汽车单片机与车载网络-3车载网络基础知识.pptx

朱明工作室朱明工作室 主讲：朱明主讲：朱明高级技师、经济师、工程师高级技师、经济师、工程师高级技能专业教师高级技能专业教师汽车维修工高级考评员汽车维修工高级考评员第第3章车载网络基础知识章车载网络基础知识授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第第3章车载网络基础知识章车载网络基础知识第一节现第一节现 场场 总总 线线第二节车载网络结构与组成第二节车载网络结构与组成第三节常用基本术语第三节常用基本术语第四节汽车网络参考模型第四节汽车网络参考模型第五节车载网络分类和通信协议标准第五节车载网络分类和通信协议标准第六节汽车对通信网络的要求第六节汽车对通信网络的要求第七节第七节 车载网络基本原理车载网络基本原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室控制局域网络系统简介控制局域网络系统简介授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室认识认识CAN-BUS如果有这么一个问题？如果有这么一个问题？车速车速车速信号车速信号是给哪一是给哪一个控制单个控制单元？元？仪表仪表控制单元控制单元ABS控制单元控制单元发动机发动机控制单元控制单元授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室认识认识CAN-BUS这样分配有何缺点？这样分配有何缺点？车速车速方法一：方法一：车速信号同车速信号同时分配给各时分配给各个控制单元！个控制单元！仪表仪表控制单元控制单元ABS控制单元控制单元发动机发动机控制单元控制单元授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室认识认识CAN-BUS相对于上一种，这种方法有何特点？相对于上一种，这种方法有何特点？车速车速方法二：方法二：总控制总控制ECU的解决方法！的解决方法！仪表仪表控制单元控制单元ABS控制单元控制单元发动机发动机控制单元控制单元授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室认识认识CAN-BUS相对于上一种，这种方法有何优点？相对于上一种，这种方法有何优点？车速车速方法三：方法三：CAN-BUS的的解决方法！解决方法！仪表仪表控制单元控制单元ABS控制单元控制单元发动机发动机控制单元控制单元授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室什么叫做什么叫做CAN-BUS：n 随着汽车技术的发展，在汽车上采随着汽车技术的发展，在汽车上采用的计算机微处理芯片数量越来越多，多用的计算机微处理芯片数量越来越多，多个处理器之间相互连接、协调工作并共享个处理器之间相互连接、协调工作并共享信息构成了汽车车载电脑网络系统，信息构成了汽车车载电脑网络系统，CAN-BUS也就是这样诞生的。也就是这样诞生的。n CAN(Controller Area Network)(控制局域网控制局域网)n 是唯一被批准为国际标准的现场总是唯一被批准为国际标准的现场总线。线。控制局域网总线控制局域网总线授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室为什么需要为什么需要CAN-BUS模块模块常规线路常规线路多路传输多路传输控制局域网总线控制局域网总线控制局域网总线控制局域网总线授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室学习学习CAN-BUS需要掌握的一些知识需要掌握的一些知识小车道小车道大车道大车道小车道小车道大车道大车道架构架构网关网关通信通信协议协议模块模块数据数据总线总线授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第一节现第一节现 场场 总总 线线一、功用一、功用二、特点二、特点三、现场总线的几种常见类型三、现场总线的几种常见类型授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室一、功用总线即传输信息的公共通道，现场总线总线即传输信息的公共通道，现场总线(Field Bus)是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。现场总线技术是一种全数字化、全分散数据总线。现场总线技术是一种全数字化、全分散式、可互操作和开放式互联网络的新一代控制技术，式、可互操作和开放式互联网络的新一代控制技术，是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成。