常用车载网络系统PPT讲稿.ppt

常用车载网络系统第1页，共44页，编辑于2022年，星期日1.CAN总线的主要特点？总线的主要特点？复习测试复习测试 第2页，共44页，编辑于2022年，星期日CAN总线总线1VAN系统系统3LIN总线总线 2学 习 内 容LAN系统系统4车载蓝牙系统车载蓝牙系统6MOST总线总线5第3页，共44页，编辑于2022年，星期日2.1 LIN的发展的发展LIN局域互连网络是由局域互连网络是由Audi、BMW、Daimler-Chrysler、Motorola、Volcano Communications Technologies（VCT）、）、Volkswagen和和Volvo等公司和部门（等公司和部门（LIN联合体）提出的一个汽联合体）提出的一个汽车底层网络协议。车底层网络协议。目的是给出一个目的是给出一个价格低廉、性能可靠的低速网价格低廉、性能可靠的低速网，在汽车网络层次，在汽车网络层次结构中作为低端网络的通用协议，并逐渐取代目前各种各样的结构中作为低端网络的通用协议，并逐渐取代目前各种各样的低端总线系统。低端总线系统。第4页，共44页，编辑于2022年，星期日LIN总线简介总线简介 LIN是是Local Interconnect Network的缩写，意为的缩写，意为局域互联网局域互联网。图图4-1 局域互联网局域互联网LIN的标志的标志 LIN总线所控制的控制总线所控制的控制单元一般都分布在距离较近的单元一般都分布在距离较近的空间内（如车顶、仪表台、车空间内（如车顶、仪表台、车门等处），所以门等处），所以LIN也被称为也被称为“局域子系统局域子系统”。第5页，共44页，编辑于2022年，星期日 LIN总线在汽车上的应用领域主要有总线在汽车上的应用领域主要有防盗系统、自适应大灯、防盗系统、自适应大灯、氙气前照灯、驾驶员侧开关组件、外后视镜、中控门锁、电动天窗、氙气前照灯、驾驶员侧开关组件、外后视镜、中控门锁、电动天窗、空调系统的鼓风机、加热器控制空调系统的鼓风机、加热器控制等。等。图图4-2 LIN总线的应用领域总线的应用领域第6页，共44页，编辑于2022年，星期日 图图4-3 LIN总线在总线在BMW E83（X3）高版本外后视镜控制系统中的应用）高版本外后视镜控制系统中的应用1基本控制模块基本控制模块5 Redesign；2右侧外后视镜电子装置；右侧外后视镜电子装置；3右侧外后视镜加热装置；右侧外后视镜加热装置；4右侧外后视镜垂直右侧外后视镜垂直调整电机；调整电机；5右侧外后视镜水平调整电机；右侧外后视镜水平调整电机；6右侧外后视镜折起电机；右侧外后视镜折起电机；7右侧后视镜调节角度传感器；右侧后视镜调节角度传感器；8左侧后视镜调节角度传感器；左侧后视镜调节角度传感器；9左侧外后视镜折起电机；左侧外后视镜折起电机；10左侧外后视镜水平调整电机；左侧外后视镜水平调整电机；11外后视镜垂外后视镜垂直调整电机；直调整电机；12左侧外后视镜加热装置；左侧外后视镜加热装置；13左侧外后视镜电子装置；左侧外后视镜电子装置；14驾驶员侧开关组；驾驶员侧开关组；K-Bus车身车身总线；总线；LIN局域互联网；局域互联网；Kl.30接线端子接线端子30；Kl.58g接线端子接线端子58g第7页，共44页，编辑于2022年，星期日图图4-4 在在AUDI A6L汽车上，汽车上，LIN总线用于新鲜空气鼓风总线用于新鲜空气鼓风机、风挡玻璃辅助加热器以及天窗等的控制机、风挡玻璃辅助加热器以及天窗等的控制第8页，共44页，编辑于2022年，星期日3 LIN的结构与协议的结构与协议 LIN协议在同一总线上的最大节点数量为协议在同一总线上的最大节点数量为16，系统中两，系统中两个电控单元之间的最大距离为个电控单元之间的最大距离为40m。1传输介质传输介质 LIN网络一般使用网络一般使用一根单独的铜线一根单独的铜线作为传输介质。作为传输介质。2节点结构节点结构 一个一个LIN电控单元拥有一个统一的接口（电控单元拥有一个统一的接口（LIN标准），标准），以便与其他以便与其他LIN电控单元之间进行信息数据处理。这电控单元之间进行信息数据处理。