第七章 汽车电气设备网络系统.pptx

1、2023-2-26第一节第一节概述概述第二节第二节汽车网络系统应用汽车网络系统应用1.能说明汽车网络系统的作用、常见类型及特点。能说明汽车网络系统的作用、常见类型及特点。2.能解释汽车网络系统常用的基本术语。能解释汽车网络系统常用的基本术语。3.能描述能描述CAN、LIN、MOST、FlexRay等典型车载网络的等典型车载网络的结构及工作原理。结构及工作原理。4.能够利用万用表、测试线、示波器等工具对车载网络进行能够利用万用表、测试线、示波器等工具对车载网络进行基本测试；基本测试；5.能够结合电路图，使用诊断仪、万用表、示波器等工具对能够结合电路图，使用诊断仪、万用表、示波器等工具对CAN、L

2、IN、MOST等车载网络系统的简单故障进行诊断和等车载网络系统的简单故障进行诊断和排除。排除。2010年，国际Telematics产业联盟（ITIF）正式成立，标志着汽车信息化时代的到来。Telematics是远程通信技术（Telecommunications）与信息科学技术（Informatics）的合成词，它整合了汽车网络技术（也包括其他移动运输工具内部的网络技术）、无线通信技术、GPS（Global Positioning System，全球定位系统）卫星导航技术，通过无线网络，随时给行车中的人们提供驾驶、生活、娱乐所必需的各种信息。安吉星onstar原理Telematics技术应用范例

3、 数据总线是模块间运行数据的通道数据总线是模块间运行数据的通道,即所谓的信息高速公路即所谓的信息高速公路,数据数据总线可以实现一条数据线上传递的信号可以被多个系统总线可以实现一条数据线上传递的信号可以被多个系统(控制单元控制单元)共享共享,从而最大限度的提高系统整体效率从而最大限度的提高系统整体效率,充分利用有限的资源。充分利用有限的资源。CAN(Controller Area Network)即控制局域网即控制局域网,是国际上应用最是国际上应用最广泛的现场总线之一。广泛的现场总线之一。在一个有限区域内连接计算机的网络成为局域网。在一个有限区域内连接计算机的网络成为局域网。现场总线现场总线(F

4、ield Bus)是在工业过程控制和生产自动化领域发展起是在工业过程控制和生产自动化领域发展起来的一种网络体系来的一种网络体系,是在过程现场是在过程现场,安装在控制室先进自动化装置中安装在控制室先进自动化装置中的一种串行数字通信链路。的一种串行数字通信链路。多路传输用多路传输用SWS(Smart Wiring System)表示表示,是指在同一条通道上同时是指在同一条通道上同时传输多条信息。传输多条信息。因为汽车上往往不只使用一种总因为汽车上往往不只使用一种总线网络线网络,所以必须用一种方法达到所以必须用一种方法达到信息共享信息共享,而不产生协议间的冲突。而不产生协议间的冲突。为了可靠地传输数

5、据为了可靠地传输数据,通常将原始数据分割成一定长度的数据单元通常将原始数据分割成一定长度的数据单元,这就是数据这就是数据传输的单元传输的单元,成为帧。成为帧。通信协议是通信双方控制信息交换规则的标准、约定的集合通信协议是通信双方控制信息交换规则的标准、约定的集合,即指数据在总即指数据在总线上的传输规则。线上的传输规则。是面向传感器是面向传感器/执行器控制的低速网络执行器控制的低速网络,数据传输位速度常小于数据传输位速度常小于10Kbit/s。是面向独立模块间数据共享的中速网络是面向独立模块间数据共享的中速网络,位速率一般在位速率一般在10 125Kbit/s。是面向高速、实时控制的多路传输网是

6、面向高速、实时控制的多路传输网,位速率为位速率为125 1Mbit/s。汽车上常见的网络拓扑结构有线性网络、星形网络、环形网络等几种。汽车上常见的网络拓扑结构有线性网络、星形网络、环形网络等几种。CAN 控制器控制器 CAN 收发器收发器 数据传递终端数据传递终端 CAN 数据总线数据总线 控制单元首先向控制单元首先向CAN 控制器控制器提供需要发送的数据提供需要发送的数据,CAN 收发收发器接收由器接收由CAN 控制器传来的数控制器传来的数据据,并转化为电信号发送到数据总并转化为电信号发送到数据总线上。线上。数据共享减少了数据的重复处理数据共享减少了数据的重复处理,节省了成本；节省了成本；具