是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室二、特点1.总线式结构总线式结构2.彻底的分散控制彻底的分散控制3.开放性、互操作性和互换性开放性、互操作性和互换性4.多种传输介质和拓扑结构多种传输介质和拓扑结构5.可靠性高可靠性高6.综合功能综合功能授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室二、特点1.总线式结构图2-1现场总线结构授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室二、特点2.彻底的分散控制图2-2现场总线的分散控制授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室3.开放性、互操作性和互换性现场总线采用统一的协议标准，是开放式的互联网络。不同厂家的产品可以现场总线采用统一的协议标准，是开放式的互联网络。不同厂家的产品可以方便地接入同一网络，在同一控制系统中进行互操作；不同厂家性能类似的方便地接入同一网络，在同一控制系统中进行互操作；不同厂家性能类似的设备可实现相互代替，简化了系统集成。设备可实现相互代替，简化了系统集成。4.多种传输介质和拓扑结构由于采用数字通信方式，因此可用多种介质进行通信。根据控制系统中节点由于采用数字通信方式，因此可用多种介质进行通信。根据控制系统中节点的空间分布情况，可应用多种网络拓扑结构。的空间分布情况，可应用多种网络拓扑结构。5.可靠性高数字信号传输抗干扰能力强，精度高，成本低。数字信号传输抗干扰能力强，精度高，成本低。6.综合功能现场仪表既有检测、变换和补偿功能，又有控制和运算功能，实现了一表多现场仪表既有检测、变换和补偿功能，又有控制和运算功能，实现了一表多用，不仅方便了用户，而且降低了成本。用，不仅方便了用户，而且降低了成本。二、特点授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室三、现场总线的几种常见类型1.基金会现场总线基金会现场总线(FF)2.过程现场总线过程现场总线(Profibus)3.局部操作网络局部操作网络(LonWorks)4.控制器局域网控制器局域网(CAN)5.设备网设备网(DeviceNet)6.控制网控制网(ControlNet)授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室三、现场总线的几种常见类型表2-2常见现场总线性能比较类型类型特性特性FFProfibusLonWorksCANDeviceNetControlNet开发公司开发公司FisherRosemountSiemensEchelonBoschRockwellAutomationRockwellAutomationOSI网络层网络层次次1，2，7，（8）1，2，7171，2，71，2，71，2，7通信介质通信介质双绞线、双绞线、同轴电缆和同轴电缆和光纤光纤双绞线和双绞线和光纤光纤双绞线、双绞线、同轴电缆、同轴电缆、光纤、无线光纤、无线和电源线和电源线双绞线双绞线双绞线、双绞线、同轴电缆和同轴电缆和光纤光纤双绞线、双绞线、同轴电缆和同轴电缆和光纤光纤介质访问介质访问方式方式令牌令牌令牌令牌可预测可预测P 坚持坚持CSMA（Predicitve P Persistent CSMA）带非破坏带非破坏性逐位仲裁性逐位仲裁的载波侦听的载波侦听多路访问多路访问（CSMA/NBA）带非破坏带非破坏性逐位仲裁性逐位仲裁的载波侦听的载波侦听多路访问多路访问（CSMA/NBA）隐性令牌隐性令牌授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室三、现场总线的几种常见类型表2-2常见现场总线性能比较最大通信最大通信速速率率/（Kbit/s）3125（H1）100000（H2）12000150010005005000最大节点最大节点数数321271106499优先级优先级有有有有有有有有有有有有本质安全本质安全性性是是是是是是是是是是是是开发工具开发工具有有有有有有有有有有无无授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室1.基金会现场总线(FF)FF的体系结构参照的体系结构参照ISOOSI参考模型的第参考模型的第1、2、7层协议，层协议，即物理层、数据链路层和应用层。另外增加了用户层。基金会即物理层、数据链路层和应用层。另外增加了用户层。基金会现场总线分低速现场总线分低速H1总线和高速总线和高速H2总线两种。总线两种。2.过程现场总线(Profibus)Profibus有有3种类型，即分散化的外围设备种类型，即分散化的外围设备Profibus-DP、现、现场总线报文规范场总线报文规范Profibus-FMS、过程自动化、过程自动化Profibus-PA。3.