汽车电子技术第23章-汽车网络技术简介课件(2).ppt

1、本章介绍本章介绍汽车网络技术的应用背景汽车网络技术的应用背景 CANCAN总线结构和性能特点总线结构和性能特点 车载网络系统的应用实例车载网络系统的应用实例第一节第一节 概述概述一一 汽车网络技术应用的背景汽车网络技术应用的背景 传统汽车电路布线方式的特点传统汽车电路布线方式的特点 传统汽车电路采用的是点到点的布线方式，这种电传统汽车电路采用的是点到点的布线方式，这种电路传输方式对单个电路来说，其结构简单，线路清晰。路传输方式对单个电路来说，其结构简单，线路清晰。现代汽车电气线路所面临的问题现代汽车电气线路所面临的问题 现代汽车电器与电子控制装置应用的越来越多现代汽车电器与电子控制装置应用的越

2、来越多,使使汽车导线数量成倍增加汽车导线数量成倍增加,线束越来越庞大线束越来越庞大.粗大的线束不粗大的线束不但占用了有限的空间资源但占用了有限的空间资源,还使配线设计和布线变得复还使配线设计和布线变得复杂杂,而复杂的线束使电气线路故障率增加而复杂的线束使电气线路故障率增加,降低了汽车电降低了汽车电器与电子控制装置的工作可靠性器与电子控制装置的工作可靠性。电子控制系统对电路信号传输的要求电子控制系统对电路信号传输的要求 随着微控制器在汽车控制领域的广泛应用随着微控制器在汽车控制领域的广泛应用,汽汽车各控制单元之间要求数据共享车各控制单元之间要求数据共享,控制信号需要实控制信号需要实时交换且传输可

3、靠。时交换且传输可靠。l计算机网络传输方式计算机网络传输方式 一根总线的串行传输方式，简化线路，网络中一根总线的串行传输方式，简化线路，网络中各节点可共享信息，信号传输可靠。各节点可共享信息，信号传输可靠。二二 汽车网络信息传输系统的特点汽车网络信息传输系统的特点 减少了电气系统的线路减少了电气系统的线路 由于用一根总线替代了多根导线，减少了导线的数由于用一根总线替代了多根导线，减少了导线的数量和线束的体积，简化了整车线束，使线路成本和重量和线束的体积，简化了整车线束，使线路成本和重量都有所下降。量都有所下降。提高了电路的工作可靠性提高了电路的工作可靠性 由于减少了线路和节点，使信号传输的可靠

4、性得以由于减少了线路和节点，使信号传输的可靠性得以提高，并提高了整车电气线路的工作可靠性。提高，并提高了整车电气线路的工作可靠性。电子控制系统的升级方便电子控制系统的升级方便 改善了系统的灵活性，通过系统软件即可实现控制改善了系统的灵活性，通过系统软件即可实现控制系统功能变化和系统升级系统功能变化和系统升级 提高了多系统的协调控制性能提高了多系统的协调控制性能 网络结构使得各相关控制系统紧密连接，达到数据网络结构使得各相关控制系统紧密连接，达到数据共享，各控制系统的协调性进一步提高。共享，各控制系统的协调性进一步提高。诊断接口通用性好诊断接口通用性好 可为诊断提供通用的接口，可为诊断提供通用的

5、接口，可实现实时诊断、测试可实现实时诊断、测试和报警，实现集中显示、历史查询和自诊断等功能，和报警，实现集中显示、历史查询和自诊断等功能，使汽车具有准黑匣子功能使汽车具有准黑匣子功能,利用多功能测试仪对数据进利用多功能测试仪对数据进行测试与诊断，大大方便了维修人员对电子系统的维行测试与诊断，大大方便了维修人员对电子系统的维护和故障检修。护和故障检修。众多国际知名汽车公司早在众多国际知名汽车公司早在2020世纪世纪8080年代就年代就积极致力于汽车网络技术的研究及应用。积极致力于汽车网络技术的研究及应用。大众大众 ABUSABUS 马自达马自达 PALMNETPALMNET 奔驰奔驰 CANCA

6、N总线标准不一样，多协议混合使用总线标准不一样，多协议混合使用三三 汽车网络信息传输技术发展概况汽车网络信息传输技术发展概况9090年代中美国汽车工程师协会年代中美国汽车工程师协会(SAE)(SAE)定义了三类定义了三类车辆数据连接网络：车辆数据连接网络：AA 类类 允许节点间的同一总线进行多路信号的发允许节点间的同一总线进行多路信号的发送或接收，适用于低速率汽车车身布线。送或接收，适用于低速率汽车车身布线。A A类网类网是面向传感器是面向传感器/执行器的低速网，数据传输速率执行器的低速网，数据传输速率通常为通常为1 110 kb/s10 kb/s，主要应用于电动门窗、座椅，主要应用于电动门窗