7、有诊断错误的能力和自动恢复功能具有诊断错误的能力和自动恢复功能,节省了生产维护成本；节省了生产维护成本；各电控单元对所连接的各电控单元对所连接的CAN 总线进行实地监测总线进行实地监测,当出现故障时电当出现故障时电控单元会存储故控单元会存储故 障码；障码；使用小型控制单元及小型控制单元插孔使用小型控制单元及小型控制单元插孔,可节省空间；可节省空间；总线的利用率高；总线的利用率高；CAN 总线具有时间干扰小、抗干扰能力强的优点；总线具有时间干扰小、抗干扰能力强的优点；价格占有绝对优势。随着价格占有绝对优势。随着CAN 的批量推广的批量推广,其成本会进一步降低；其成本会进一步降低；CAN 总线符合

8、国际标准总线符合国际标准,因此可应用于不同型号控制单元间的数因此可应用于不同型号控制单元间的数据传输。据传输。点击图片，可点击图片，可查看大图。查看大图。点击图片，可点击图片，可查看大图。查看大图。点击图片，可点击图片，可查看大图。查看大图。CAN 通信系统的故障通信系统的故障,一般有三种一般有三种:第一类是电源第一类是电源故障故障,由于电源系统电压低由于电源系统电压低,引起控制器无法正常工作引起控制器无法正常工作;第二类是节点故障第二类是节点故障,多路信多路信息传输系统的节点为网络息传输系统的节点为网络连接的各个电控单元连接的各个电控单元,因此因此节点故障即电控单元本身节点故障即电控单元本身

9、有故障有故障;第三类是链路故障第三类是链路故障,因多路信息传输系统的链因多路信息传输系统的链路不畅通或物理性质被改路不畅通或物理性质被改变变,导致数据无法正常通信。导致数据无法正常通信。根据汽车根据汽车CAN 总总线系统常见的三类故线系统常见的三类故障障a.故障码诊断分析故障码诊断分析b.数据流分析数据流分析c.波形分析波形分析d.读取测量数据块中读取测量数据块中的的CAN 通信状态通信状态e.终端电阻的测量终端电阻的测量CAN 导线维修导线维修 局部连接网络局部连接网络LIN(Local Interconnect Network)是由奥迪、宝马、戴姆勒是由奥迪、宝马、戴姆勒克莱斯勒、摩托罗拉

10、、克莱斯勒、摩托罗拉、VCT(Volcano Communications Technologies)、大众、大众和沃尔沃等公司和部门和沃尔沃等公司和部门(LIN 联合体联合体)提出的一个汽车底层网络协议。提出的一个汽车底层网络协议。单主单主/多从结构。多从结构。基于基于UART/SCI 接口的廉价硬件实现。接口的廉价硬件实现。从节点无振荡器的自同步功能。从节点无振荡器的自同步功能。保证延时和信号传输的正确性。保证延时和信号传输的正确性。廉价的单总线结构。廉价的单总线结构。数据传输速度数据传输速度20Kbit/s。一帧信息中数据长度为一帧信息中数据长度为2B、4B 或或8B。系统配置灵活。系统

11、配置灵活。带同步的广播式发送带同步的广播式发送/接受方式。接受方式。数据累加和校验数据累加和校验(Data-Checksum)及错误检测功能。及错误检测功能。故障节点的检测功能。故障节点的检测功能。廉价的单片元器件。廉价的单片元器件。主控制器可以执行主任务可以执行从任务，从控制器主控制器可以执行主任务可以执行从任务，从控制器只能执行从任务。只能执行从任务。每个信息帧由主控制器发出的一个每个信息帧由主控制器发出的一个13bit显性位（低电显性位（低电平）开始，之后主控制器接着发送同步域或标识符域（主任平）开始，之后主控制器接着发送同步域或标识符域（主任务）；从节点发回数据域和校验域（从任务）。务

12、）；从节点发回数据域和校验域（从任务）。电源与电源与LIN总线间二极管的作用是：当总线间二极管的作用是：当VBAT为低时（本地为低时（本地节点断电或短路等）防止节点断电或短路等）防止LIN总线驱动节点电源线（这将总线驱动节点电源线（这将大大增加总线负载）。大大增加总线负载）。LIN系统常见的故障为系统常见的故障为LIN总线断路、对电源短路或对搭铁短路总线断路、对电源短路或对搭铁短路等。可以使用万用表及示波器进行检测。其正常波形等。可以使用万用表及示波器进行检测。其正常波形见下图。见下图。MOST是采用塑料光缆（是采用塑料光缆（POF）进行信息传输的网络。）进行信息传输的网络。其其信号传输原理与