局部操作网络(LonWorks)采用采用ISOOSI参考模型的全部参考模型的全部7层协议和面向对象的设计方法，层协议和面向对象的设计方法，通过网络变量将网络通信设计简化为参数设置，其最大传输速通过网络变量将网络通信设计简化为参数设置，其最大传输速率为率为1.5Mbits，传输距离为，传输距离为2700m，传输介质为双绞线、，传输介质为双绞线、光纤、同轴电缆、射频、红外线和电源线等，可支持总线供电光纤、同轴电缆、射频、红外线和电源线等，可支持总线供电和本质安全。和本质安全。三、现场总线的几种常见类型三、现场总线的几种常见类型授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室4.控制器局域网(CAN)CAN用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。CAN结构结构模型取模型取ISOOSI参考模型的第参考模型的第1、2、7层协议，即物理层、数层协议，即物理层、数据链路层和应用层。据链路层和应用层。5.设备网(DeviceNet)DeviceNet是一种开放式的通信网络，将工业设备如光电开关、是一种开放式的通信网络，将工业设备如光电开关、操作员终端、电动机起动器、变频器和条形码读入器等连接到操作员终端、电动机起动器、变频器和条形码读入器等连接到网络。网络。三、现场总线的几种常见类型三、现场总线的几种常见类型授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室6.控制网(ControlNet)Control Net是一种高速、高确定性和可重复性的网络，特别适是一种高速、高确定性和可重复性的网络，特别适用于对时间有苛刻要求的复杂场合的信息传输。其总线上传输用于对时间有苛刻要求的复杂场合的信息传输。其总线上传输的信息一类是对时间有苛刻要求的控制信息和的信息一类是对时间有苛刻要求的控制信息和I数据，拥有数据，拥有最高的优先权，以保证不受其他信息的干扰，并具有确定性和最高的优先权，以保证不受其他信息的干扰，并具有确定性和可重复性；另一类是无时间苛求的信息，如上可重复性；另一类是无时间苛求的信息，如上/下载程序，设备下载程序，设备组态，诊断信息等。组态，诊断信息等。三、现场总线的几种常见类型三、现场总线的几种常见类型授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第二节车载网络结构与组成第二节车载网络结构与组成 在汽车内部采用基于总线的网络结构，可以达到信息共享、减少布线、降低成本以及提高总体可靠性的目的。通常的汽车网络结构，采用多条不同速率的总线分别连接不同类型的节点，并使用网关服务器来实现整车的信息共享和网络管理，如图5-11和图5-12所示。动力与传动系统的受控对象直接关系到汽车的行驶状态，对通信实时性有较高的要求，因此使用高速的总线来连接动力与传动系统。传感器组的各种状态信息以广播的形式在高速总线上发布，各节点可以在同一时刻根据自己的需要获取信息。这种方式最大限度地提高了通信的实时性。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室车身系统的控制单元多为低速马达和开关量器件，对实时性要求低而数量众多，因而使用低速的总线连接这些电控单元。将这部分电控单元与汽车的驱动系统分开，有利于保证驱动系统通信的实时性。此外，采用低速总线还可增加传输距离、提高抗干扰能力以及降低硬件成本。故障诊断系统是将车用诊断系统在通信网络上加以实现。信息与车载媒体系统对于通信速率的要求较高，一般在2Mb/s以上，采用新型的多媒体总线连接车载媒体。这些新型的多媒体总线往往是基于光纤通信的，从而可以充分保证带宽和电磁兼容特性。第二节车载网络结构与组成第二节车载网络结构与组成授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第二节车载网络结构与组成第二节车载网络结构与组成图2-3车载网络系统授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室1ABS模块；2动力系统控制模块(PCM)；3电子自动温度控制(EATC)；4集成控制板(ICP)；5虚像组合仪表；6照明控制模块(LCM)；7驾驶员座椅模块(DSM)；8驾驶员车门模块(DDM)；9移动电话模块；10汽车动态模块 图5-11 典型的车载网络结构授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室图5-12 