任務(wù)1-新能源汽車車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)認(rèn)知與檢修

《新能源汽車輔助系統(tǒng)檢修》任務(wù)一新能源汽車車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)認(rèn)知與檢修建議課時(shí)：4學(xué)時(shí)知識(shí)目標(biāo)（1）能夠描述車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)組成；（2）能夠描述車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作原理；（3）能夠描述典型新能源汽車車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)；（4）能夠描述典型新能源汽車車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢修方法。技能目標(biāo)（1）能夠進(jìn)行車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢修。素養(yǎng)目標(biāo)（1）能夠制訂工作計(jì)劃，獨(dú)立完成工作學(xué)習(xí)任務(wù)。（2）能夠在工作過程中，與小組其他成員合作、交流并進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)分工，具備團(tuán)隊(duì)合作和安全操作的意識(shí)。（3）養(yǎng)成服從管理，規(guī)范作業(yè)的良好工作習(xí)慣。（4）培養(yǎng)安全工作的習(xí)慣。教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí)目錄一、任務(wù)導(dǎo)入二、獲取信息任務(wù)導(dǎo)入一輛純電動(dòng)汽車，采用診斷儀器讀取故障碼時(shí)，診斷儀器不能與車輛所有的控制模塊通訊，你知道問題出在哪里嗎？引導(dǎo)問題1:

為什么要采用車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)？車載局域網(wǎng)絡(luò)由哪些部分組成？1.車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)汽車各方面的性能要求越來越高。人們?cè)谧非筌囕v動(dòng)力性和操控性能的同時(shí)、對(duì)舒適性和安全性能也提出了更高的要求。20世紀(jì)90年代以來，隨著集成電路在汽車上的廣泛應(yīng)用，汽車上的電子控制系統(tǒng)越來越多，例如電子燃油噴射裝置、防抱死制動(dòng)裝置（ABS）、安全氣囊裝置、電動(dòng)門窗裝置、主動(dòng)懸架等。各種電子控制系統(tǒng)的導(dǎo)入和應(yīng)用使汽車的各項(xiàng)功能更加完善，控制更加精確和靈活，智能化程度也不斷提升。然而，功能的日益增加和完善使車載電子控制模塊的數(shù)量以驚人的速度增加。與此同時(shí)，各電子控制模塊之間的數(shù)據(jù)交換也隨之增加。獲取信息獲取信息傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換形式是通過模塊間專設(shè)的導(dǎo)線完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。數(shù)據(jù)量的增加必然導(dǎo)致車身線束的增加。龐大的車身線束不僅增加了制造成本，而且還占用空間，提高了整車重量。線束的增加還會(huì)使因線束老化而引起電氣故障的可能性大大提高，降低了系統(tǒng)的可靠性。解決這個(gè)問題的關(guān)鍵就是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將車載控制模塊通過車載網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高效傳輸。車載網(wǎng)絡(luò)形式多種多樣，目前應(yīng)用最為廣泛的是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（ControllerAreaNetwork），即所謂的CANBUS系統(tǒng)。控制器局域網(wǎng)CAN是德國(guó)Robertbosch公司在20世紀(jì)80年代初為汽車業(yè)開發(fā)的一種具有很高保密性，有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行數(shù)據(jù)通信總線。CAN的應(yīng)用范圍遍及從高速網(wǎng)絡(luò)到低成本的多線路網(wǎng)絡(luò)。在自動(dòng)化控制領(lǐng)域、發(fā)動(dòng)機(jī)控制部件、傳感器、防滑系統(tǒng)等應(yīng)用中，CAN的位速率可高達(dá)1Mbit/s。同時(shí)，它也可以廉價(jià)地運(yùn)用于汽車電氣系統(tǒng)中，如燈光、電動(dòng)車窗等，可以替代所需要的硬件連接。按照ISO有關(guān)部門規(guī)定，CAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為線性總線式，所以也稱CAN總線。最初推出的CAN總線為1.0版，1990年推出1.2修訂版，1991年又推出CAN總線2.0版。