这种种标准接口的基本单位为标准接口的基本单位为UART（通用异步接收（通用异步接收/发发送装置）送装置）第9页，共44页，编辑于2022年，星期日LIN节点结构LIN接口由两部分组成：协议控制器、线路接口LIN节点LIN线路接口采用+UARTLINRXTX通信媒介（铜线）LIN协议控制器协议控制器协议控制器集成在微控制器中的一个标准UART上实现，微控制器软件负责管理LIN协议，实现以下功能：(1)发送/接收8位字节；(2)构成请求帧，接收为应帧;(3)发送帧线路接口：线路接口：(1)负责将LIN总线的信号翻译成无干扰的RX信号传入LIN协议控制器；(2)或将协议控制器的RX信号进行翻译传入LIN总线第10页，共44页，编辑于2022年，星期日 LIN总线系统的突出特点是总线系统的突出特点是LIN总线是单线式总线总线是单线式总线，仅靠一根，仅靠一根导线传输数据。导线传输数据。LIN总线系统的构成有三个部分：总线系统的构成有三个部分：LIN上级控制单元，亦即上级控制单元，亦即LIN主控制单元主控制单元；LIN从属控制单元从属控制单元，亦即，亦即LIN从控制单元；从控制单元；单根导线单根导线。图图4-5 LIN总线系统的构成总线系统的构成第11页，共44页，编辑于2022年，星期日2.LIN主控制单元主控制单元1）LIN主控制单元的功能主控制单元的功能 LIN主控制单元连接在主控制单元连接在CAN数据总线上，执行以下功能：数据总线上，执行以下功能：（1）监控数据传输过程和数据传输速率，发送信息标题。）监控数据传输过程和数据传输速率，发送信息标题。（2）LIN主控制单元的软件内已经设定了一个周期，该周期用于决定何时将哪些信息发主控制单元的软件内已经设定了一个周期，该周期用于决定何时将哪些信息发送到送到LIN数据总线上多少次。数据总线上多少次。第12页，共44页，编辑于2022年，星期日（3）LIN主控制单元在主控制单元在LIN数据总线系统的数据总线系统的LIN控制单元与控制单元与CAN总线之间起总线之间起“翻译翻译”作用，它是作用，它是LIN总线系统中唯一与总线系统中唯一与CAN数据总线相连的控制单元。数据总线相连的控制单元。（4）通过）通过LIN主控制单元进行与之相连的主控制单元进行与之相连的LIN从控制单元的自诊断。从控制单元的自诊断。图图4-6 LIN主控制单元实现主控制单元实现LIN总线与总线与CAN总线之间的连接总线之间的连接第13页，共44页，编辑于2022年，星期日 LIN帧的结构 2）LIN总线的帧结构总线的帧结构 一个一个LIN帧由字节间分隔开的一系列字节组成。异步中断域帧由字节间分隔开的一系列字节组成。异步中断域标志着标志着LIN帧的开始，它通过帧的开始，它通过LIN网的主节点发出，并且支网的主节点发出，并且支持所有持所有LIN节点自动适应总线的速度。异步域使得所有总节点自动适应总线的速度。异步域使得所有总线上的线上的LIN节点同步。节点同步。第14页，共44页，编辑于2022年，星期日LIN总线的信息结构总线的信息结构图图4-7 LIN总线的信息结构总线的信息结构信息信息标题（8）：）：1同步间隔；同步间隔；2同步区域；同步区域；3标识符；标识符；4起始；起始；5停止；停止；信息段（信息段（9）：6数据区域；数据区域；7校验区；校验区；第15页，共44页，编辑于2022年，星期日3.LIN从控制单元从控制单元 在在LIN数据总线系统内，单个的控制单元（如新鲜空气鼓风数据总线系统内，单个的控制单元（如新鲜空气鼓风机）或传感器及执行元件（如水平传感器及防盗警报蜂鸣器）都机）或传感器及执行元件（如水平传感器及防盗警报蜂鸣器）都可看作可看作LIN从控制单元。从控制单元。第16页，共44页，编辑于2022年，星期日图图4-9 BMW E60电动遮阳卷帘的控制电动遮阳卷帘的控制1驾驶员侧开关组；驾驶员侧开关组；2驾驶员侧车门模块驾驶员侧车门模块TMFA；3安全和网关模块安全和网关模块SGM；4便捷进入及起动系统便捷进入及起动系统CAS；5中柱开关控制中心中柱开关控制中心SZM；6遮阳卷帘遮阳卷帘第17页，共44页，编辑于2022年，星期日图图4-10 空调出风口风门伺服电机的控制空调出风口风门伺服电机的控制 LIN从控制单元等待从控制单元等待LIN主控制单元的指令，仅根据需要与主控制单主控制单元的指令，仅根据需要与主控制单元进行通信。元进行通信。为结束休眠模式，为结束休眠模式，LIN从控制单元可自行发送唤醒信号。从控制单元可自行发送唤醒信号。LIN从控制单元安装在从控制单元安装在LIN总线系统设备上（如空调出风口风门伺服电总线系统设备上（如空调出风口风门伺服电机等）。机等）。第18页，共44页，编辑于2022年，星期日4.1.2 LIN总线的数据传输总线的数据传输1.传输速率传输速率LIN总线的数据总线的数据传输速率为传输速率为120Kbit/s，在，在LIN控制单元的控制单元的软件内已经设定软件内已经设定完毕。完毕。图图4-11 LIN总线的数据传输速率总线的数据传输速率第19页，共44页，编辑于2022年，星期日2.信号电平信号电平如果无信息发送到如果无信息发送到LIN数据总数据总线上或者发送到线上或者发送到LIN数据总数据总线上的是一个线上的是一个隐性电平隐性电平，那么数据总线导线上的电压那么数据总线导线上的电压就是蓄电池电压。就是蓄电池电压。图图4-12 LIN数据总线上的信号电平数据总线上的信号电平第20页，共44页，编辑于2022年，星期日3.传输安全性传输安全性 LIN总线在收发隐性电平和显性电平时，通过预先设定公差值来保证数据传输的稳定性。总线在收发隐性电平和显性电平时，通过预先设定公差值来保证数据传输的稳定性。为了能在有干扰辐射的情况下仍能收到有效的信号，实际接收的允许电压值要稍高一些。为了能在有干扰辐射的情况下仍能收到有效的信号，实际接收的允许电压值要稍高一些。图图4-13 隐性电平和显性电平的公差值隐性电平和显性电平的公差值图图4-14 实际接收的允许电压值实际接收的允许电压值第21页，共44页，编辑于2022年，星期日4.信息波形信息波形图图4-15 LIN总线信息波形总线信息波形（1）带有从控制单元回应的信）带有从控制单元回应的信息。息。LIN主控制单元要求主控制单元要求LIN从从控制单元发送的信息标题内包控制单元发送的信息标题内包含这样一些信息，如开关状态含这样一些信息，如开关状态或测量值。该回应由或测量值。该回应由LIN从控从控制单元来发送。制单元来发送。（2）带有主控制单元命令的信息。）带有主控制单元命令的信息。LIN主控制单元通过信息标题主控制单元通过信息标题内的标志符来要求内的标志符来要求LIN从控制单从控制单元发送带有回应内容的数据。该回元发送带有回应内容的数据。该回应由应由LIN主控制单元来发送。主控制单元来发送。第22页，共44页，编辑于2022年，星期日5.信息标题信息标题 信息标题由信息标题由LIN主控制单元按周期发送。如图主控制单元按周期发送。如图4-16所示，信息标所示，信息标题分为题分为同步暂停区、同步分界区、同步区和识别区同步暂停区、同步分界区、同步区和识别区四部分。四部分。图图4-16 信息标题波形信息标题波形第23页，共44页，编辑于2022年，星期日6.信息内容（回应）信息内容（回应）图图4-17 LIN从控制单元回应主控制单元的查询信息从控制单元回应主控制单元的查询信息第24页，共44页，编辑于2022年，星期日6.信息内容（回应）信息内容（回应）图图4-18 LIN从控制单元贯彻、执行主控制单元的指令从控制单元贯彻、执行主控制单元的指令第25页，共44页，编辑于2022年，星期日 回应由回应由18个数据区构成（图个数据区构成（图4-19），），每个数据区是每个数据区是10个二进制位，其中一位是个二进制位，其中一位是显性起始位，一个是包含信息的字节，另外一个是隐性停止位显性起始位，一个是包含信息的字节，另外一个是隐性停止位。起始位和停止位是用。起始位和停止位是用于再同步从而避免传输错误的。于再同步从而避免传输错误的。图图4-19 回应由回应由18个数据区构成个数据区构成第26页，共44页，编辑于2022年，星期日7.信息的顺序信息的顺序 如果车上没有安如果车上没有安装可以接收某一信息装可以接收某一信息标题的控制单元，那标题的控制单元，那么在示波器屏幕会出么在示波器屏幕会出现没有回应的信息标现没有回应的信息标题，但这并不影响系题，但这并不影响系统的功能。统的功能。图图4-20 没有回应的信息标题没有回应的信息标题第27页，共44页，编辑于2022年，星期日LIN网传输-DATA数据从主控制器到执行器（单个）8传输模式模式 一个一个LIN电控单元所使用的传输方式与电控单元所使用的传输方式与CAN网电控单元所网电控单元所使用的传输方式是相同的，都包括定时传输模式，事件传输使用的传输方式是相同的，都包括定时传输模式，事件传输模式和混合模式模式和混合模式3种（种（定时传输模式和事件传输模式相混合定时传输模式和事件传输模式相混合为混合传输模式为混合传输模式）。）。第28页，共44页，编辑于2022年，星期日LIN网传输-DATA数据从主控制器到执行器（多个）LIN网传输-DATA数据从执行器（多个）到主控制器 第29页，共44页，编辑于2022年，星期日8.防盗功能防盗功能 LIN总线还具有一定的防盗功能。只有当总线还具有一定的防盗功能。只有当LIN主控制单元发送出主控制单元发送出带有相应识别码的信息标题后，数据才会传至带有相应识别码的信息标题后，数据才会传至LIN总线上。由于总线上。由于LIN主控制单元对所有信息进行全面监控，所以无法在车外使用从控制主控制单元对所有信息进行全面监控，所以无法在车外使用从控制单元通过单元通过LIN导线对导线对LIN总线实施控制。总线实施控制。图图4-21 LIN总线不接受外来指令的控制总线不接受外来指令的控制第30页，共44页，编辑于2022年，星期日4.1.3 LIN总线的自诊断总线的自诊断1.利用故障检测仪利用故障检测仪VAS5051进行故障诊断进行故障诊断图图4-22 使用故障检测仪使用故障检测仪VAS5051对对LIN总线系统进行故障诊断和检测总线系统进行故障诊断和检测第31页，共44页，编辑于2022年，星期日2.故障分析故障分析1）LIN总线短路总线短路图图4-23 LIN总线对电源正极短路总线对电源正极短路图图4-24 LIN总线对电源负极短路总线对电源负极短路 发生对电源发生对电源正极或对电源正极或对电源负极短路时，负极短路时，LIN总线都会总线都会关闭，无法正关闭，无法正常工作。常工作。第32页，共44页，编辑于2022年，星期日2）LIN总线断路总线断路 LIN总线发生断路故障时，其功能丧失情况视发生断路故障的总线发生断路故障时，其功能丧失情况视发生断路故障的具体位置而定。具体位置而定。根据根据LIN总线发生故障时其功能的丧失情况，结合总线发生故障时其功能的丧失情况，结合LIN总线总线控制关系并参阅电路图，就可以判断出发生断路故障的大致位控制关系并参阅电路图，就可以判断出发生断路故障的大致位置。置。图图4-25 LIN总线发生断路故障总线发生断路故障第33页，共44页，编辑于2022年，星期日小小 结结1.LIN1.LIN是是Local Interconnect NetworkLocal Interconnect Network的缩写，意的缩写，意为为 。第34页，共44页，编辑于2022年，星期日小小 结结1.LIN1.LIN是是Local Interconnect NetworkLocal Interconnect Network的缩写，的缩写，意为意为局域互联网局域互联网。第35页，共44页，编辑于2022年，星期日小小 结结2.LIN2.LIN网络一般使用网络一般使用 根单独的铜线作为传输根单独的铜线作为传输介质。介质。第36页，共44页，编辑于2022年，星期日小小 结结2.LIN2.LIN网络一般使用网络一般使用 1 1 根单独的铜线作为传输介根单独的铜线作为传输介质。质。第37页，共44页，编辑于2022年，星期日小小 结结3.LIN3.LIN电控单元标准接口的基本单位为电控单元标准接口的基本单位为 （通用异步接（通用异步接收收/发送装置）。发送装置）。第38页，共44页，编辑于2022年，星期日小小 结结3.LIN3.LIN电控单元标准接口的基本单位为电控单元标准接口的基本单位为UARTUART（通用（通用异步接收异步接收/发送装置）。发送装置）。第39页，共44页，编辑于2022年，星期日小小 结结4.LIN4.LIN总线的数据传输速率为总线的数据传输速率为11 Kbit/sKbit/s。第40页，共44页，编辑于2022年，星期日小小 结结4.LIN4.LIN总线的数据传输速率为总线的数据传输速率为112020Kbit/sKbit/s。第41页，共44页，编辑于2022年，星期日小小 结结5.LIN5.LIN总线的帧结构分为总线的帧结构分为 和和信息内容信息内容。第42页，共44页，编辑于2022年，星期日小小 结结5.LIN5.LIN总线的帧结构分为总线的帧结构分为信息标题信息标题和和信息内容信息内容。第43页，共44页，编辑于2022年，星期日复习思考题复习思考题1.LIN总线在汽车上有哪些应用？总线在汽车上有哪些应用？第44页，共44页，编辑于2022年，星期日