车载网络结构第二节车载网络结构与组成第二节车载网络结构与组成授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第二节车载网络结构与组成第二节车载网络结构与组成图2-4车载网络系统布置授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第二节车载网络结构与组成第二节车载网络结构与组成图2-5车载网络数据传输授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第二节车载网络结构与组成第二节车载网络结构与组成图2-7动力系统接口电控单元(网关)授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第二节车载网络结构与组成第二节车载网络结构与组成图2-8车载网络系统的主要附属装置授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第三节常用基本术语第三节常用基本术语1.数据总线数据总线 2.网络网络3.网络拓扑结构网络拓扑结构4.网络互联网络互联5.数据传输数据传输6.链路链路(数据传输介质数据传输介质)7.报文及帧报文及帧8.通信协议通信协议9.传输仲裁传输仲裁10.架构架构11.模块节点模块节点授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第三节常用基本术语第三节常用基本术语12.集线器集线器13.分总线分总线14.主总线主总线15.终端电路终端电路授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室数据总线数据总线数据总线是指模块间运行数据的通道即所谓的信息高速公路，如图5-7所示。如果模块可以发送和接收数据，则这样的数据总线就称为双向数据总线。汽车上的信息高速公路实际上是一条或两条导线。图5-7 数据总线 一一.数据总线数据总线授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室数据总线是电控单元之间传递数据的通道。数据数据总线是电控单元之间传递数据的通道。数据总线可以实现在一条数据线上传递的信息能被多个系总线可以实现在一条数据线上传递的信息能被多个系统统(电控单元电控单元)共享的目的，从而最大限度地提高系统共享的目的，从而最大限度地提高系统整体效率，充分利用有限的资源。整体效率，充分利用有限的资源。为了对抗电子干扰，双线制数据总线的两条线是绞在一起的。各汽车制造商一直在设计各自的数据总线，如果不兼容，就称为专用数据总线；如果是按照某种国际标准设计的，就是非专用的。但基本上都是专用的数据总线。一一.数据总线数据总线授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室2.网络为了实现信息共享而将多条数据总线连在一起，或将数据总线为了实现信息共享而将多条数据总线连在一起，或将数据总线和模块连接为一个系统称为网络。计算机网络是在协议控制下，和模块连接为一个系统称为网络。计算机网络是在协议控制下，由一台或多台计算机、若干台终端设备、数据传输设备，以及由一台或多台计算机、若干台终端设备、数据传输设备，以及便于终端和计算机之间或若干台计算机之间数据流动的通信控便于终端和计算机之间或若干台计算机之间数据流动的通信控制处理机等所组成的系统集合。制处理机等所组成的系统集合。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室图2-9多路传输网络(LS430汽车)2.网络授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室2.网络n局域网局域网n局域网是在一个有限区域内连接的计算机网络。一般这个有限区域具有特定的职能，通过该网络实现系统内的资源共享和信息通信。连接到网络上的节点可以是计算机、基于微处理器的应用系统或控制装置。局域网的数据传输速度一般在105 Kb/s范围内，传输距离在250m范围内，误码率低。汽车上的总线传输系统(车载网络)就是一种局域网。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室 3.网络拓扑结构网络拓扑结构所谓拓扑结构，就是网络的物理连接方式。局域网的常用拓扑结构有三种：星型、环型、总线型。1)星型网络拓扑结构星型网络拓扑结构星型网络是以一台中央处理器作为主机组成的网络，各入网机(终端)均与该中央处理器通过物理链路直接相连，因此，所有的网上传输信息均需通过主机转发，其结构如图5-8所示。星型网络拓扑结构的特点：结构简单，通信功能简单，但中央处理器负载过重，线路利用率不高。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室图5-8 星型网络拓扑结构授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室2)环型网络拓扑结构环型网络拓扑结构环型网络是通过转发器将每台入网计算机接入网络的，每个网络接口与相邻两个网络接口用物理链路相连，所有转发器组成一个拓扑为环状的网络系统，如图5-9所示。