7、、座椅调节、灯光照明等车身控制。调节、灯光照明等车身控制。BB 类类 这是数据在节点间传输的多主总线系这是数据在节点间传输的多主总线系统，可取消多余的系统组件，减少配线。统，可取消多余的系统组件，减少配线。B B类类网面向车辆电子信息中心、安全气囊、故障网面向车辆电子信息中心、安全气囊、故障诊断，仪表显示等系统诊断，仪表显示等系统,传输速率在传输速率在10125/左右。左右。C C类类 与与B B类的定义相同，但面向高速信号传类的定义相同，但面向高速信号传输，典型用途是牵引控制、发动机控制、悬输，典型用途是牵引控制、发动机控制、悬架控制、架控制、ABSABS控制等实时控制系统。其传输速控制等实

8、时控制系统。其传输速度通常在度通常在125/1/之间。之间。目前汽车上普遍采用的汽车总线目前汽车上普遍采用的汽车总线局部互联协议局部互联协议LIN（Local Interconnect Network ）控制器局域网控制器局域网CAN（Controller Area Network）正在发展中的汽车总线正在发展中的汽车总线高速容错网络协议高速容错网络协议FlexRay面向多媒体的网络协议面向多媒体的网络协议MOST（Media Oriented Systems Transport）车载电子装置按照通信的数据类型和性能车载电子装置按照通信的数据类型和性能需求被划归为四类：需求被划归为四类：1.1

9、.信息娱乐系统信息娱乐系统 音响、图像媒体数据流传输音响、图像媒体数据流传输速率一般都在速率一般都在2Mbps2Mbps以上，采用面向多媒体的网以上，采用面向多媒体的网络协议络协议MOSTMOST，可支持高达，可支持高达22Mbps22Mbps的数据速率。的数据速率。2.2.动力传动系统动力传动系统 对车辆行驶状况进行控制，对车辆行驶状况进行控制，要求实时性高要求实时性高，可采用高速可采用高速CANCAN总线。总线。3.3.车身电子系统车身电子系统 所需控制的节点数目多，所需控制的节点数目多，且布置分散，底层设备又往往是低速电动机和开且布置分散，底层设备又往往是低速电动机和开关型器件，对实时性

10、要求不高，可采用低速容错关型器件，对实时性要求不高，可采用低速容错CANCAN或或LINLIN。4.4.故障诊断系统故障诊断系统 目前，车载电子控制系统的故障诊断功能还目前，车载电子控制系统的故障诊断功能还比较简单，今后的比较简单，今后的ECUECU在线诊断系统将具备复杂在线诊断系统将具备复杂的诊断功能，更加简化的链接回路，同时提高信的诊断功能，更加简化的链接回路，同时提高信息传送的品质。目前采用低速息传送的品质。目前采用低速CANCAN。汽车电气网络系统的框架汽车电气网络系统的框架第二节第二节 汽车网络技术简介汽车网络技术简介一一 汽车网络信息传输方式汽车网络信息传输方式 汽车网络大多采用总

11、线串行通信方式，一根总汽车网络大多采用总线串行通信方式，一根总线连接多个模块，模块之间相互传递数据和控制信线连接多个模块，模块之间相互传递数据和控制信号。总线每次只传送一帧信息，多帧信息要分时逐号。总线每次只传送一帧信息，多帧信息要分时逐个（串行）传输。个（串行）传输。2 2 控制器局域网（控制器局域网（CANCAN）的特点）的特点l CANCAN是一种多主总线，每个节点均可成为主机，各节点之间可是一种多主总线，每个节点均可成为主机，各节点之间可以进行相互通讯；以进行相互通讯；l CANCAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要

12、求，高优先级的数据最多可在要求，高优先级的数据最多可在134s134s内得到传输；内得到传输；l CANCAN采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，发送优先级较低的数据帧的节点会主动退出发送，而信息时，发送优先级较低的数据帧的节点会主动退出发送，而发送最高优先级数据帧的节点可不受影响的继续传输数据，从发送最高优先级数据帧的节点可不受影响的继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪的情况；况下也不会出现网络瘫痪的情况；l C

13、ANCAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等多种方式传送接收数据；播等多种方式传送接收数据；l CAN CAN的直接通讯距离最远可达的直接通讯距离最远可达10km10km（速率（速率5kbps5kbps以下）；通信速率以下）；通信速率最高可达最高可达1Mbps1Mbps（此时通信距离最长为（此时通信距离最长为40m40m）；）；l 采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低；采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低；l CANCAN的每帧信息都有的每帧信息都有CRCCRC校验及其其他检错措施，保证了数据出错校验及其其他检错措施，保

14、证了数据出错率极低；率极低；l CANCAN的通信物理介质可为双绞线、同轴电缆或光纤；的通信物理介质可为双绞线、同轴电缆或光纤；l CANCAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出功能，可使总线节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出功能，可使总线上其他节点的操作不受影响；上其他节点的操作不受影响；l CANCAN总线对通讯数据块进行编码，使网络内的节点个数在理论上不总线对通讯数据块进行编码，使网络内的节点个数在理论上不受限制。受限制。三三 CANCAN总线系统节点间的通信总线系统节点间的通信第三节第三节 汽车网络应用实例汽车网络应用实例 一一 广本雅阁轿车广本雅阁轿车CANCAN信息传输

15、系统组成信息传输系统组成 B-CAN B-CAN 车身电气控制器局域网车身电气控制器局域网F-CAN F-CAN 快速控制器局域网快速控制器局域网 广本雅阁轿车电气系统广本雅阁轿车电气系统CANCAN总线图总线图l车身电气系统局域网（车身电气系统局域网（B-CAN B-CAN）B-CANB-CAN用传输速率较低（用传输速率较低（33.3kbps33.3kbps）总线连接各控制模块，用于对）总线连接各控制模块，用于对响应速度要求不高的电气装置的控制。响应速度要求不高的电气装置的控制。B-CANB-CAN通过各控制模块之间的互通信息，可实现对车身电气系统的通过各控制模块之间的互通信息，可实现对车身

16、电气系统的优化控制。优化控制。B-CANB-CAN不仅可使各连接的控制模块实现信息共享，减少了配线，不仅可使各连接的控制模块实现信息共享，减少了配线，还可以通过检测仪来进行故障检测。还可以通过检测仪来进行故障检测。快速控制器局域网（快速控制器局域网（F-CAN)F-CAN)F-CANF-CAN用传输速率较高（用传输速率较高（500kbps500kbps）的总线连接仪表控制模块和）的总线连接仪表控制模块和ECM/PCMECM/PCM。以适应对实时性要求高的电子装置的数据传输的需要。以适应对实时性要求高的电子装置的数据传输的需要。lF-CANF-CAN与与B-CANB-CAN网络之间的连接网络之间

17、的连接 仪表板控制模块与仪表板控制模块与F-CANF-CAN与与B-CANB-CAN都连接，用以实现两个局域网之间都连接，用以实现两个局域网之间的数据双向传输，使各控制模块能共享信息。的数据双向传输，使各控制模块能共享信息。2 2广本雅阁轿车广本雅阁轿车CANCAN系统故障自诊断系统故障自诊断 1 CAN1 CAN系统自诊断原理系统自诊断原理 B-CANB-CAN和和F-CANF-CAN系统会在一特定事件发生后系统会在一特定事件发生后发送一条特定的信息，网络中各控制模块发送一条特定的信息，网络中各控制模块ECUECU均会在规定的时间内等待这一信息，如果收到，均会在规定的时间内等待这一信息，如果

18、收到，则表明网络通讯回路完好，如果未收到信息，则表明网络通讯回路完好，如果未收到信息，则则ECUECU就会发送一个故障码，以报告本就会发送一个故障码，以报告本ECUECU没有没有收到该条信息。收到该条信息。2 2CANCAN系统自诊断过程系统自诊断过程接通点火开关，车门多路控制模块发送一条车门开关信息，接通点火开关，车门多路控制模块发送一条车门开关信息，MICUMICU、继电器控制模块和仪表控制模块均期待收到车门锁开关、继电器控制模块和仪表控制模块均期待收到车门锁开关信号，由于存在断路，车门锁开关信息不能被这些控制模块所信号，由于存在断路，车门锁开关信息不能被这些控制模块所接收，因此接收，因此MICUMICU、继电器控制模块和仪表控制模块均向、继电器控制模块和仪表控制模块均向PGMPGM检检测仪发送测仪发送“失去通讯失去通讯”的故障码。的故障码。