13、使用导线进行数据传输的区别见下图。信号传输原理与使用导线进行数据传输的区别见下图。光导纤维（亦称光缆）的作用是将在某一控制单元发射器内产生的光波传送到另一控制单元的接收器。纤芯是光导纤维的核心部分，是光波的传输介质，也可以称之为光波导线。纤芯一般用有机玻璃或塑料制成，纤芯内的光波根据全反射原理几乎无损失地传输。MOST总线系统采用环形拓扑结构。控制单元通过光导纤维沿环形方向将数据发送到下一个控制单元。这个过程一直在持续进行，直至首先发出数据的控制单元又接收到这些数据为止。可以通过数据总线自诊断接口和诊断CAN总线来对MOST系统进行故障诊断。（3）MOST网络拓扑结构网络拓扑结构 MOST系统

14、的工作过程分为启动（唤醒）和数据传输两个阶段。系统的工作过程分为启动（唤醒）和数据传输两个阶段。如果如果MOST总线处于休眠模式，首先须通过唤醒过程将系统切换到总线处于休眠模式，首先须通过唤醒过程将系统切换到备用模式。如果某一控制单元（系统管理器除外）唤醒了备用模式。如果某一控制单元（系统管理器除外）唤醒了MOST总总线，那么该控制单元就会向下一个控制单元发射一种专门调制的光线，那么该控制单元就会向下一个控制单元发射一种专门调制的光信号。信号。（3）MOST网络工作状态网络工作状态 数据传输过程中，音频和视频作为同步数据的传递，而图片、数据传输过程中，音频和视频作为同步数据的传递，而图片、文本

15、和功能作为异步数据的传递是按异步数据传递的。文本和功能作为异步数据的传递是按异步数据传递的。异步数据源是以不规则的时间间隔来发送这些数据的。每个数据源异步数据源是以不规则的时间间隔来发送这些数据的。每个数据源将其异步数据存储到缓冲寄存器内。然后数据源开始等待，直至接将其异步数据存储到缓冲寄存器内。然后数据源开始等待，直至接收到带有接收器地址的信息组。收到带有接收器地址的信息组。MOST总线上的控制单元在一定时间内会应答，环形中断诊断开始总线上的控制单元在一定时间内会应答，环形中断诊断开始后到控制单元做出应答有一段时间间隔，诊断管理器根据这段时间后到控制单元做出应答有一段时间间隔，诊断管理器根据

16、这段时间的长短就可判断出哪一个控制单元已经做出了应答。并据此判断系的长短就可判断出哪一个控制单元已经做出了应答。并据此判断系统是否有电气故障（供电故障）以及哪两个控制单元之间的光导数统是否有电气故障（供电故障）以及哪两个控制单元之间的光导数据传递中断。据传递中断。FlexRay 联盟是一个研发企业联合组织，由宝马、大众、博世、戴姆勒、Freescale、NXP等公司成立于2000年。FlexRay用于汽车的快速预定容错总线系统。FlexRay总线可以实现更快的数据传输率、更强的实时控制和更高的容错运算，比如动态控制、车距控制ACC 和图像处理功能。FlexRay采用双线总线系统，传输速度为10

17、 Mbit/s。FlexRay 总线的两条导线，分别是“Busplus”和“Busminus”。两条导线上的电平在最低值 1.5 伏特和最高值 3.5 伏特之间变换。“空闲空闲”两导线的电平都为两导线的电平都为 2.5 伏特；伏特；“数据数据0”Busplus 上低电平，上低电平，Busminus 上高电平；上高电平；“数据数据1”-Busplus 上高电平，上高电平，Busminus 上低电平上低电平 拓扑结构。拓扑结构。在奥迪和宝马车型上，在奥迪和宝马车型上，FlexRay采用线性拓扑结构采用线性拓扑结构或星形拓扑结构。在末端的每个控制单元内一般设置有两个串联的或星形拓扑结构。在末端的每个控制单元内一般设置有两个串联的47电阻（总电阻为电阻（总电阻为94），如图），如图7-43所示。方便系统进行故障诊所示。方便系统进行故障诊断。断。本章已结束，请预习下一章！谢谢观看！