目前CAN總線不但已經(jīng)成為汽車總線的主要規(guī)范，而且被公認(rèn)為最有前途的幾種工業(yè)總線之一，已由ISOTC22技術(shù)委員會(huì)批準(zhǔn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是唯一被批準(zhǔn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的總線。1993年國(guó)際CAN用戶及制造商組織（簡(jiǎn)稱CIA）在歐洲成立，主要作用是解決CAN總線實(shí)際應(yīng)用中的問題，提供CAN產(chǎn)品及其開發(fā)工具，推廣CAN總線的應(yīng)用。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與CANBUS系統(tǒng)對(duì)比如圖5-1-1所示。圖5-1-1（a）所示代表傳統(tǒng)布線及信息傳遞方式。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元與自動(dòng)變速器控制單元以獨(dú)立的數(shù)據(jù)專線傳遞各種信息，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置、變速箱干預(yù)、升降檔信息等。而圖5-1-1（b）所示則采用CANBUS數(shù)據(jù)總線進(jìn)行信息傳遞，所有信息都通過兩根數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳遞。各控制單元之間的所有信息都通過兩根數(shù)據(jù)線進(jìn)行交換，相同的數(shù)據(jù)只須在數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的傳遞一次。通過該種數(shù)據(jù)傳遞形式，所有的信息，不受控制單元的多少和信息容量的大小限制，都可以通過這兩條數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳遞。獲取信息獲取信息圖5-1-1傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與CANBUS系統(tǒng)對(duì)比圖a）傳統(tǒng)通信方式b）CAN通信方式如圖5-1-2所示，類似于公共汽車可以運(yùn)輸大量乘客，CAN數(shù)據(jù)總線可以以高效率實(shí)現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)信息傳輸。獲取信息圖5-1-2CANBUS總線系統(tǒng)示意圖獲取信息因此，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式相比，CAN數(shù)據(jù)總線具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)傳輸速度快數(shù)據(jù)傳輸能以較快的速度進(jìn)行，最快速度達(dá)到1Mbit/s。（2）系統(tǒng)可靠性高系統(tǒng)能準(zhǔn)確識(shí)別數(shù)據(jù)傳輸故障（不論是由內(nèi)部還是外部引起的）；具有較強(qiáng)的抗干擾和應(yīng)急運(yùn)行能力，如能以單線模式工作（出于安全因素，正常情況下雙線同時(shí)工作）。（3）減少線束，降低成本通過減少車身線束降低了制造成本，同時(shí)又節(jié)省了空間，降低了整車重量。（4）系統(tǒng)配置更加靈活便利若需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能增減或配置更改時(shí)，只需進(jìn)行較少的改動(dòng)，如對(duì)相應(yīng)控制模塊進(jìn)行軟件升級(jí)等。（5）高效率診斷通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各系統(tǒng)的高效診斷，大大減少了診斷掃描所需的診斷線束。2．車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成CANBUS數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)主要由控制器、收發(fā)器、終端電阻和傳輸線等組成。除數(shù)據(jù)傳輸線外，其它元件都置于控制單元內(nèi)部。如圖5-1-3所示。控制器的作用是用于接收控制單元中微處理器發(fā)出的數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并傳給CAN收發(fā)器；同時(shí)CAN控制器也接收收發(fā)器收到的數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并傳給微處理器。收發(fā)器是由一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器組合而成，其作用是將從控制器接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成能夠通過CANBUS傳遞的電信號(hào)，并能雙向傳遞。圖5-1-3CANBUS數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)圖獲取信息終端電阻是一個(gè)電阻器，每個(gè)電阻值為120歐姆，其作用是防止信號(hào)在傳輸過程中因回波反射造成對(duì)信號(hào)的疊加，從而使信號(hào)產(chǎn)生失真，影響數(shù)據(jù)的正常傳輸。傳輸線又稱為通信介質(zhì)或媒體，常用通信傳輸介質(zhì)有電話線、同軸電纜、雙絞線、光導(dǎo)纖維電纜、無(wú)線與衛(wèi)星通信信道等。