)功能。廉價(jià)的單片元器件。（3）LIN 與CAN 的比較LIN 與CAN 協(xié)議主要特性的對(duì)比（3）LIN 與CAN 的比較LIN 與CAN 控制器特性的對(duì)比（4）LIN原理與協(xié)議 主控制器可以執(zhí)行主任務(wù)可以執(zhí)行從任務(wù)，從控制器只能執(zhí)行從任務(wù)。（4）LIN原理與協(xié)議 每個(gè)信息幀由主控制器發(fā)出的一個(gè)13bit顯性位（低電平）開始，之后主控制器接著發(fā)送同步域或標(biāo)識(shí)符域（主任務(wù)）；從節(jié)點(diǎn)發(fā)回?cái)?shù)據(jù)域和校驗(yàn)域（從任務(wù)）。（4）LIN原理與協(xié)議電源與LIN總線間二極管的作用是：當(dāng)VBAT為低時(shí)（本地節(jié)點(diǎn)斷電或短路等）防止LIN總線驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)

11、電源線（這將大大增加總線負(fù)載）。（4）LIN原理與協(xié)議LIN系統(tǒng)常見的故障為L(zhǎng)IN總線斷路、對(duì)電源短路或?qū)Υ铊F短路等?？梢允褂萌f(wàn)用表及示波器進(jìn)行檢測(cè)。其正常波形見下圖。3.MOST 總線技術(shù)應(yīng)用（1）與多媒體對(duì)應(yīng)的MOST 多媒體定向系統(tǒng)傳輸（Media Oriented Systems Transport），簡(jiǎn)稱為MOST。MOST 具有以下基本特征:（1）保證低成本的條件下達(dá)到22.5M bit/s最高為50 M bit/s的數(shù)據(jù)傳輸速度。（2）無(wú)論是否有主控計(jì)算機(jī)都可以工作。（3）使用POF（Plastic Optical Fiber）優(yōu)化信息傳送質(zhì)量。（4）支持聲音和壓縮圖像的實(shí)時(shí)處理

12、。（5）支持?jǐn)?shù)據(jù)的同步和異步傳輸。（6）發(fā)送/接收器嵌有虛擬網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。（7）支持多種網(wǎng)絡(luò)連接方式。（8）不受電磁干擾。采用MOST進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與采用導(dǎo)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮^(qū)別 MOST是采用塑料光纜（POF）進(jìn)行信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。其信號(hào)傳輸原理與使用導(dǎo)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮^(qū)別見下圖。（2）MOST 基本結(jié)構(gòu)MOST 光學(xué)控制單元光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)光導(dǎo)纖維（亦稱光纜）的作用是將在某一控制單元發(fā)射器內(nèi)產(chǎn)生的光波傳送到另一控制單元的接收器。纖芯是光導(dǎo)纖維的核心部分，是光波的傳輸介質(zhì)，也可以稱之為光波導(dǎo)線。纖芯一般用有機(jī)玻璃或塑料制成，纖芯內(nèi)的光波根據(jù)全反射原理幾乎無(wú)損失地傳輸。 MOST總線系統(tǒng)采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)

13、構(gòu)?？刂茊卧ㄟ^(guò)光導(dǎo)纖維沿環(huán)形方向?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到下一個(gè)控制單元。這個(gè)過(guò)程一直在持續(xù)進(jìn)行，直至首先發(fā)出數(shù)據(jù)的控制單元又接收到這些數(shù)據(jù)為止?？梢酝ㄟ^(guò)數(shù)據(jù)總線自診斷接口和診斷CAN總線來(lái)對(duì)MOST系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷。（3）MOST網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) MOST系統(tǒng)的工作過(guò)程分為啟動(dòng)（喚醒）和數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)階段。如果MOST總線處于休眠模式，首先須通過(guò)喚醒過(guò)程將系統(tǒng)切換到備用模式。如果某一控制單元（系統(tǒng)管理器除外）喚醒了MOST總線，那么該控制單元就會(huì)向下一個(gè)控制單元發(fā)射一種專門調(diào)制的光信號(hào)。（3）MOST網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)MOST系統(tǒng)喚醒 數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，音頻和視頻作為同步數(shù)據(jù)的傳遞，而圖片、文本和功能作為異步數(shù)據(jù)的傳

14、遞是按異步數(shù)據(jù)傳遞的。MOST系統(tǒng)同步數(shù)據(jù)傳輸MOST系統(tǒng)異步數(shù)據(jù)傳輸異步數(shù)據(jù)源是以不規(guī)則的時(shí)間間隔來(lái)發(fā)送這些數(shù)據(jù)的。每個(gè)數(shù)據(jù)源將其異步數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩沖寄存器內(nèi)。然后數(shù)據(jù)源開始等待，直至接收到帶有接收器地址的信息組。MOST系統(tǒng)故障診斷MOST總線上的控制單元在一定時(shí)間內(nèi)會(huì)應(yīng)答，環(huán)形中斷診斷開始后到控制單元做出應(yīng)答有一段時(shí)間間隔，診斷管理器根據(jù)這段時(shí)間的長(zhǎng)短就可判斷出哪一個(gè)控制單元已經(jīng)做出了應(yīng)答。并據(jù)此判斷系統(tǒng)是否有電氣故障（供電故障）以及哪兩個(gè)控制單元之間的光導(dǎo)數(shù)據(jù)傳遞中斷。寶馬byteflight光學(xué)總線拓?fù)鋵汃Rbyteflight光學(xué)總線拓?fù)?. FlexRay總線（1）FlexRay簡(jiǎn)介 FlexRay 聯(lián)盟是一個(gè)研發(fā)企業(yè)聯(lián)合組織，由寶馬、大眾、博世、戴姆勒、Freescale、NXP等公司成立于2000年。FlexRay用于汽車的快速預(yù)定容錯(cuò)總線系統(tǒng)。FlexRay總線可以實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸率、更強(qiáng)的實(shí)時(shí)控制和更高的容錯(cuò)運(yùn)算，比如動(dòng)態(tài)控制、車距控制ACC 和圖像處理功能。FlexRay采用雙線總線系統(tǒng)，傳輸速度為10 Mbit/s。2.FlexRay信號(hào)特征及系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)FlexRay 總線的兩條導(dǎo)線，分別是“Busplus”和“Busminus”。兩條導(dǎo)線上的電平在最低值 1.5 伏特和最高值 3.5 伏特之