环型网络拓扑结构的特点：实时性较高，传输控制机制较为简单，但一个节点出故障可能会终止全网运行，可靠性较差，网络扩充调整较为复杂。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室图5-9 环型网络拓扑结构授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室3)总线型网络拓扑结构总线型网络拓扑结构总线型网络即所有入网计算机通过分接头接入到一条载波传输线上，如图5-10所示。总线型网络拓扑结构的特点：信道利用率较高，但同一时刻只能有两处网络节点在相互通信，网络延伸距离有限，网络容纳节点数有限(受信道访问机制的影响)。它适用于传输距离较短、地域有限的组网环境。目前，局域网多采用此种方式。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室图5-10 总线型网络拓扑结构授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室4.网络互联(1)中继器中继器又称为转发器，在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号中继器中继器又称为转发器，在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大，以此延长网络的长度。的复制、调整和放大，以此延长网络的长度。(2)网桥网桥又称为桥接器，它在数据链路层上对帧进行存储转发。网桥网桥又称为桥接器，它在数据链路层上对帧进行存储转发。(3)路由器路由器在网络层上实现多个网络互联，对分组信息进行存储转发。路由器路由器在网络层上实现多个网络互联，对分组信息进行存储转发。(4)网关由于汽车上有很多总线和网络，必须用一种有特殊功能的电控单元达到信网关由于汽车上有很多总线和网络，必须用一种有特殊功能的电控单元达到信息共享和不产生协议间冲突的功能，实现无差错数据传输，这种电控单元称为网关。息共享和不产生协议间冲突的功能，实现无差错数据传输，这种电控单元称为网关。网关的主要作用如下：网关的主要作用如下：1)将将CAN的数据转变成可识别的的数据转变成可识别的OBD-诊断数据语言，便于诊断。诊断数据语言，便于诊断。2)使低速的使低速的CAN和高速的和高速的CAN信息共享。信息共享。3)接收和发送信息。接收和发送信息。4)激活和监控激活和监控CAN网络工作状态。网络工作状态。5)实现车辆数据的同步性。实现车辆数据的同步性。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室5.数据传输(1)串行传输与并行传输串行传输与并行传输(2)同步传输与异步传输同步传输与异步传输(3)多路传输多路传输授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室(1)串行传输与并行传输串行传输与并行传输串行传输的数据是一位一位在设备间串行传输的数据是一位一位在设备间进行传输，在发送站需将并行数据位流变成串行数据位流，然进行传输，在发送站需将并行数据位流变成串行数据位流，然后发送到传输信道上；在接收站要将从传输信道接收到的数据后发送到传输信道上；在接收站要将从传输信道接收到的数据位流变换成并行数据位流。并行传输时，多个位在设备间同时位流变换成并行数据位流。并行传输时，多个位在设备间同时传输传输(2)同步传输与异步传输同步传输与异步传输同步传输方式各字符没有起始位和结同步传输方式各字符没有起始位和结束位，采用按位同步的原则。位同步即接收端接收的每一位数束位，采用按位同步的原则。位同步即接收端接收的每一位数据信息都要和发送端准确地保持同步。异步传输方式是在位同据信息都要和发送端准确地保持同步。异步传输方式是在位同步基础上的同步，要求发送端与接收端。必须保持一个群内的步基础上的同步，要求发送端与接收端。必须保持一个群内的同步。同步。5.数据传输数据传输授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室(3)多路传输多路传输1)时分多路复用时分多路复用(TDM)是在传输时将时间分成小的时间段，每一时间段由复用的一路是在传输时将时间分成小的时间段，每一时间段由复用的一路信号占用，各路信号在微观上串行传送，宏观上并行传送。信号占用，各路信号在微观上串行传送，宏观上并行传送。2)频分多路复用频分多路复用(FDM)是将多路信号分别调制到互不交叠的频段进行传输，各路信号是将多路信号分别调制到互不交叠的频段进行传输，各路信号在微观上并行传送。在微观上并行传送。3)波分多路复用波分多路复用(WDM)是在光波频率范围内，将不同波长的光波按一定间隔排列在一是在光波频率范围内，将不同波长的光波按一定间隔排列在一根光纤中传送。根光纤中传送。