如圖5-1-4所示，傳輸線通常是被CAN數(shù)據(jù)總線用以傳輸數(shù)據(jù)的雙向數(shù)據(jù)線，分為CAN高位（CAN-high）和低位（CAN-low）數(shù)據(jù)線。CAN總線數(shù)據(jù)沒有指定接收器，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線同時(shí)發(fā)送給各控制單元，各控制單元接收后進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的分析、判斷和計(jì)算。為了防止外界電磁波干擾和向外福射，CAN總線采用兩條線纏繞在一起的雙絞線；兩條線上的電位是相反的，如果一條線的電壓是5V，另一條線就是0V，兩條線的電壓總和等于常值。因此，CAN總線得到保護(hù)而免受外界電磁場(chǎng)干擾，同時(shí)CAN總線向外輻射也保持中性，即無(wú)輻射。獲取信息由于汽車上通常采用多種總線將控制單元連接成網(wǎng)絡(luò)，而不同總線之間無(wú)法直接相互傳遞數(shù)據(jù)，而是通過網(wǎng)關(guān)將不同總線互聯(lián)。網(wǎng)關(guān)是汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信的核心，通過它可以實(shí)現(xiàn)各種總線上模塊之間信息的共享以及汽車內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)管理和故障診斷功能。圖5-1-4數(shù)據(jù)傳輸線獲取信息各個(gè)控制單元利用雙絞線分別連接在CANBUS系統(tǒng)的舒適總線、驅(qū)動(dòng)總線上，通過網(wǎng)關(guān)“翻譯”，將舒適總線與驅(qū)動(dòng)總線之間的信息傳輸速率和識(shí)別代號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)信息的可靠、迅速和實(shí)時(shí)傳輸，完成控制單元對(duì)相應(yīng)模塊功能的控制。圖5-1-5車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接原理圖獲取信息1.車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接類型（1）總線類型目前汽車界最廣泛采用的是CAN總線和LIN（LocalInterconnectNetwork，局部連接網(wǎng)）總線兩種總線類型。CAN總線是一種多主方式的串行通訊總線，而LIN總線是一種輔助的串行通信總線網(wǎng)絡(luò)，為汽車網(wǎng)絡(luò)（如CAN總線）提供輔助功能。在一些相對(duì)簡(jiǎn)單的汽車中，LIN總線的使用可大大節(jié)省成本。與CAN總線不同，LIN總線采用單主控制器/多從設(shè)備的模式。獲取信息引導(dǎo)問題2:

車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是如何工作的？（2）網(wǎng)絡(luò)連接形式如圖5-1-5所示，網(wǎng)絡(luò)連接的形式一般有五種，分別為網(wǎng)狀連接、星型連接、環(huán)形連接、總線連接以及串行連接；而總線網(wǎng)絡(luò)連接形式在汽車上應(yīng)用較為廣泛。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用了CAN總線形式和總線型網(wǎng)絡(luò)連接形式，從而構(gòu)成了CANBUS網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。CANBUS系統(tǒng)中包含多個(gè)控制單元，這些控制單元通過內(nèi)部收發(fā)器（發(fā)射-接受放大器）并聯(lián)在總線導(dǎo)線上，因此各控制單元的地位均相同，沒有任何控制單元享有特權(quán)，在這個(gè)意義上稱之為多主機(jī)結(jié)構(gòu)。a、網(wǎng)狀連接b、星型連接c、環(huán)形連接d、總線連接e、串行連接獲取信息圖5-1-6網(wǎng)絡(luò)連接形式圖2.車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息交換各個(gè)控制單元之間進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)稱為信息，每個(gè)控制單元均可發(fā)送和接收信息。信息交換是按照順序來連續(xù)完成的。（1）信息的表示方法信息包含在控制單元之間傳遞的各種物理量中，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并以二進(jìn)制數(shù)（一系列0和1）來表示。如圖5-1-7所示，CANBUS傳遞的每個(gè)信息都是通過二進(jìn)制編碼來表示的。信息越簡(jiǎn)單，信息結(jié)構(gòu)越短；信息越復(fù)雜，信息結(jié)構(gòu)越長(zhǎng)。信息結(jié)構(gòu)越長(zhǎng)，表達(dá)的信息量越大，信息結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度每增加一位（1bit），其表達(dá)的信息量便可增加1倍，信息結(jié)構(gòu)最大長(zhǎng)度108bit。例如表示壓縮機(jī)的狀態(tài)，只有接通和斷開兩種狀態(tài)，可以用信息結(jié)構(gòu)為1位（或1bit）的方式表達(dá)。當(dāng)描述中控鎖狀態(tài)時(shí)，中控鎖狀態(tài)可分為：開鎖、鎖車、安全鎖和非安全鎖共四種狀態(tài)，用信息結(jié)構(gòu)為1位（或1bit）的方式就不能全部表達(dá)，必須用信息結(jié)構(gòu)為2位（或2bit）的方式表達(dá)。