車載網(wǎng)絡技術概述課件

車載網(wǎng)絡技術概述1-車載網(wǎng)絡技術概述1-汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展1汽車網(wǎng)絡標準與協(xié)議3汽車網(wǎng)絡技術的應用2學習內(nèi)容2-汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展1汽車網(wǎng)絡標準與協(xié)議3汽車網(wǎng)絡技術的應用23-3-一、數(shù)據(jù)傳輸方式根據(jù)發(fā)送裝置向接收裝置傳輸信息時各字節(jié)的傳輸方式不同，數(shù)據(jù)傳輸方式分為并行傳輸和串行傳輸兩種形式。1.并行傳輸

圖2-13并行傳輸1—發(fā)送裝置；2—數(shù)據(jù)；3—接收裝置；MSB—最高值數(shù)位；LSB—最低值數(shù)位4-一、數(shù)據(jù)傳輸方式根據(jù)發(fā)送裝置向接收裝置傳輸2.串行傳輸圖2-14串行傳輸1-發(fā)送裝置；2-數(shù)據(jù)；3-接收裝置數(shù)據(jù)的傳輸速率（速度）比特率比特率：每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)（bit），單位為bit/s（bps）。波特率：每秒信號變化的次數(shù)（B/s）。在無調(diào)制的情況下，波特率精確等于比特率。采用調(diào)相技術時，波特率不等于比特率。網(wǎng)速：4

Mbps1Gbps=1000Mbps=1000*1000bps5-2.串行傳輸圖2-14串行傳輸數(shù)據(jù)的傳輸速率（速度）比特目前汽車上:控制單元內(nèi)部線路中使用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，控制單元外部傳輸信息則大都以串行傳輸方式進行。串行數(shù)據(jù)傳輸既可以采用同步傳輸方式，也可以采用異步傳輸方式。6-目前汽車上:串行數(shù)據(jù)傳輸既可以采用同步傳輸方3.同步數(shù)據(jù)傳輸使用一個共同的時鐘脈沖發(fā)生器可保持發(fā)送裝置和接收裝置時間管理的同步性。這種方式就是同步傳輸方式。圖2-15同步傳輸方式1—同步脈沖；2—數(shù)據(jù)；3—停止；4—起始；5—接收裝置串行數(shù)據(jù)傳輸：同步傳輸方式，異步傳輸方式。7-3.同步數(shù)據(jù)傳輸使用一個共同的時鐘脈沖發(fā)生器4.異步數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送和接收裝置之間最常用的時間管理方式是異步傳輸方式。進行異步數(shù)據(jù)傳輸時，發(fā)送和接收裝置之間沒有共同的系統(tǒng)節(jié)拍。圖2-16異步數(shù)據(jù)傳輸時數(shù)據(jù)幀的結構1—接收裝置；2—起始位；3—最低值數(shù)位；4—5-8位數(shù)據(jù)；5—最高值數(shù)位；6—檢查位；7~8—停止位；9—發(fā)送裝置8-4.異步數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送和接收裝置之間最常用的時5.數(shù)據(jù)總線上的信息流方向①單工通信。②雙工通信。圖2-18雙工通信圖2-17單工通信9-5.數(shù)據(jù)總線上的信息流方向①單工通信。②雙工通信。圖2-1.1汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展1.1.1汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展歷程汽車電子技術在經(jīng)歷了零部件層次的汽車電器時代、子系統(tǒng)層次的單片機（汽車電腦）控制時代之后，已經(jīng)開始進入汽車網(wǎng)絡化時代，并向汽車信息化時代邁進。按照電子產(chǎn)品和電子控制系統(tǒng)的技術特點，可將汽車電子技術的發(fā)展粗略劃分為四個階段。1.第一階段——零部件層次的汽車電器時代

1965~1980年屬于零部件層次的汽車電器時代。汽車發(fā)電機晶體管電壓調(diào)節(jié)器和晶體管點火裝置等開始裝備汽車，而且電子控制裝置又逐步實現(xiàn)了由分立元件向集成化的過渡。10-1.1汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展1.1.1汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展歷程這一階段，裝備汽車的其他電子裝置還有轉向系統(tǒng)電子式閃光器、電子控制式喇叭、電子式間歇刮水控制器、數(shù)字時鐘及高能點火（HEI）線圈和集成電路點火系統(tǒng)等。11-這一階段，裝備汽車的其他電子裝置還有轉向系統(tǒng)電2.第二階段——子系統(tǒng)層次的汽車電腦控制時代

1980~1995年屬于子系統(tǒng)層次的汽車單片機（汽車電腦）控制時代，以單片機為控制核心，以實現(xiàn)特定控制內(nèi)容或功能為基本目的的各種電子控制系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。圖1-4電子點火系統(tǒng)組成示意圖12-2.第二階段——子系統(tǒng)層次的汽車電腦控制時代進入20世紀90年代，出現(xiàn)全面、綜合的電子控制系統(tǒng)。13-進入20世紀90年代，出現(xiàn)全面、綜合的電子控制系3.第三階段——整車聯(lián)網(wǎng)層次的汽車網(wǎng)絡化時代

1995~2010年屬于整車聯(lián)網(wǎng)層次的汽車網(wǎng)絡化時代。采用先進的單片機技術和車載網(wǎng)絡技術，形成了車上的分布式、網(wǎng)絡化的電子控制系統(tǒng)。整車電氣系統(tǒng)被連成一個多ECU、多節(jié)點的有機的整體，使得其性能也更加完善。目前，世界主要汽車制造商生產(chǎn)的的多數(shù)汽車上均采用了以CAN、LIN、MOST、DDB等為代表的網(wǎng)絡控制技術，將車輛控制系統(tǒng)簡化為節(jié)點模塊化。在基于現(xiàn)場總線的分布式控制中，任何傳統(tǒng)意義上的傳感器和執(zhí)行器都可以與同一現(xiàn)場的節(jié)點相組合，構成節(jié)點模塊，汽車網(wǎng)絡技術進一步優(yōu)化了汽車的控制系統(tǒng)，極大地提升了汽車的整體控制水平。14-3.第三階段——整車聯(lián)網(wǎng)層次的汽車網(wǎng)絡化時代1圖1-6BMWE60的汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)

圖1-7AUDIA4的汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)15-圖1-6BMWE60的汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)圖1-74.第四階段——以Telematics技術為代表的汽車信息化時代以國際Telematics產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ITIF）正式成立為標志，2010年成為汽車信息化時代的發(fā)軔之年。16-4.第四階段——以Telematics技術為代表的汽車信息化圖1-10汽車將進入信息化時代（由動力傳動、車身控制、行駛安全性、多媒體傳輸?shù)絋elematics）17-圖1-10汽車將進入信息化時代（由動力傳動、車身控制、1.Telematics簡介

Telematics是遠程通信技術（Telecommunications）與信息科學技術（Informatics）的合成詞，意指通過內(nèi)置在汽車、航空器、船舶、火車等運輸工具上的計算機網(wǎng)絡技術，借助無線通信技術、GPS衛(wèi)星導航技術，實現(xiàn)文字、圖像、語音信息交換的綜合信息服務系統(tǒng)。也就是說，Telematics技術整合了汽車網(wǎng)絡技術（也包括其他移動運輸工具內(nèi)部的網(wǎng)絡技術）、無線通信技術、GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系統(tǒng)）衛(wèi)星導航技術，通過無線網(wǎng)絡，隨時給行車中的人們提供駕駛、生活、娛樂所必需的各種信息。18-1.Telematics簡介Telemati圖1-11Telematics信息交換過程示意圖19-圖1-11Telematics信息交換過程示意圖19-