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室6链路链路(传输媒体传输媒体)链路指网络信息传输的媒体，分为有线和无线两种类型，目前车上使用的大多数链路都是有线网络。通常用于局域网的传输媒体有：双绞线、同轴电缆和光纤。双绞线是局域网中最普通的传输媒体，一般用于低速传输，最大传输速率可达几Mb/s；双绞线成本较低，传输距离较近，非常适合汽车网络的情况，也是汽车网络使用最多的传输媒体。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室同轴电缆可以满足较高性能的传输要求，连接的网络节点较多，跨越的距离较大。光纤在电磁兼容性等方面有独特的优点，数据传输速度高，传输距离远。在车载网络上，特别在一些要求传输速度高的车载网络(如车上信息与多媒体网络)上，光纤都有很好的应用前景，但其受到成本和技术的限制，现在使用得并不多。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室6.链路(数据传输介质)表2-3数据传输介质的特点媒体媒体信号类型信号类型最大数据传输最大数据传输速度速度/（Mbit/s）最大传输距离最大传输距离/km联网设备数联网设备数双绞线双绞线数字数字12004几十几十同轴电缆同轴电缆（50）数字数字10几百几百同轴电缆同轴电缆（75）数字数字501几十几十同轴电缆同轴电缆（75）模拟模拟2010几千几千同轴电缆同轴电缆（75）单信道模拟单信道模拟501几十几十光纤光纤模拟模拟1001几十几十授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室n若要在若要在CAN局域网内有效、快速地传输信息，需将信息转局域网内有效、快速地传输信息，需将信息转化成适合化成适合CAN总线传输的格式。信息即报文总线传输的格式。信息即报文(Messages)，适合适合CAN总线传输的格式称为报文格式。总线传输的格式称为报文格式。n总线的信息以不同的固定报文格式发送，但长度受限。当总线的信息以不同的固定报文格式发送，但长度受限。当总线空闲时，任何连接的单元都可以开始发送新报文。报总线空闲时，任何连接的单元都可以开始发送新报文。报文传输由数据帧、远程帧、错误帧和过载帧表示和控制。文传输由数据帧、远程帧、错误帧和过载帧表示和控制。(1)数据帧数据帧数据帧携带数据，将数据从发送器传输到接收数据帧携带数据，将数据从发送器传输到接收器。器。(2)远程帧远程帧由总线单元发送，用于请求发送具有相同识由总线单元发送，用于请求发送具有相同识别符的数据帧称为远程帧。别符的数据帧称为远程帧。(3)过载帧过载帧过载帧用于在先行和后续的数据帧过载帧用于在先行和后续的数据帧(或远程帧或远程帧)之间提供一个附加的延时。之间提供一个附加的延时。(4)错误帧错误帧任何单元检测到总线错误，就发出错误帧。任何单元检测到总线错误，就发出错误帧。7.报文及帧授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室8传输协议传输协议1)协议的三要素(1)语法：确定通信双方之间“如何讲”，即通信信息帧的格式。(2)语义：确定通信双方之间“讲什么”，即通信信息帧的数据和控制信息。(3)定时规则：确定事件传输的顺序以及速度匹配。当出现数个使用者同时申请利用总线发送信息时，会发生数据传输冲突，好比同时当出现数个使用者同时申请利用总线发送信息时，会发生数据传输冲突，好比同时有两个或多个人想过独木桥一样。传输仲裁是为了避免数据传输冲突，保证信息按有两个或多个人想过独木桥一样。传输仲裁是为了避免数据传输冲突，保证信息按其重要程度发送。其重要程度发送。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室2)协议的功能(1)差错监测和纠正：面向通信传输的协议常使用“应答-重发”和通信校验进行差错的检测和纠正工作。一般来说，协议中对异常情况的处理说明要占很大的比重。(2)分块和重装：为符合协议的格式要求，需要对数据进行加工处理。分块操作是将大的数据划分成若干小块，如将报文划分成几个子报文组。重装操作则是将划分的小块数据重新组合复原，例如将几个子报文组还原成报文。(3)排序：对发送的数据进行编号以标识它们的顺序，通过排序，可以达到按序传递、信息流控制和差错控制等目的。(4)流量控制：通过限制发送的数据量或速率，以防止在信道中出现堵塞现象。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室9.传输仲裁当出现数个使用者同时申请利用总线发送信息时，传输仲裁是用于避免发生数据冲突的机构。仲裁可保证信息按其重要程度来发送。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室10.