而表示發(fā)動(dòng)機(jī)溫度值0-127.5℃，則必須用信息結(jié)構(gòu)為8位（或8bit）的方式表達(dá)。獲取信息圖5-1-7信息的二進(jìn)制表示法獲取信息CAN系統(tǒng)中的所有控制單元都能收到信息，并且每個(gè)都扮演識(shí)別器中的接收檢驗(yàn)員，判斷所收到的信息是否與相應(yīng)的控制模塊有關(guān)，如果有關(guān)，則采用；否則將被忽略。每個(gè)控制單元都能傳遞和接收數(shù)據(jù)，但只是有選擇性地讀取需要的數(shù)據(jù)信息。每個(gè)控制單元均可接收發(fā)送出的信息。通常把上述信息交換的原理稱為廣播，類似與一個(gè)廣播電臺(tái)發(fā)送某一節(jié)目一樣，每個(gè)連接的用戶均可接收。這種廣播形式使系統(tǒng)中所有控制單元都處于相同的信息狀態(tài)。圖4-1-3SISS智能啟停系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)獲取信息（2）信息交換的基本原理為了易于說明信息交換過程，下面以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息為例并以一條CAN導(dǎo)線來講述信息交換的基本原理，如圖5-1-8所示。3.車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)功能CANBUS系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)功能，如圖5-1-9所示。（1）K線K線用于在CANBUS系統(tǒng)自診斷時(shí)連接檢測(cè)儀。（2）控制單元控制單元接收來自傳感器的信號(hào)，將其處理后再發(fā)送到執(zhí)行元件上。控制單元中包含兩個(gè)重要構(gòu)件：一個(gè)微處理器和CAN存儲(chǔ)區(qū)。微處理器帶有輸入輸出存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器?？刂茊卧邮盏降膫鞲衅髦担ㄈ绨l(fā)動(dòng)機(jī)溫度或轉(zhuǎn)速）會(huì)被定期查詢并按順序存入輸入存儲(chǔ)器。微處理器按事先規(guī)定好的程序來處理輸入值，處理后的結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)器內(nèi)，然后到達(dá)各個(gè)執(zhí)行元件。而CAN存儲(chǔ)區(qū)主要用于容納接收到的和要發(fā)送的信息。圖5-1-9CANBUS總線系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)功能圖獲取信息（3）CAN構(gòu)件CAN構(gòu)件用于數(shù)據(jù)交換，分為兩個(gè)區(qū)：一個(gè)是接收區(qū)，一個(gè)是發(fā)送區(qū)。通過接收郵箱或發(fā)送郵箱與控制單元相連，該構(gòu)件一般集成在控制單元的微處理器芯片內(nèi)。（4）收發(fā)器如圖5-1-10所示，收發(fā)器是一個(gè)發(fā)送-接收放大器，它把CAN構(gòu)件連續(xù)的比特流（邏輯電平）轉(zhuǎn)換成電壓值（線路傳輸電平），或者通過收發(fā)器把電壓值轉(zhuǎn)換成比特流。這個(gè)電壓值適合銅導(dǎo)線上的信息傳輸。收發(fā)器通過TX-線（發(fā)送導(dǎo)線）或RX-線（接收導(dǎo)線）與CAN構(gòu)件相連。RX-線通過一個(gè)放大器直接與CAN總線相連，總在監(jiān)聽總線信號(hào)。圖5-1-10收發(fā)器內(nèi)部示意圖獲取信息如果某一開關(guān)已接合，電阻上就有電流流過，于是總線導(dǎo)線上的電壓就為0V。如果所有開關(guān)均未接合，那么就沒有電流流過，電阻上就沒有壓降，于是總線導(dǎo)線上的電壓就為5V。因此，若總線處于狀態(tài)1（無(wú)源），那么此狀態(tài)可以由某一個(gè)控制單元使用狀態(tài)0（有源）來改寫。圖5-1-11三個(gè)收發(fā)器耦合在一根總線導(dǎo)線上獲取信息如圖5-1-11所示，收發(fā)器一個(gè)特點(diǎn)就是TX線與總線的耦合，這個(gè)耦合過程是通過一個(gè)斷路式集流器電路來實(shí)現(xiàn)的。所以，總線導(dǎo)線上就會(huì)出現(xiàn)兩種狀態(tài)：一種狀態(tài)（狀態(tài)1），晶體管截止?fàn)顟B(tài)（開關(guān)未接合），總線電平等于1，無(wú)源；另一種狀態(tài)（狀態(tài)0），晶體管導(dǎo)通狀態(tài)（開關(guān)已接合），總線電平等于0，有源。由此，將無(wú)源的總線電平稱為隱性電平，有源的總線電平稱為顯性電平。（5）網(wǎng)關(guān)如圖5-1-12所示，由于不同區(qū)域CANBUS總線的速率和識(shí)別代號(hào)不同，因此某一信號(hào)要從一個(gè)總線進(jìn)入到另一個(gè)總線區(qū)域，必須把此信號(hào)的速率和識(shí)別代號(hào)進(jìn)行改變，能夠讓另一個(gè)系統(tǒng)接受，這個(gè)任務(wù)由網(wǎng)關(guān)（Gateway）來完成。圖5-1-12網(wǎng)關(guān)獲取信息4．車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息傳輸過程（1）CAN信息的結(jié)構(gòu)原理如圖5-1-13所示，CANBUS所傳遞的每個(gè)完整信息分別由開始域、狀態(tài)域、控制域、數(shù)據(jù)域、安全域、檢驗(yàn)域和結(jié)束域所構(gòu)成。