Telematics特點在于大部分的應用系統(tǒng)位于網(wǎng)絡上（如通訊網(wǎng)絡、衛(wèi)星與廣播等）而非汽車內(nèi)。駕駛者可運用無線傳輸?shù)姆绞?，連結網(wǎng)絡傳輸與接收信息與服務，以及下載應用系統(tǒng)或更新軟件等，所耗的成本較低，主要功能仍以行車安全與車輛保全為主，主要功能如圖1-12所示。圖1-12Telematics的主要功能20-Telematics特點在于大部分的應用系統(tǒng)位通過GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（圖1-13），結合行車路線，作電子地圖與語音導航相結合的路況報導、路線指引（圖1-14），并能提前預報前方路口的車速限制及交通違法攝像頭的安裝情況，以確保安全行車。圖1-13GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)21-通過GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（圖1-13），圖1-14電子地圖與語音導航22-圖1-14電子地圖與語音導航22-②道路救援。行車過程中，如果發(fā)生車禍或車輛出現(xiàn)故障，駕駛員可通過Telematics系統(tǒng)的緊急呼叫按鍵，自動聯(lián)系緊急服務機構（119、120等急救機構）或汽車服務站，以獲得道路救援。圖1-15緊急呼叫按鍵1-左側免提話筒；2-活動天窗按鍵；3-緊急呼叫按鍵；4-右側免提話筒③汽車防盜及搜尋。通過GPS衛(wèi)星定位技術確定失竊車輛的位置和行車路線，以便搜尋與追蹤，追繳車輛并緝拿盜車賊。④車輛調(diào)度管理。通過無線信息傳輸，實現(xiàn)運營車輛的調(diào)度管理。23-②道路救援。行車過程中，如果發(fā)生車禍或車輛出圖1-16運營車輛的調(diào)度管理24-圖1-16運營車輛的調(diào)度管理24-⑤自動防撞系統(tǒng)。通過測距傳感器或雷達，監(jiān)測前、后車輛之間的車距，自動調(diào)用車載自適應巡航系統(tǒng)，使前、后車輛之間保持必要的安全距離。圖1-17自適應巡航系統(tǒng)監(jiān)測前、后車輛之間的車距⑥車況掌握。車輛性能與車況的自動監(jiān)測、傳輸，進行多地、遠程“專家會診”，指導車輛維修等。⑦個人化信息接收與發(fā)布。收發(fā)電子郵件與個人化信息等。25-⑤自動防撞系統(tǒng)。通過測距傳感器或雷達，監(jiān)測前⑧多媒體影音娛樂信息接收。高畫質(zhì)與高音質(zhì)的視聽設備、游戲機、上網(wǎng)機、個人行動信息中心、隨選視頻資訊等（圖1-18）。⑨車輛應急預警系統(tǒng)。當行駛中的車輛遇到緊急情況是，可以借助Telematics系統(tǒng)向外界（其他車輛或道路交通管理部門）發(fā)出應急申請，亦可接收來自道路交通管理部門發(fā)布的緊急情況警告及應急響應預案，確保行車安全和道路暢通。圖1-18后座多媒體影音娛樂系統(tǒng)26-⑧多媒體影音娛樂信息接收。高畫質(zhì)與高音質(zhì)的視

Telematics系統(tǒng)在汽車上的布置（圖1-19）可分為前座系統(tǒng)、后座系統(tǒng)與發(fā)動機系統(tǒng)三大子系統(tǒng)。圖1-19Telematics系統(tǒng)在汽車上的布置27-Telematics系統(tǒng)在汽車上的布置（圖11.2汽車網(wǎng)絡技術的應用28-1.2汽車網(wǎng)絡技術的應用28-圖1-22汽車上的電子控制系統(tǒng)越來越多29-圖1-22汽車上的電子控制系統(tǒng)越來越多29-隨著汽車電子化程度逐年提高，從發(fā)動機控制到傳動系控制，從行駛、制動、轉向系控制到安全保障系統(tǒng)及儀表報警系統(tǒng)，從電源管理到為提高舒適性而作的各種努力，使汽車電子系統(tǒng)形成了一個復雜的大系統(tǒng)（圖1-24）。這些系統(tǒng)除需要互相通信，且信息傳輸量急劇加大。如果依然采用傳統(tǒng)的布線方式（圖1-25），那么，對于復雜控制系統(tǒng)，其連接電線（線束）的數(shù)量將急劇增加，甚至難以承受。圖1-24復雜的、多控制單元的汽車電腦控制系統(tǒng)

圖1-23汽車內(nèi)部的電線（線束）數(shù)量（裝備3個電子控制單元）

30-隨著汽車電子化程度逐年提高，從發(fā)動機控制到傳動對于復雜的控制系統(tǒng)，若采用傳統(tǒng)布線方式（一對一布線），將導致車上電線數(shù)目急劇增加，其質(zhì)量將會占到整車質(zhì)量的4%左右。而且，數(shù)量龐大的線束、電線插接器也會降低車輛電氣系統(tǒng)的可靠性，使故障率加大。為解決這一制約汽車電子技術進一步發(fā)展的信息傳輸瓶頸問題，一種新的信息傳輸技術——汽車網(wǎng)絡技術應運而生。圖1-252個控制單元之間傳統(tǒng)的布線方式（一對一布線）31-對于復雜的控制系統(tǒng)，若采用傳統(tǒng)布線方式（一對圖1-26鍵盤與計算機主機之間采用數(shù)據(jù)總線技術進行信息傳輸32-圖1-26鍵盤與計算機主機之間采用數(shù)據(jù)總線技術進行信息數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線是模塊間運行數(shù)據(jù)的通道，即所謂的信息高速公路。數(shù)據(jù)總線可以實現(xiàn)在一條數(shù)據(jù)線上傳遞的信號可以被多個系統(tǒng)（控制單元）共享，從而最大限度地提高系統(tǒng)整體效率，充分利用有限的資源。如果系統(tǒng)可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，則這樣的數(shù)據(jù)總線就稱之為雙向數(shù)據(jù)總線33-數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線是模塊間運行數(shù)據(jù)的通道，即所謂的信息高速公將計算機領域的數(shù)據(jù)總線技術引入到汽車電氣系統(tǒng)中，同樣可以在大大簡化汽車電路的同時，傳遞豐富的信息。圖1-27采用數(shù)據(jù)總線技術在兩個控制單元之間進行信息傳輸如圖1-27所示，采用數(shù)據(jù)總線技術在兩個控制單元之間進行信息傳輸，可以有效較少數(shù)據(jù)傳輸線的數(shù)量。34-將計算機領域的數(shù)據(jù)總線技術引入到汽車電氣系統(tǒng)圖1-28為在具有3個控制單元的系統(tǒng)中采用CAN數(shù)據(jù)總線進行信息傳輸?shù)氖疽鈭D，相應地，汽車內(nèi)部的線束連接也變得簡潔、清晰（圖1-29），不再是一團亂麻。圖1-28在具有3個控制單元的系統(tǒng)中采用CAN數(shù)據(jù)總線進行信息傳輸圖1-29汽車內(nèi)部的電線（線束）數(shù)量（裝備3個電子控制單元）35-圖1-28為在具有3個控制單元的系統(tǒng)中采用C下面，以寶來（BORA）汽車的駕駛員側車門控制單元為例，進一步說明這一問題。圖1-30采用傳統(tǒng)的布線方式（9個線束插接器，共45根電線）36-下面，以寶來（BORA）汽車的駕駛員側車門控制單元為例，進一圖1-31采用數(shù)據(jù)總線進行信息傳輸（只需2個線束插接器，17根電線）37-圖1-31采用數(shù)據(jù)總線進行信息傳輸（只需2個線束插接器，3.采用汽車網(wǎng)絡技術的優(yōu)點①減輕整車自重。減少電線用量，耗銅量下降，整車自重得以降低。同時，全車線束變細，也為安裝其它新的部件預留了空間。②降低生產(chǎn)成本。除了電線用量減少、耗銅量下降帶來的成本降低之外，網(wǎng)絡技術所秉持的“信息共享、一線多能”也充分發(fā)揮了每一條電線的作用，現(xiàn)實了“物盡其用”。③提高工作可靠性。電線數(shù)量的減少，也使汽車電氣系統(tǒng)的線束插接器數(shù)量大大減少，由線束和插接器引發(fā)的斷路、短路、接觸不良等故障的發(fā)生率也大大降低，整車電氣系統(tǒng)的工作可靠性得以提高。④便于后續(xù)開發(fā)。采用開放式的汽車網(wǎng)絡技術，為后續(xù)技術的開發(fā)留有充分的余地。以后，隨著技術的不斷進步，新的電子控制系統(tǒng)可以很方便地融入到已有的系統(tǒng)之中，而不必對現(xiàn)有系統(tǒng)作太大的改動。38-3.采用汽車網(wǎng)絡技術的優(yōu)點①減輕整車自重。減少電線用量，耗同時，也便于實現(xiàn)控制器與執(zhí)行器的就近安裝，甚至采用控制器與執(zhí)行器的一體化安裝，進一步節(jié)省了安裝空間，提高了控制的實時性和控制精度，從而實現(xiàn)了良性循環(huán)。圖1-32大眾開迪（Caddy）、邁騰（Magotan）汽車的整體式ESPECU39-同時，也便于實現(xiàn)控制器與執(zhí)行器的就近安裝，甚1.2.2現(xiàn)場總線與汽車網(wǎng)絡

現(xiàn)場總線（Fieldbus）是一種工業(yè)數(shù)據(jù)通信總線，主要用于自動化控制（如鋼鐵冶金、啤酒釀造，以解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。目前汽車上廣泛使用的控制局域網(wǎng)絡（ControllerAreaNetwork，CAN）就可以歸為現(xiàn)場總線類網(wǎng)絡，但同時又有自身的一些特點。汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)不僅有CAN總線和LIN總線這樣的控制網(wǎng)絡，還有多媒體影音娛樂信息網(wǎng)絡，如MOST、DDB等。目前，汽車電子系統(tǒng)控制中應用最廣泛的是CAN總線。1.現(xiàn)場總線40-1.2.2現(xiàn)場總線與汽車網(wǎng)絡現(xiàn)場總線（F2.現(xiàn)場總線的組成現(xiàn)場總線由兩大部分組成，即數(shù)據(jù)傳輸線和節(jié)點。在總線系統(tǒng)中節(jié)點包括控制單元和總線輔助設備，控制單元由控制器、濾波器、收發(fā)器、兩個數(shù)據(jù)傳輸終端組成?？刂茊卧谟布隙嗔藢ｉT的總線接口裝置（如CAN總線接口），并有相應的軟件即通信標準的支持。圖1-34現(xiàn)場總線中的控制單元41-2.現(xiàn)場總線的組成現(xiàn)場總線由兩大部分組成，即數(shù)據(jù)

在大眾速騰（SAGITAR）汽車的電源管理系統(tǒng)中，J519作為中央電器控制網(wǎng)絡系統(tǒng)的一個節(jié)點，可以實現(xiàn)電源管理、車外燈控制、車內(nèi)燈控制、儀表照明及光亮度調(diào)整、轉向信號控制、接線柱控制、前/后風擋玻璃的雨刷控制、燃油泵電源接通、發(fā)電機勵磁、后風窗加熱等十幾種功能，控制功能十分豐富。

圖1-36中央電器控制單元J519作為中央電器控制網(wǎng)絡系統(tǒng)的一個節(jié)點存在J519—中央電器控制單元；J527—轉向柱控制單元42-在大眾速騰（SAGITAR）汽車的電源管理系統(tǒng)5.現(xiàn)場總線的優(yōu)點①經(jīng)濟性；②可靠性；③可控性；④綜合性；⑤互換性；⑥開放性。43-5.現(xiàn)場總線的優(yōu)點①經(jīng)濟性；②可靠性；③可控性；431.2.2車載網(wǎng)絡系統(tǒng)在汽車上的應用車載網(wǎng)絡系統(tǒng)在汽車上的應用非常多，按照應用系統(tǒng)加以劃分的話，車用網(wǎng)絡大致可以分為4個系統(tǒng)：動力傳動系統(tǒng)車身系統(tǒng)安全系統(tǒng)信息系統(tǒng)。44-1.2.2車載網(wǎng)絡系統(tǒng)在汽車上的應用動力傳動系統(tǒng)44-1．動力傳動系統(tǒng)動力CAN數(shù)據(jù)總線連接3塊電腦，它們是發(fā)動機、ABS/EDL及自動變速器電腦（動力CAN數(shù)據(jù)總線可以連接安全氣囊、四輪驅動與組合儀表等電腦）。總線可以同時傳遞10組數(shù)據(jù)，發(fā)動機電腦5組、ABS/EDL電腦3組、自動變速器電腦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7ms～20ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。優(yōu)先權順序為ABS/EDL電控單元、發(fā)動機電控單元、自動變速器電控單元。45-1．動力傳動系統(tǒng)動力CAN數(shù)據(jù)總線連接3塊電腦，它們是發(fā)動2．車身系統(tǒng)與動力傳動系統(tǒng)相比，汽車上的各處都配置有車身系統(tǒng)的部件，線束長，容易受到干擾。舒適CAN數(shù)據(jù)總線連接5個控制單元（包括中央控制單元及4個車門的控制單元），有5個功能：中央門鎖、電動窗、照明開關、后視鏡加熱及自診斷功能。3．安全系統(tǒng)安全系統(tǒng)是指根據(jù)多個傳感器的信息使安全氣囊啟動等的控制系統(tǒng)。由此使用的節(jié)點數(shù)將急劇地增加。對此系統(tǒng)的要求是成本低、通信速度快、通信可靠性高。4．信息（娛樂、ITS）系統(tǒng)對信息系統(tǒng)通信總線的要求是容量大、通信速度非常高。46-2．車身系統(tǒng)46-1.2.3汽車網(wǎng)絡的分類1.按網(wǎng)絡拓撲結構分類網(wǎng)絡的拓撲結構（TopologicalStructure）是指網(wǎng)上計算機或設備與信息傳輸介質(zhì)形成的節(jié)點與數(shù)據(jù)傳輸線的物理構成模式。汽車網(wǎng)絡的拓撲結構主要有線形結構、星形結構、環(huán)形結構等幾種。1）線形拓撲結構線形拓撲結構是一種信道共享的物理結構。這種結構中總線具有信息的雙向傳輸功能，普遍用于控制器局域網(wǎng)的連接，總線一般采用同軸電纜或雙絞線。47-1.2.3汽車網(wǎng)絡的分類1.按網(wǎng)絡拓撲結構分類1）總線形拓撲結構總線形拓撲結構是一種信道共享的物理結構。這種結構中總線具有信息的雙向傳輸功能，普遍用于控制器局域網(wǎng)的連接，總線一般采用同軸電纜或雙絞線。圖1-38線形拓撲結構CAN總線、FlexRay總線48-1）總線形拓撲結構總線形拓撲結構是一種信道共享2）星形拓撲結構星形拓撲結構是一種以中央節(jié)點為中心，把若干外圍節(jié)點連接起來的輻射式互聯(lián)結構。這種結構適用于局域網(wǎng)。圖1-39星形拓撲結構BMWX5的懸架系統(tǒng)采用FlexRay49-2）星形拓撲結構星形拓撲結構是一種以中央節(jié)點為3）環(huán)形拓撲結構環(huán)形拓撲結構由各節(jié)點首尾相連形成一個閉合環(huán)形線路。環(huán)形網(wǎng)絡中的信息傳送是單向的，即沿一個方向從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點；每個節(jié)點需安裝中繼器，以接收、放大、發(fā)送信號。圖1-40環(huán)形拓撲結構50-3）環(huán)形拓撲結構環(huán)形拓撲結構由各節(jié)點首尾相連形圖1-41BMW車系影音娛樂系統(tǒng)的MOST總線采用環(huán)形拓撲結構51-圖1-41BMW車系影音娛樂系統(tǒng)的MOST總線采用環(huán)形拓3.按信息傳輸速度分為方便研究和設計應用，美國汽車工程師學會（SAE）的汽車網(wǎng)絡委員會按照系統(tǒng)的復雜程度、傳輸流量、傳輸速度、傳輸可靠性、動作響應時間等參量，將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡劃分為A、B、C、D、E五類。52-3.按信息傳輸速度分為方便研究和設計應用，美