架构网络特定的通信协议称为架构，架构在其输入网络特定的通信协议称为架构，架构在其输入和输出端规定能进和能出的信息。架构通常包和输出端规定能进和能出的信息。架构通常包括括1或或2条线路。采用双线时数据的传输基于两条线路。采用双线时数据的传输基于两条线的电位差；采用条线的电位差；采用1条线传输数据时，对搭铁条线传输数据时，对搭铁有个参考电压。有个参考电压。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室11.模块节点模块是一种电子装置，简单一点的如温度和压力传感器，复杂的如计算机(微处理器)。传感器是一个模块装置，根据温度和压力的不同将产生不同的电压信号。这些电压信号在计算机(一种数字装置)的输入接口被转变成数字信号。在计算机多路传输系统中的控制单元模块被称为节点。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室12.集线器集线器集线器(Hub)相当于一个有多个端口的中继器，相当于一个有多个端口的中继器，随机选出某一端口，并独占全部带宽，与集线随机选出某一端口，并独占全部带宽，与集线器的上连设备器的上连设备(如交换机、路由器或服务器如交换机、路由器或服务器)进进行通信。集线器分为无源集线器、有源集线器、行通信。集线器分为无源集线器、有源集线器、智能集线器和交换式集线器。无源集线器只将智能集线器和交换式集线器。无源集线器只将传输介质连接在一起，从一个端口接收数据，传输介质连接在一起，从一个端口接收数据，然后向所有端口广播。然后向所有端口广播。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室13.分总线分总线是指从主总线分出至电控单元或传感器分总线是指从主总线分出至电控单元或传感器的线束。的线束。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室14.主总线主总线是指总线主总线是指总线(通信线路通信线路)中两个终端电路间中两个终端电路间的线束，是的线束，是CAN通信系统的主总线。通信系统的主总线。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室15.终端电路终端电路是将终端电路是将CAN通信电流转换成总线电压而通信电流转换成总线电压而设置的电路，由电阻器和电容器组成。在一条设置的电路，由电阻器和电容器组成。在一条总线上需要两个终端电路。总线上需要两个终端电路。CAN JC是为是为CAN通信设计的插接器，用于存储终端电路。通信设计的插接器，用于存储终端电路。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第四节汽车网络参考模型第四节汽车网络参考模型图2-11ISOOSI参考模型授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第四节汽车网络参考模型第四节汽车网络参考模型表2-4开放系统互联参考模型ISO/OSI参考模型参考模型各层定义的主要项目各层定义的主要项目软软件件控控制制7层应用层层应用层提供各种实际可应用的服务提供各种实际可应用的服务6层表示层层表示层对数据的表现形式进行变换，如文对数据的表现形式进行变换，如文字调整、数据压缩与加密字调整、数据压缩与加密5层会话层层会话层为实现会话通信，按正确顺序控制为实现会话通信，按正确顺序控制数据的发送与接收数据的发送与接收4层传输层层传输层保证按顺序控制数据及更正错误等保证按顺序控制数据及更正错误等通信品质，如纠正错误、重新发送控通信品质，如纠正错误、重新发送控制制3层网络层层网络层选择数据的传输途径和中转，如电选择数据的传输途径和中转，如电控单元之间的数据交换及地址管理控单元之间的数据交换及地址管理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室表2-4开放系统互联参考模型硬硬件件控控制制2层数据链路层层数据链路层将从物理层获得的信号（字符集）将从物理层获得的信号（字符集）汇总成具有某种意义的数据，提供控汇总成具有某种意义的数据，提供控制顺序，以便对控制传输错误等数据制顺序，以便对控制传输错误等数据加以传输，如访问时的方法及数据形加以传输，如访问时的方法及数据形式，通信方式、连接控制方式、同步式，通信方式、连接控制方式、同步方式、错误检测方式，响应方式、通方式、错误检测方式，响应方式、通信方式，帧的构成、组帧方式信方式，帧的构成、组帧方式1层物理层层物理层规定通信时所使用的电缆、插座等，规定通信时所使用的电缆、插座等，媒体、信号的标准等，以实现设备之媒体、信号的标准等，以实现设备之间的信号交换，如信号电平、发送与间的信号交换，如信号电平、发送与接收、电缆及插座等形式接收、电缆及插座等形式授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室第五节车载网络分类和通信协议标准第五节车载网络分类和通信协议标准一、车载网络分类一、车载网络分类二、通信协议标准二、通信协议标准授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室一、车载网络分类授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室 车载网络结构车载网络结构在汽车内部采用基于总线的网络结构，可以达到信息共享、减少布线、降低成本以及提高总体可靠性的目的。