1）開始域標(biāo)志數(shù)據(jù)開始。帶有大約5V電壓（由系統(tǒng)決定）的1位，被送入高位CAN線；帶有大約0V電壓的1位被送入低位CAN線。此外，還用于確定與其它節(jié)點(diǎn)硬件的同步。圖5-1-13信息結(jié)構(gòu)圖獲取信息2）狀態(tài)域該區(qū)包括11位，用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的內(nèi)容，判定數(shù)據(jù)中的優(yōu)先權(quán)，低值標(biāo)識(shí)符代表數(shù)據(jù)的較高級(jí)優(yōu)先順序。如果兩個(gè)控制單元都要同時(shí)發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，那么，具有較高優(yōu)先權(quán)的控制單元優(yōu)先發(fā)送。例如包括發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度信息的數(shù)據(jù)和車輛打滑信息的數(shù)據(jù)相比，后者通常具有更低值的標(biāo)識(shí)符，具有優(yōu)先發(fā)送的權(quán)利。3）控制域該區(qū)共包括六位。前兩位為顯性，以備將來應(yīng)用。后四位包括隨后的數(shù)據(jù)域中字節(jié)的數(shù)量，其值為0～8，在本部分允許任何接收器檢查是否已經(jīng)接收到所傳遞過來的所有信息。4）數(shù)據(jù)域表示傳遞的信息所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，最多可達(dá)64位（8字節(jié)）。在數(shù)據(jù)域中，信息被傳遞到其他控制單元。獲取信息5）安全域包括一個(gè)用于錯(cuò)誤檢測(cè)的15位數(shù)列和一個(gè)定界符位。發(fā)送數(shù)據(jù)和接收信息的控制單元用于檢查和比較傳遞信息所發(fā)生的變化（檢測(cè)傳遞數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤）。6）檢驗(yàn)域包括隱性傳輸?shù)目崭裎患巴ǔ殡[性的定界符位。在此，接收器信號(hào)通知發(fā)送器，接收器已經(jīng)正確收到數(shù)據(jù)。若檢查到錯(cuò)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)。7）結(jié)束域該區(qū)表示數(shù)據(jù)完成，它通常包括七位隱性位。表示該信息數(shù)據(jù)傳遞結(jié)束，這里是顯示錯(cuò)誤并重新發(fā)送數(shù)據(jù)的最后一次機(jī)會(huì)。獲取信息（2）CAN總線的標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議1）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)由使用的電子語(yǔ)言來識(shí)別?？刂颇K必須“使用和解讀”相同的電子語(yǔ)言，這種電子語(yǔ)言稱為協(xié)議。a.J1850標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)協(xié)議J1850是美國(guó)汽車的車內(nèi)聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，包含了兩個(gè)不兼容的規(guī)程。通用汽車公司（GM）和克萊斯勒汽車公司（Chrysler）采用10.4kbit/s可變規(guī)程的類似版本，在單根線的總線上進(jìn)行通信；福特汽車公司（FORD）采用46.1kbit/s的PWM（PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制），在雙線的差分總線上進(jìn)行通信。b.J1939協(xié)議J1939是一種以CAN2.0為網(wǎng)絡(luò)核心、支持閉環(huán)控制的在多個(gè)ECU之間高速通信的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。獲取信息2）網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)目前存在多種汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，其側(cè)重的功能有所不同。為方便研究和設(shè)計(jì)應(yīng)用，SAE車輛網(wǎng)絡(luò)委員會(huì)將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)劃分為A、B、C三類。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)傳輸位速率通常小于10kbit/s，主要用于電動(dòng)后視鏡，電動(dòng)窗、燈光照明等控制；B類是面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)，位速率在13-125kbit/s，主要應(yīng)用于車身電子舒適性模塊、儀表顯示等系統(tǒng)；C類是面向高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，位速率在125kbit/s-1Mbit/s之間，主要用于牽引力控制、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、ABS等系統(tǒng)。