A類網(wǎng)絡是面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)傳輸位速率通常小于10kbit/s，主要用于車外后視鏡調(diào)整，電動車窗、燈光照明等控制；

B類網(wǎng)絡是面向獨立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡，位速率在10~125kbit/s之間，主要應用于車身電子舒適性模塊、儀表顯示等系統(tǒng)；

C類網(wǎng)絡是面向高速、實時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)絡，位速率在125kbit/s~1Mbit/s之間，主要用于牽引力控制、發(fā)動機控制、ABS、ESP等系統(tǒng)。

D類網(wǎng)絡是智能數(shù)據(jù)總線IDB（IntelligentDataBUS）網(wǎng)絡，主要面向影音娛樂信息、多媒體系統(tǒng)，其位速率在250kbit/s~100Mbit/s之間。按照SAE的分類，IDB-C為低速網(wǎng)絡，IDB-M為高速網(wǎng)絡，IDB-Wireless為無線通信網(wǎng)絡。

E類網(wǎng)絡是面向汽車被動安全系統(tǒng)（安全氣囊）的網(wǎng)絡，其位速率為10Mbit/s。53-A類網(wǎng)絡是面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡，1）A類網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用汽車防盜報警系統(tǒng)是典型的A類網(wǎng)絡系統(tǒng)（LIN總線系統(tǒng)）應用實例。圖1-43汽車防盜報警A類網(wǎng)絡系統(tǒng)（LIN總線系統(tǒng)）54-1）A類網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用汽車防盜報警系統(tǒng)是典型的2）B類網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用當大量共享數(shù)據(jù)需要在車內(nèi)各個控制單元間進行交換時，A類網(wǎng)絡系統(tǒng)不再勝任，可采用B類網(wǎng)絡系統(tǒng)。圖1-44基于CAN總線的B類網(wǎng)絡系統(tǒng)55-2）B類網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用當大量共享數(shù)據(jù)需要在車內(nèi)3）A、B兩類網(wǎng)絡系統(tǒng)的組合應用通常將A類網(wǎng)絡通過車身計算機（網(wǎng)關）連接到CAN總線組成的B類網(wǎng)絡中，使得該A類網(wǎng)絡系統(tǒng)成為CAN總線的一個節(jié)點，這樣無需在各傳感器／執(zhí)行器部件安裝CAN控制器件，就能使得信號在CAN總線上傳輸，有效地利用了A類網(wǎng)絡低成本的優(yōu)點。圖1-45A、B兩類網(wǎng)絡系統(tǒng)的組合應用56-3）A、B兩類網(wǎng)絡系統(tǒng)的組合應用通常將A類網(wǎng)4）C類網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用在C類網(wǎng)絡系統(tǒng)方案中，CAN總線有效地將發(fā)動機控制系統(tǒng)、驅動防滑系統(tǒng)及自動巡航系統(tǒng)等連接成為一個綜合控制系統(tǒng)，整車性能得到大幅度堤高。圖1-46基于CAN總線的C類網(wǎng)絡系統(tǒng)57-4）C類網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用在C類網(wǎng)絡系統(tǒng)方案中，C圖1-47奔馳車系的CAN網(wǎng)絡結構圖58-圖1-47奔馳車系的CAN網(wǎng)絡結構圖58-1.3汽車網(wǎng)絡標準與協(xié)議59-1.3汽車網(wǎng)絡標準與協(xié)議59-通信協(xié)議通信協(xié)議是指通信雙方控制信息交換規(guī)則的標準、約定的集合，即指數(shù)據(jù)在總線上的傳輸規(guī)則。簡單地說，兩個實體要想成功地通信，它們必須“說同樣的語言”，并按既定控制法則來保證相互的配合。60-通信協(xié)議通信協(xié)議是指通信雙方控制信息交換規(guī)則的標準、約定的1.3.1A類網(wǎng)絡標準與協(xié)議

A類網(wǎng)絡通信目前首選的標準是局域互聯(lián)網(wǎng)LIN（LocalInterconnectNetwork）。LIN是用于汽車分布式電控系統(tǒng)的一種低成本串行通信系統(tǒng)，它是一種基于UART的數(shù)據(jù)格式、主從結構的單線12V的總線通信系統(tǒng)，主要用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信，而這正是CAN總線的帶寬和功能所不要求的部分。

LIN總線采用低成本的單線連接，傳輸速度最高可達20kbit/s，對于低端的大多數(shù)應用對象（如中央門鎖控制、空調(diào)系統(tǒng)控制等）來說，這個速度是完全可以滿足要求的。

LIN總線的媒體訪問采用單主/多從的機制，不需要進行仲裁，在從節(jié)點中不需要晶體振蕩器而能進行自同步，這極大地減少了硬件平臺的成本，大大降低了汽車電子裝置的開發(fā)、生產(chǎn)和服務費用。61-1.3.1A類網(wǎng)絡標準與協(xié)議A類網(wǎng)絡通信目1.3.2B類網(wǎng)絡標準與協(xié)議

B類網(wǎng)絡通信中使用最廣泛的標準是CAN總線。CAN總線是德國BOSCH公司開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維。通信速率可達1Mbit/s。

CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。

B類網(wǎng)絡通信的國際標準是ISO11898，其傳輸速率在100kbit/s左右。歐洲的各大汽車制造商從1992年起，一直采用ISO11898，所使用的傳輸速率范圍從47.6~500kbit/s不等。62-1.3.2B類網(wǎng)絡標準與協(xié)議B類網(wǎng)絡通信中使1.3.3C類網(wǎng)絡標準與協(xié)議根據(jù)SAE的分類，高速總線系統(tǒng)屬于C類網(wǎng)絡標準。由于高速總線系統(tǒng)主要用于與汽車安全相關，以及實時性要求比較高的領域，如動力系統(tǒng)等，所以其傳輸速率比較高，通常在125kbit/s~1Mbit/s之間，且必須支持實時的周期性的數(shù)據(jù)傳輸。

在C類標準中，歐洲的汽車制造商大多采用CAN總線標準ISO11898。ISO11898主要面向乘用車電子控制單元之間的通信，信息傳輸速率大于125kbit/s，最高可達1Mbit/s。

J1939也是高速通信標準，其數(shù)據(jù)傳輸速率為250kbit/s，主要供貨車及其拖車、大客車、建筑機械及農(nóng)業(yè)機械使用。1.C類總線標準與協(xié)議63-1.3.3C類網(wǎng)絡標準與協(xié)議根據(jù)SAE的分類1.3.4D類網(wǎng)絡標準與協(xié)議汽車多媒體網(wǎng)絡和協(xié)議屬于D類總線系統(tǒng)，分為三種類型，分別是低速、高速和無線，對應SAE的分類相應為IDB-C（IntelligentDataBUS-CAN）、IDB-M（Multimedia）和IDB-Wireless，其傳輸速率在250~100Mbit/s之間。

低速網(wǎng)絡用于遠程通信、診斷及通用信息傳輸，IDE-C按CAN總線的格式以250kbit/s的位速率進行信息傳輸。由于其低成本的特性，IDB-C作為汽車類產(chǎn)品的標準之一，已經(jīng)在汽車網(wǎng)絡中得到應用。

高速網(wǎng)絡主要用于實時的音頻和視頻通信，如MP4、DVD和CD等的播放，所使用的傳輸介質(zhì)是光纖，這一類標準、協(xié)議里主要有DDB、MOST和IEEE1394。64-1.3.4D類網(wǎng)絡標準與協(xié)議汽車多媒體網(wǎng)絡

DDB是用于汽車多媒體和通信的分布式網(wǎng)絡，通常使用光纖作為傳輸介質(zhì)，可連接CD播放器、語音控制單元、電話和國際互聯(lián)網(wǎng)。DDB技術已使用于BENZ公司的高端車型。Daimler-Chrysler等公司計劃與BWM公司一樣使用MOST。MOST是車輛內(nèi)LAN的接口規(guī)格，用于連接車載導航儀和無線設備等，數(shù)據(jù)傳輸速度為24Mbit/s。其規(guī)格主要由德國OasisSiliconSystem公司制訂。在無線通信方面，目前廣泛采用藍牙（Bluetooth）技術。Bluetooth主要是面向下一代汽車應用，如語音系統(tǒng)、無線信息通信、個人娛樂或PC外設等方面等。65-DDB是用于汽車多媒體和通信的分布式網(wǎng)絡，通Thanks!66-Thanks!66-車載網(wǎng)絡技術概述67-車載網(wǎng)絡技術概述1-汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展1汽車網(wǎng)絡標準與協(xié)議3汽車網(wǎng)絡技術的應用2學習內(nèi)容68-汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展1汽車網(wǎng)絡標準與協(xié)議3汽車網(wǎng)絡技術的應用269-3-一、數(shù)據(jù)傳輸方式根據(jù)發(fā)送裝置向接收裝置傳輸信息時各字節(jié)的傳輸方式不同，數(shù)據(jù)傳輸方式分為并行傳輸和串行傳輸兩種形式。1.并行傳輸

圖2-13并行傳輸1—發(fā)送裝置；2—數(shù)據(jù)；3—接收裝置；MSB—最高值數(shù)位；LSB—最低值數(shù)位70-一、數(shù)據(jù)傳輸方式根據(jù)發(fā)送裝置向接收裝置傳輸2.串行傳輸圖2-14串行傳輸1-發(fā)送裝置；2-數(shù)據(jù)；3-接收裝置數(shù)據(jù)的傳輸速率（速度）比特率比特率：每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)（bit），單位為bit/s（bps）。波特率：每秒信號變化的次數(shù)（B/s）。在無調(diào)制的情況下，波特率精確等于比特率。采用調(diào)相技術時，波特率不等于比特率。網(wǎng)速：4

Mbps1Gbps=1000Mbps=1000*1000bps71-2.串行傳輸圖2-14串行傳輸數(shù)據(jù)的傳輸速率（速度）比特目前汽車上:控制單元內(nèi)部線路中使用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，控制單元外部傳輸信息則大都以串行傳輸方式進行。串行數(shù)據(jù)傳輸既可以采用同步傳輸方式，也可以采用異步傳輸方式。72-目前汽車上:串行數(shù)據(jù)傳輸既可以采用同步傳輸方3.同步數(shù)據(jù)傳輸使用一個共同的時鐘脈沖發(fā)生器可保持發(fā)送裝置和接收裝置時間管理的同步性。這種方式就是同步傳輸方式。圖2-15同步傳輸方式1—同步脈沖；2—數(shù)據(jù)；3—停止；4—起始；5—接收裝置串行數(shù)據(jù)傳輸：同步傳輸方式，異步傳輸方式。73-3.同步數(shù)據(jù)傳輸使用一個共同的時鐘脈沖發(fā)生器4.異步數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送和接收裝置之間最常用的時間管理方式是異步傳輸方式。進行異步數(shù)據(jù)傳輸時，發(fā)送和接收裝置之間沒有共同的系統(tǒng)節(jié)拍。圖2-16異步數(shù)據(jù)傳輸時數(shù)據(jù)幀的結構1—接收裝置；2—起始位；3—最低值數(shù)位；4—5-8位數(shù)據(jù)；5—最高值數(shù)位；6—檢查位；7~8—停止位；9—發(fā)送裝置74-4.異步數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送和接收裝置之間最常用的時5.數(shù)據(jù)總線上的信息流方向①單工通信。②雙工通信。圖2-18雙工通信圖2-17單工通信75-5.數(shù)據(jù)總線上的信息流方向①單工通信。②雙工通信。圖2-1.1汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展1.1.1汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展歷程汽車電子技術在經(jīng)歷了零部件層次的汽車電器時代、子系統(tǒng)層次的單片機（汽車電腦）控制時代之后，已經(jīng)開始進入汽車網(wǎng)絡化時代，并向汽車信息化時代邁進。按照電子產(chǎn)品和電子控制系統(tǒng)的技術特點，可將汽車電子技術的發(fā)展粗略劃分為四個階段。1.第一階段——零部件層次的汽車電器時代

1965~1980年屬于零部件層次的汽車電器時代。汽車發(fā)電機晶體管電壓調(diào)節(jié)器和晶體管點火裝置等開始裝備汽車，而且電子控制裝置又逐步實現(xiàn)了由分立元件向集成化的過渡。76-1.1汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展1.1.1汽車網(wǎng)絡技術的發(fā)展歷程這一階段，裝備汽車的其他電子裝置還有轉向系統(tǒng)電子式閃光器、電子控制式喇叭、電子式間歇刮水控制器、數(shù)字時鐘及高能點火（HEI）線圈和集成電路點火系統(tǒng)等。77-這一階段，裝備汽車的其他電子裝置還有轉向系統(tǒng)電2.第二階段——子系統(tǒng)層次的汽車電腦控制時代

1980~1995年屬于子系統(tǒng)層次的汽車單片機（汽車電腦）控制時代，以單片機為控制核心，以實現(xiàn)特定控制內(nèi)容或功能為基本目的的各種電子控制系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。圖1-4電子點火系統(tǒng)組成示意圖78-2.第二階段——子系統(tǒng)層次的汽車電腦控制時代進入20世紀90年代，出現(xiàn)全面、綜合的電子控制系統(tǒng)。79-進入20世紀90年代，出現(xiàn)全面、綜合的電子控制系3.第三階段——整車聯(lián)網(wǎng)層次的汽車網(wǎng)絡化時代

1995~2010年屬于整車聯(lián)網(wǎng)層次的汽車網(wǎng)絡化時代。采用先進的單片機技術和車載網(wǎng)絡技術，形成了車上的分布式、網(wǎng)絡化的電子控制系統(tǒng)。整車電氣系統(tǒng)被連成一個多ECU、多節(jié)點的有機的整體，使得其性能也更加完善。目前，世界主要汽車制造商生產(chǎn)的的多數(shù)汽車上均采用了以CAN、LIN、MOST、DDB等為代表的網(wǎng)絡控制技術，將車輛控制系統(tǒng)簡化為節(jié)點模塊化。在基于現(xiàn)場總線的分布式控制中，任何傳統(tǒng)意義上的傳感器和執(zhí)行器都可以與同一現(xiàn)場的節(jié)點相組合，構成節(jié)點模塊，汽車網(wǎng)絡技術進一步優(yōu)化了汽車的控制系統(tǒng)，極大地提升了汽車的整體控制水平。80-3.第三階段——整車聯(lián)網(wǎng)層次的汽車網(wǎng)絡化時代1圖1-6BMWE60的汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)

圖1-7AUDIA4的汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)81-圖1-6BMWE60的汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)圖1-74.第四階段——以Telematics技術為代表的汽車信息化時代以國際Telematics產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ITIF）正式成立為標志，2010年成為汽車信息化時代的發(fā)軔之年。82-4.第四階段——以Telematics技術為代表的汽車信息化圖1-10汽車將進入信息化時代（由動力傳動、車身控制、行駛安全性、多媒體傳輸?shù)絋elematics）83-圖1-10汽車將進入信息化時代（由動力傳動、車身控制、1.Telematics簡介

Telematics是遠程通信技術（Telecommunications）與信息科學技術（Informatics）的合成詞，意指通過內(nèi)置在汽車、航空器、船舶、火車等運輸工具上的計算機網(wǎng)絡技術，借助無線通信技術、GPS衛(wèi)星導航技術，實現(xiàn)文字、圖像、語音信息交換的綜合信息服務系統(tǒng)。也就是說，Telematics技術整合了汽車網(wǎng)絡技術（也包括其他移動運輸工具內(nèi)部的網(wǎng)絡技術）、無線通信技術、GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系統(tǒng)）衛(wèi)星導航技術，通過無線網(wǎng)絡，隨時給行車中的人們提供駕駛、生活、娛樂所必需的各種信息。84-1.Telematics簡介Telemati圖1-11Telematics信息交換過程示意圖85-圖1-11Telematics信息交換過程示意圖19-

Telematics特點在于大部分的應用系統(tǒng)位于網(wǎng)絡上（如通訊網(wǎng)絡、衛(wèi)星與廣播等）而非汽車內(nèi)。駕駛者可運用無線傳輸?shù)姆绞?，連結網(wǎng)絡傳輸與接收信息與服務，以及下載應用系統(tǒng)或更新軟件等，所耗的成本較低，主要功能仍以行車安全與車輛保全為主，主要功能如圖1-12所示。圖1-12Telematics的主要功能86-Telematics特點在于大部分的應用系統(tǒng)位通過GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（圖1-13），結合行車路線，作電子地圖與語音導航相結合的路況報導、路線指引（圖1-14），并能提前預報前方路口的車速限制及交通違法攝像頭的安裝情況，以確保安全行車。圖1-13GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)87-通過GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（圖1-13），圖1-14電子地圖與語音導航88-圖1-14電子地圖與語音導航22-②道路救援。行車過程中，如果發(fā)生車禍或車輛出現(xiàn)故障，駕駛員可通過Telematics系統(tǒng)的緊急呼叫按鍵，自動聯(lián)系緊急服務機構（119、120等急救機構）或汽車服務站，以獲得道路救援。圖1-15緊急呼叫按鍵1-左側免提話筒；2-活動天窗按鍵；3-緊急呼叫按鍵；4-右側免提話筒③汽車防盜及搜尋。通過GPS衛(wèi)星定位技術確定失竊車輛的位置和行車路線，以便搜尋與追蹤，追繳車輛并緝拿盜車賊。④車輛調(diào)度管理。通過無線信息傳輸，實現(xiàn)運營車輛的調(diào)度管理。89-②道路救援。行車過程中，如果發(fā)生車禍或車輛出圖1-16運營車輛的調(diào)度管理90-圖1-16運營車輛的調(diào)度管理24-⑤自動防撞系統(tǒng)。通過測距傳感器或雷達，監(jiān)測前、后車輛之間的車距，自動調(diào)用車載自適應巡航系統(tǒng)，使前、后車輛之間保持必要的安全距離。圖1-17自適應巡航系統(tǒng)監(jiān)測前、后車輛之間的車距⑥車況掌握。車輛性能與車況的自動監(jiān)測、傳輸，進行多地、遠程“專家會診”，指導車輛維修等。⑦個人化信息接收與發(fā)布。收發(fā)電子郵件與個人化信息等。91-⑤自動防撞系統(tǒng)。通過測距傳感器或雷達，監(jiān)測前⑧多媒體影音娛樂信息接收。高畫質(zhì)與高音質(zhì)的視聽設備、游戲機、上網(wǎng)機、個人行動信息中心、隨選視頻資訊等（圖1-18）。⑨車輛應急預警系統(tǒng)。當行駛中的車輛遇到緊急情況是，可以借助Telematics系統(tǒng)向外界（其他車輛或道路交通管理部門）發(fā)出應急申請，亦可接收來自道路交通管理部門發(fā)布的緊急情況警告及應急響應預案，確保行車安全和道路暢通。圖1-18后座多媒體影音娛樂系統(tǒng)92-⑧多媒體影音娛樂信息接收。高畫質(zhì)與高音質(zhì)的視

Telematics系統(tǒng)在汽車上的布置（圖1-19）可分為前座系統(tǒng)、后座系統(tǒng)與發(fā)動機系統(tǒng)三大子系統(tǒng)。圖1-19Telematics系統(tǒng)在汽車上的布置93-Telematics系統(tǒng)在汽車上的布置（圖11.2汽車網(wǎng)絡技術的應用94-1.2汽車網(wǎng)絡技術的應用28-圖1-22汽車上的電子控制系統(tǒng)越來越多95-圖1-22汽車上的電子控制系統(tǒng)越來越多29-隨著汽車電子化程度逐年提高，從發(fā)動機控制到傳動系控制，從行駛、制動、轉向系控制到安全保障系統(tǒng)及儀表報警系統(tǒng)，從電源管理到為提高舒適性而作的各種努力，使汽車電子系統(tǒng)形成了一個復雜的大系統(tǒng)（圖1-24）。這些系統(tǒng)除需要互相通信，且信息傳輸量急劇加大。如果依然采用傳統(tǒng)的布線方式（圖1-25），那么，對于復雜控制系統(tǒng)，其連接電線（線束）的數(shù)量將急劇增加，甚至難以承受。圖1-24復雜的、多控制單元的汽車電腦控制系統(tǒng)

圖1-23汽車內(nèi)部的電線（線束）數(shù)量（裝備3個電子控制單元）

96-隨著汽車電子化程度逐年提高，從發(fā)動機控制到傳動對于復雜的控制系統(tǒng)，若采用傳統(tǒng)布線方式（一對一布線），將導致車上電線數(shù)目急劇增加，其質(zhì)量將會占到整車質(zhì)量的4%左右。而且，數(shù)量龐大的線束、電線插接器也會降低車輛電氣系統(tǒng)的可靠性，使故障率加大。為解決這一制約汽車電子技術進一步發(fā)展的信息傳輸瓶頸問題，一種新的信息傳輸技術——汽車網(wǎng)絡技術應運而生。圖1-252個控制單元之間傳統(tǒng)的布線方式（一對一布線）97-對于復雜的控制系統(tǒng)，若采用傳統(tǒng)布線方式（一對圖1-26鍵盤與計算機主機之間采用數(shù)據(jù)總線技術進行信息傳輸98-圖1-26鍵盤與計算機主機之間采用數(shù)據(jù)總線技術進行信息數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線是模塊間運行數(shù)據(jù)的通道，即所謂的信息高速公路。數(shù)據(jù)總線可以實現(xiàn)在一條數(shù)據(jù)線上傳遞的信號可以被多個系統(tǒng)（控制單元）共享，從而最大限度地提高系統(tǒng)整體效率，充分利用有限的資源。如果系統(tǒng)可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，則這樣的數(shù)據(jù)總線就稱之為雙向數(shù)據(jù)總線99-數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線是模塊間運行數(shù)據(jù)的通道，即所謂的信息高速公將計算機領域的數(shù)據(jù)總線技術引入到汽車電氣系統(tǒng)中，同樣可以在大大簡化汽車電路的同時，傳遞豐富的信息。圖1-27采用數(shù)據(jù)總線技術在兩個控制單元之間進行信息傳輸如圖1-27所示，采用數(shù)據(jù)總線技術在兩個控制單元之間進行信息傳輸，可以有效較少數(shù)據(jù)傳輸線的數(shù)量。100-將計算機領域的數(shù)據(jù)總線技術引入到汽車電氣系統(tǒng)圖1-28為在具有3個控制單元的系統(tǒng)中采用CAN數(shù)據(jù)總線進行信息傳輸?shù)氖疽鈭D，相應地，汽車內(nèi)部的線束連接也變得簡潔、清晰（圖1-29），不再是一團亂麻。圖1-28在具有3個控制單元的系統(tǒng)中采用CAN數(shù)據(jù)總線進行信息傳輸圖1-29汽車內(nèi)部的電線（線束）數(shù)量（裝備3個電子控制單元）101-圖1-28為在具有3個控制單元的系統(tǒng)中采用C下面，以寶來（BORA）汽車的駕駛員側車門控制單元為例，進一步說明這一問題。圖1-30采用傳統(tǒng)的布線方式（9個線束插接器，共45根電線）102-下面，以寶來（BORA）汽車的駕駛員側車門控制單元為例，進一圖1-31采用數(shù)據(jù)總線進行信息傳輸（只需2個線束插接器，17根電線）103-圖1-31采用數(shù)據(jù)總線進行信息傳輸（只需2個線束插接器，3.采用汽車網(wǎng)絡技術的優(yōu)點①減輕整車自重。減少電線用量，耗銅量下降，整車自重得以降低。同時，全車線束變細，也為安裝其它新的部件預留了空間。②降低生產(chǎn)成本。除了電線用量減少、耗銅量下降帶來的成本降低之外，網(wǎng)絡技術所秉持的“信息共享、一線多能”也充分發(fā)揮了每一條電線的作用，現(xiàn)實了“物盡其用”。③提高工作可靠性。電線數(shù)量的減少，也使汽車電氣系統(tǒng)的線束插接器數(shù)量大大減少，由線束和插接器引發(fā)的斷路、短路、接觸不良等故障的發(fā)生率也大大降低，整車電氣系統(tǒng)的工作可靠性得以提高。④便于后續(xù)開發(fā)。采用開放式的汽車網(wǎng)絡技術，為后續(xù)技術的開發(fā)留有充分的余地。以后，隨著技術的不斷進步，新的電子控制系統(tǒng)可以很方便地融入到已有的系統(tǒng)之中，而不必對現(xiàn)有系統(tǒng)作太大的改動。104-3.采用汽車網(wǎng)絡技術的優(yōu)點①減輕整車自重。減少電線用量，耗同時，也便于實現(xiàn)控制器與執(zhí)行器的就近安裝，甚至采用控制器與執(zhí)行器的一體化安裝，進一步節(jié)省了安裝空間，提高了控制的實時性和控制精度，從而實現(xiàn)了良性循環(huán)。圖1-32大眾開迪（Caddy）、邁騰（Magotan）汽車的整體式ESPECU105-同時，也便于實現(xiàn)控制器與執(zhí)行器的就近安裝，甚1.2.2現(xiàn)場總線與汽車網(wǎng)絡

現(xiàn)場總線（Fieldbus）是一種工業(yè)數(shù)據(jù)通信總線，主要用于自動化控制（如鋼鐵冶金、啤酒釀造，以解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。目前汽車上廣泛使用的控制局域網(wǎng)絡（ControllerAreaNetwork，CAN）就可以歸為現(xiàn)場總線類網(wǎng)絡，但同時又有自身的一些特點。汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)不僅有CAN總線和LIN總線這樣的控制網(wǎng)絡，還有多媒體影音娛樂信息網(wǎng)絡，如MOST、DDB等。目前，汽車電子系統(tǒng)控制中應用最廣泛的是CAN總線。1.現(xiàn)場總線106-1.2.2現(xiàn)場總線與汽車網(wǎng)絡現(xiàn)場總線（F2.現(xiàn)場總線的組成現(xiàn)場總線由兩大部分組成，即數(shù)據(jù)傳輸線和節(jié)點。在總線系統(tǒng)中節(jié)點包括控制單元和總線輔助設備，控制單元由控制器、濾波器、收發(fā)器、兩個數(shù)據(jù)傳輸終端組成?？刂茊卧谟布隙嗔藢ｉT的總線接口裝置（如CAN總線接口），并有相應的軟件即通信標準的支持。圖1-34現(xiàn)場總線中的控制單元107-2.現(xiàn)場總線的組成現(xiàn)場總線由兩大部分組成，即數(shù)據(jù)

在大眾速騰（SAGITAR）汽車的電源管理系統(tǒng)中，J519作為中央電器控制網(wǎng)絡系統(tǒng)的一個節(jié)點，可以實現(xiàn)電源管理、車外燈控制、車內(nèi)燈控制、儀表照明及光亮度調(diào)整、轉向信號控制、接線柱控制、前/后風擋玻璃的雨刷控制、燃油泵電源接通、發(fā)電機勵磁、后風窗加熱等十幾種功能，控制功能十分豐富。

圖1-36中央電器控制單元J519作為中央電器控制網(wǎng)絡系統(tǒng)的一個節(jié)點存在J519—中央電器控制單元；J527—轉向柱控制單元108-在大眾速騰（SAGITAR）汽車的電源管理系統(tǒng)5.現(xiàn)場總線的優(yōu)點①經(jīng)濟性；②可靠性；③可控性；④綜合性；⑤互換性；⑥開放性。109-5.現(xiàn)場總線的優(yōu)點①經(jīng)濟性；②可靠性；③可控性；431.2.2車載網(wǎng)絡系統(tǒng)在汽車上的應用車載網(wǎng)絡系統(tǒng)在汽車上的應用非常多，按照應用系統(tǒng)加以劃分的話，車用網(wǎng)絡大致可以分為4個系統(tǒng)：動力傳動系統(tǒng)車身系統(tǒng)安全系統(tǒng)信息系統(tǒng)。110-1.2.2車載網(wǎng)絡系統(tǒng)在汽車上的應用動力傳動系統(tǒng)44-1．動力傳動系統(tǒng)動力CAN數(shù)據(jù)總線連接3塊電腦，它們是發(fā)動機、ABS/EDL及自動變速器電腦（動力CAN數(shù)據(jù)總線可以連接安全氣囊、四輪驅動與組合儀表等電腦）?？偩€可以同時傳遞10組數(shù)據(jù)，發(fā)動機電腦5組、ABS/EDL電腦3組、自動變速器電腦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7ms～20ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。優(yōu)先權順序為ABS/EDL電控單元、發(fā)動機電控單元、自動變速器電控單元。111-1．動力傳動系統(tǒng)動力CAN數(shù)據(jù)總線連接3塊電腦，它們是發(fā)動2．車身系統(tǒng)與動力傳動系統(tǒng)相比，汽車上的各處都配置有車身系統(tǒng)的部件，線束長，容易受到干擾。舒適CAN數(shù)據(jù)總線連接5個控制單元（包括中央控制單元及4個車門的控制單元），有5個功能：中央門鎖、電動窗、照明開關、后視鏡加熱及自診斷功能。3．安全系統(tǒng)安全系統(tǒng)是指根據(jù)多個傳感器的信息使安全氣囊啟動等的控制系統(tǒng)。由此使用的節(jié)點數(shù)將急劇地增加。對此系統(tǒng)的要求是成本低、通信速度快、通信可靠性高。4．信息（娛樂、ITS）系統(tǒng)對信息系統(tǒng)通信總線的要求是容量大、通信速度非常高。112-2．車身系統(tǒng)46-1.2.3汽車網(wǎng)絡的分類1.按網(wǎng)絡拓撲結構分類網(wǎng)絡的拓撲結構（TopologicalStructure）是指網(wǎng)上計算機或設備與信息傳輸介質(zhì)形成的節(jié)點與數(shù)據(jù)傳輸線的物理構成模式。汽車網(wǎng)絡的拓撲結構主要有線形結構、星形結構、環(huán)形結構等幾種。1）線形拓撲結構線形拓撲結構是一種信道共享的物理結構。這種結構中總線具有信息的雙向傳輸功能，普遍用于控制器局域網(wǎng)的連接，總線一般采用同軸電纜或雙絞線。113-1.2.3汽車網(wǎng)絡的分類1.按網(wǎng)絡拓撲結構分類1）總線形拓撲結構總線形拓撲結構是一種信道共享的物理結構。這種結構中總線具有信息的雙向傳輸功能，普遍用于控制器局域網(wǎng)的連接，總線一般采用同軸電纜或雙絞線。圖1-38線形拓撲結構CAN總線、FlexRay總線114-1）總線形拓撲結構總線形拓撲結構是一種信道共享2）星形拓撲結構星形拓撲結構是一種以中央節(jié)點為中心，把若干外圍節(jié)點連接起來的輻射式互聯(lián)結構。這種結構適用于局域網(wǎng)。圖1-39星形拓撲結構BMWX5的懸架系統(tǒng)采用FlexRay115-2）星形拓撲結構星形拓撲結構是一種以中央節(jié)點為3）環(huán)形拓撲結構環(huán)形拓撲結構由各節(jié)點首尾相連形成一個閉合環(huán)形線路。環(huán)形網(wǎng)絡中的信息傳送是單向的，即沿一個方向從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點；每個節(jié)點需安裝中繼器，以接收、放大、發(fā)送信號。圖1-40環(huán)形拓撲結構116-3）環(huán)形拓撲結構環(huán)形拓撲結構由各節(jié)點首尾相連形圖1-41BMW車系影音娛樂系統(tǒng)的MOST總線采用環(huán)形拓撲結構117-圖1-41BMW車系影音娛樂系統(tǒng)的MOST總線采用環(huán)形拓3.按信息傳輸速度分為方便研究和設計應用，美國汽車工程師學會（SAE）的汽車網(wǎng)絡委員會按照系統(tǒng)的復雜程度、傳輸流量、傳輸速度、傳輸可靠性、動作響應時間等參量，將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡劃分為A、B、C、D、E五類。118-3.按信息傳輸速度分為方便研究和設計應用，美

A類網(wǎng)絡是面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)傳輸位速率通常小于10kbit/s，主要用于車外后視鏡調(diào)整，電動車窗、燈光照明等控制；

B類網(wǎng)絡是面向獨立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡，位速率在10~125kbit/s之間，主要應用于車身電子舒適性模塊、儀表顯示等系統(tǒng)；

C類網(wǎng)絡是面向高速、實時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)絡，位速率在125kbit/s~1Mbit/s之間，主要用于牽引力控制、發(fā)動機控制、ABS、ESP等系統(tǒng)。

D類網(wǎng)絡是智能數(shù)據(jù)總線IDB（IntelligentDataBUS）網(wǎng)絡，主要面向影音娛樂信息、多媒體系統(tǒng)，其位速率在250kbit/s~100Mbit/s之間。按照SAE的分類，IDB-C為低速網(wǎng)絡，IDB-M為高速網(wǎng)絡，IDB-Wireless為無線通信網(wǎng)絡。

E類網(wǎng)絡是面向汽車被動安全系統(tǒng)（安全氣囊）的網(wǎng)絡，其位速率為10Mbit/s。119-A類網(wǎng)絡是面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡，1）A類網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用汽車防盜報警系統(tǒng)是典型的A類網(wǎng)絡系統(tǒng)（LIN總線系統(tǒng)）應用實例。圖1-43汽車防盜報警A類網(wǎng)絡系統(tǒng)（LIN總線系統(tǒng)）120-1）A類網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用汽車防盜報警系統(tǒng)是典型的2）B類網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用當大量共享數(shù)據(jù)需要在車內(nèi)各個控制單元間進行交換時，A類網(wǎng)絡系統(tǒng)不再勝任，可采用B類網(wǎng)絡系統(tǒng)。圖1-44基于CAN總線的B類網(wǎng)絡系統(tǒng)121-2）B類網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用當大量共享數(shù)據(jù)需要在車內(nèi)3）A、B兩類網(wǎng)絡系統(tǒng)的組合應用通常將A類網(wǎng)絡通過車身計算機（網(wǎng)關）連接到CAN總線組成的B類網(wǎng)絡中，使得該A類網(wǎng)絡系統(tǒng)成為CAN總線的一個節(jié)點，這樣無需在各傳感器／執(zhí)行器部件安裝CAN控制器件，就能使得信號在CAN總線上傳輸，有效地利用了A類網(wǎng)絡低成本的優(yōu)點。圖