通常的汽车网络结构，采用多条不同速率的总线分别连接不同类型的节点，并使用网关服务器来实现整车的信息共享和网络管理，如图5-11和图5-12所示。动力与传动系统的受控对象直接关系到汽车的行驶状态，对通信实时性有较高的要求，因此使用高速的总线来连接动力与传动系统。传感器组的各种状态信息以广播的形式在高速总线上发布，各节点可以在同一时刻根据自己的需要获取信息。这种方式最大限度地提高了通信的实时性。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室车身系统的控制单元多为低速马达和开关量器件，对实时性要求低而数量众多，因而使用低速的总线连接这些电控单元。将这部分电控单元与汽车的驱动系统分开，有利于保证驱动系统通信的实时性。此外，采用低速总线还可增加传输距离、提高抗干扰能力以及降低硬件成本。故障诊断系统是将车用诊断系统在通信网络上加以实现。信息与车载媒体系统对于通信速率的要求较高，一般在2Mb/s以上，采用新型的多媒体总线连接车载媒体。这些新型的多媒体总线往往是基于光纤通信的，从而可以充分保证带宽和电磁兼容特性。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室1ABS模块；2动力系统控制模块(PCM)；3电子自动温度控制(EATC)；4集成控制板(ICP)；5虚像组合仪表；6照明控制模块(LCM)；7驾驶员座椅模块(DSM)；8驾驶员车门模块(DDM)；9移动电话模块；10汽车动态模块 图5-11 典型的车载网络结构授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室图5-12 车载网络结构授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室二、通信协议标准1.通信协议通信协议2.车载网络协议标准车载网络协议标准授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室1.通信协议(1)通信接口与实体通信接口与实体(2)协议的含义协议的含义(3)协议的三要素协议的三要素(4)协议内容协议内容(5)协议功能协议功能(6)协议类别协议类别(7)常用通信协议常用通信协议授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室(1)通信接口与实体n1)物理方面：指插接器的结构形式。物理方面：指插接器的结构形式。n2)电气方面：指接口的电路信号电压及变化特征。电气方面：指接口的电路信号电压及变化特征。n3)逻辑方面：指如何将数据位或字符变成字段，说明传输控逻辑方面：指如何将数据位或字符变成字段，说明传输控制字符的功能和使用。通信接口逻辑说明是一种控制和实现穿制字符的功能和使用。通信接口逻辑说明是一种控制和实现穿越接口交换数据流的语言。越接口交换数据流的语言。n4)过程方面：指规定通信过程控制字符的顺序、各种字段法过程方面：指规定通信过程控制字符的顺序、各种字段法定内容，以及控制数据流穿越接口的命令和应答。如果将逻辑定内容，以及控制数据流穿越接口的命令和应答。如果将逻辑说明看成确定数据流穿越接口的语法，则过程说明即可作为语说明看成确定数据流穿越接口的语法，则过程说明即可作为语言。言。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室(2)协议的含义两个实体若要成功地通信，则必须两个实体若要成功地通信，则必须“说同样的语言说同样的语言”。在通信。在通信内容、通信方式以及通信时间等方面，两个实体要遵守相互可内容、通信方式以及通信时间等方面，两个实体要遵守相互可以接受的一组约定和规则，这些约定和规则的集合称为协议。以接受的一组约定和规则，这些约定和规则的集合称为协议。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔朱明工作室朱明工作室(3)协议的三要素n1)语法。确定通信双方之间语法。确定通信双方之间“如何讲如何讲”，即由逻辑说明构成，即由逻辑说明构成，要对信息或报文中各字段格式化，说明报头要对信息或报文中各字段格式化，说明报头(或标题或标题)字段、命字段、命令和应答的结构。令和应答的结构。n2)语义。确定通信双方之间语义。确