a.A類總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議A類的網(wǎng)絡(luò)通信大部分采用UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter,通用異步接收/發(fā)送裝置）標(biāo)準(zhǔn)。UART使用起來既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)，但隨著技術(shù)的發(fā)展，預(yù)計(jì)在今后幾年中將會(huì)逐步在汽車通信系統(tǒng)中被停止使用。獲取信息目前，A類首選的標(biāo)準(zhǔn)是LIN。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系統(tǒng)。它是一種基于UART的數(shù)據(jù)格式、主從結(jié)構(gòu)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。由于目前尚未建立低端多路通信的汽車標(biāo)準(zhǔn)，因此LIN正試圖發(fā)展成為低成本的串行通信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。b.B類總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議B類的網(wǎng)絡(luò)通信采用的是ISO11898標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率在100kbit/s左右的CAN總線。CAN總線是德國(guó)BOSCH公司從20世紀(jì)80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信速率可達(dá)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(duì)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(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等項(xiàng)工作。獲取信息CAN協(xié)議的最大特點(diǎn)是廢除傳統(tǒng)的站地址編碼，實(shí)行對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，最多可標(biāo)識(shí)2048（2.OA）個(gè)或5億（2.OB）多個(gè)數(shù)據(jù)塊。采用這種方法可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制。數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度最多為8個(gè)字節(jié)，不會(huì)占用總線時(shí)間過長(zhǎng)，從而保證了通信的實(shí)時(shí)性。CAN協(xié)議采用CRC檢驗(yàn)并可提供相應(yīng)的錯(cuò)誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。以往廣泛適用于美國(guó)車型的J1850正逐步被基于CAN總線的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議所取代。c.高速總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議由于高速總線系統(tǒng)主要用于與汽車安全相關(guān)，以及實(shí)時(shí)性要求比較高的地方（如動(dòng)力系統(tǒng)），所以其傳輸速率比較高。根據(jù)傳統(tǒng)的SAE的分類，該部分屬于C類總線標(biāo)準(zhǔn)，通常在125kbit/s-1Mbit/s之間，必須支持實(shí)時(shí)的周期性的參數(shù)傳輸。獲取信息目前，隨著汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，未來將會(huì)使用到具有高速實(shí)時(shí)傳輸特性的一些總線標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，包括采用時(shí)間觸發(fā)通訊的XbyWire系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)和用于安全氣囊控制和通訊的總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議。（a）C類總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議。在C類標(biāo)準(zhǔn)中，歐洲的汽車制造商基本上采用的都是高速通信的CAN總線標(biāo)準(zhǔn)IS011898。而J1939供貨車及其拖車、大客車、建筑設(shè)備以及農(nóng)業(yè)設(shè)備使用，是用來支持分布在車輛各個(gè)不同位置的電控單元之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)閉環(huán)控制功能的高速通信標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)據(jù)傳輸速率為250kbit/s。在美國(guó)，GM公司已開始在所有的車型上使用其專屬的所謂GMLAN總線標(biāo)準(zhǔn)，它是一種基于CAN的傳輸速率在500kbit/s的通信標(biāo)準(zhǔn)。獲取信息（b）安全總線和標(biāo)準(zhǔn)。安全總線主要是用于安全氣囊系統(tǒng)，以連接加速度計(jì)、安全傳感器等裝置，為被動(dòng)安全提供保障。目前已有一些公司研制出了相關(guān)的總線和協(xié)議，包括Delphi公司的SafetyBus和BMW公司的Byteflight等。（c）XbyWire總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議。XbyWire最初是用在飛機(jī)控制系統(tǒng)中，稱為電傳控制，現(xiàn)在已經(jīng)在飛機(jī)控制中得到廣泛應(yīng)用。由于目前對(duì)汽車容錯(cuò)能力和通信系統(tǒng)的高可靠性的需求日益增長(zhǎng)，XbyWire開始應(yīng)用于汽車電子控制領(lǐng)域。在未來的5-10年里，XbyWire技術(shù)將使傳統(tǒng)的汽車機(jī)械系統(tǒng)（如剎車和駕駛系統(tǒng)）變成通過高速容錯(cuò)通信總線與高性能CPU相連的電氣系統(tǒng)。目前，這一類總線標(biāo)準(zhǔn)主要有TTP、Byteflight和FlexRay。獲取信息（3）數(shù)據(jù)傳輸過程1）發(fā)送過程如圖5-1-14所示，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的傳感器接收到轉(zhuǎn)速值。該值以固定的周期（循環(huán)往復(fù)地）到達(dá)微處理器的輸入存儲(chǔ)器內(nèi)。由于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速值還用于其它控制單元（如組合儀表），所以該值應(yīng)通過CAN總線來傳遞。于是轉(zhuǎn)速值就被復(fù)制到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的發(fā)送存儲(chǔ)器內(nèi)。該信息按協(xié)議被轉(zhuǎn)換成CAN的特殊格式從發(fā)送存儲(chǔ)器進(jìn)入CAN構(gòu)件的發(fā)送郵箱內(nèi)。如果發(fā)送郵箱內(nèi)有一個(gè)實(shí)時(shí)值，那么該值會(huì)由發(fā)送特征位（舉起的小旗）顯示出來。將發(fā)送任務(wù)委托給CAN構(gòu)件，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元就完成了此過程中的任務(wù)。圖5-1-14發(fā)送過程獲取信息如圖5-1-15所示，CAN構(gòu)件通過RX-線來檢查總線是否有源（是否正在交換別的信息），必要時(shí)會(huì)等待，直至總線空閑下來為止。如果總線空閑下來（某一時(shí)間段內(nèi)的電平1，無(wú)源），發(fā)動(dòng)機(jī)信息就會(huì)被發(fā)送出去。2）接收過程接收過程分為兩步：第一步，檢查信息是否正確（在監(jiān)控層）；第二步，檢查信息是否可用（在接受層）。圖5-1-15總線空閑查詢獲取信息發(fā)送器在發(fā)送每個(gè)信息時(shí)，所有數(shù)據(jù)位會(huì)產(chǎn)生并傳遞一個(gè)16位的校驗(yàn)和數(shù)；所有連接的裝置都接收發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)送的信息（廣播），并通過監(jiān)控層內(nèi)的CRC（CyclingRedundancyCheck，循環(huán)冗余碼校驗(yàn)）校驗(yàn)和數(shù)來確定是否有傳遞錯(cuò)誤，同時(shí)接收器按同樣的規(guī)則從所有已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)位中計(jì)算出校驗(yàn)和數(shù)。隨后接收到的校驗(yàn)和數(shù)與計(jì)算出的校驗(yàn)和數(shù)進(jìn)行比較，檢查這些信息是否正確，如圖5-1-16所示。圖5-1-16信息檢查獲取信息如果確定信息無(wú)傳遞錯(cuò)誤，則連接在CAN總線上的所有裝置均給發(fā)射器一個(gè)確認(rèn)回答，即“信息收到符號(hào)”（Acknowledge，簡(jiǎn)寫為Ack）,它位于校驗(yàn)和數(shù)后。已接收到的正確信息將會(huì)到達(dá)相關(guān)CAN-構(gòu)件的接收區(qū)。在接收區(qū)來決定該信息是否用于完成各控制單元的功能。如果不是，該信息就被拒收；如果是，該信息就會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的接收郵箱。連接的組合儀表則根據(jù)升起的“接收旗”判斷出現(xiàn)在有一個(gè)信息（如轉(zhuǎn)速）在排隊(duì)等待處理。組合儀表調(diào)出該信息并將相應(yīng)的值復(fù)制到輸入存儲(chǔ)器內(nèi)。在組合儀表內(nèi)，轉(zhuǎn)速經(jīng)微處理器處理后到達(dá)執(zhí)行元件并最后到達(dá)轉(zhuǎn)速表。這個(gè)信息交換過程按設(shè)定好的循環(huán)時(shí)間（例如每10ms）在持續(xù)地重復(fù)進(jìn)行。于是，通過CAN-構(gòu)件發(fā)送和接收信息的過程結(jié)束。獲取信息（4）CANBUS系統(tǒng)信息傳輸?shù)膬?yōu)先權(quán)判定如果多個(gè)控制單元同時(shí)向總線發(fā)送信息，那么數(shù)據(jù)總線上必然會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。為了避免發(fā)生這種情況，CAN總線是通過識(shí)別各個(gè)控制單元發(fā)送信息時(shí)的標(biāo)識(shí)符來判定信息傳輸順序的。1）信息傳輸順序原則由于CANBUS數(shù)據(jù)總線在同一時(shí)刻只允許一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞，如果多個(gè)控制單元要同時(shí)發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將根據(jù)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)別來確定具有更高優(yōu)先權(quán)的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先發(fā)送。例如基于安全考慮，由ABS控制單元提供的數(shù)據(jù)比自動(dòng)變速器控制單元提供的數(shù)據(jù)（駕駛舒適）更重要，因此具有優(yōu)先權(quán)。2）數(shù)據(jù)傳遞的優(yōu)先權(quán)判定方法發(fā)送隱性電位的控制單元，若檢測(cè)到一個(gè)顯性電位，那么該控制單元停止發(fā)送轉(zhuǎn)為接收。如果一個(gè)控制單元向外發(fā)送高電位（用“0”表示），而同時(shí)另一個(gè)控制單元向外發(fā)送低電位（用“1”表示），則數(shù)據(jù)傳輸線將體現(xiàn)高電位（用“0”表示）。獲取信息下面以發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS、變速器控制單元同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)為例來介紹CAN-BUS系統(tǒng)是如何處理信息傳輸沖突。如圖5-1-17所示：圖5-1-17優(yōu)先權(quán)判定示意圖獲取信息發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元將要發(fā)送“00101000000”數(shù)據(jù)，變速器控制單元將要發(fā)送“01000100000”數(shù)據(jù)，ABS控制單元將要發(fā)送“00011010000”數(shù)據(jù)。第一位：三者都向外發(fā)送“0”，數(shù)據(jù)傳輸線上也體現(xiàn)為“0”；第二位：自動(dòng)變速器控制單元準(zhǔn)備向外發(fā)送“1”，但另外兩個(gè)控制單元向外發(fā)送“0”，則數(shù)據(jù)傳輸線為“0”。自動(dòng)變速器控制單元發(fā)送了一個(gè)低電位（用“1”表示），而檢測(cè)到一個(gè)高電位（用“0”表示），那么自動(dòng)變速器控制單元將失去優(yōu)先權(quán)而轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)。第三位：發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元準(zhǔn)備向外發(fā)送“1”，但ABS向外發(fā)送“0”，則數(shù)據(jù)傳輸線為“0”。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)送了一個(gè)低電位（用“1”表示），而檢測(cè)到一個(gè)高電位（用“0”表示），則發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元將失去優(yōu)先權(quán)而轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)。ABS控制單元擁有最高優(yōu)先權(quán)，從而接管了數(shù)據(jù)總線的控制權(quán)，該優(yōu)先權(quán)保證其持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)直至發(fā)送結(jié)束。ABS控制單元結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)后，其他控制單元根據(jù)其優(yōu)先權(quán)的高低，再依次發(fā)送各自的數(shù)據(jù)。獲取信息（5）CANBUS系統(tǒng)信息傳輸波形如圖5-1-18所示為CAN數(shù)據(jù)總線信息傳輸信號(hào)波形。用以傳輸數(shù)據(jù)的CAN數(shù)據(jù)總線采用雙向數(shù)據(jù)線，分為CAN高位（CAN-high）和低位（CAN-low）。CAN高位和低位數(shù)據(jù)線的信號(hào)電壓為相互對(duì)稱分布。當(dāng)CAN高位數(shù)據(jù)線電壓為5V時(shí)，CAN低位數(shù)據(jù)線電壓為0V；而當(dāng)CAN高位數(shù)據(jù)線電壓為0V時(shí)，CAN低位數(shù)據(jù)線電壓為5V。圖5-1-18CANBUS信息傳輸波形圖獲取信息以下介紹典型新能源汽車車載局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)。1.比亞迪E6車身CAN總線系統(tǒng)比亞迪E6車身CAN網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)采用多路傳輸?shù)募夹g(shù)原理。多路傳輸系統(tǒng)是多個(gè)模塊完成某一特定功能的電路或裝置，可以在同一通道或線路上同時(shí)傳輸多條信息。如圖5-1-19是比亞迪專用的數(shù)據(jù)總線，圖5-1-20所示的是比亞迪數(shù)據(jù)總線多路傳輸示意圖。圖5-1-19比亞迪專用數(shù)據(jù)總線獲取信息引導(dǎo)問題3: