汽车智能电器系统.docx

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1、汽车智能电器系统摘要随着人们对汽车的经济性、安全性以及舒适性要求越来越高，汽车电器越来越多，导致了汽车电气系统线束越来越多、故障诊断越来越困难、协调机制越来越复杂、对整车用电监控以及用电安全要求越来越高。为此，本课题研究提出了一种全分布式智能电器系统，它有相互独立的智能电器、独立的信息网、独立式弱电电源网和独立式智能化电力网。可以实现全车电器的网络操控，电器的故障诊断与报警，电器间的电子协调等功能，有效地解决了汽车线束的复杂性，电器与线束的关联以及电器独立监控与协调等一系列问题。论文首先对全分布式智能电器系统进行了网络化整体设计，电器被分为骨干电器和局域电器，并使用骨干网和局域网的二级网络实现

2、了全分布式设计。电源被分为强电电源和弱电电源，强电电源采用电源通道的方式实现了网络化， 并构成了独立的电力网。并根据电器网络化的结果，设计了骨干网线束、局域网线束和电力线束，构成了不变线束体系。通过对电器添加控制器的方法，实现电器的智能化设计。采用模块化方法， 对控制器硬件和软件都进行了模块化设计，控制器硬件被分解为 4 种通用模块和 12 种执行模块；智能化算法被分为上行算法和下行算法及若干种算法模块； 并利用一致的控制器结构及算法结构设计了所有电器的控制器。利用智能继电器和蓄电池监测器构成的智能电源实现了独立式智能化电力网；利用中央微机，对电器实现了语音、触摸及按钮操控模式的多模式操控；最

3、后基于中央协调器实现了整车电子协调机制。本课题研究以一辆大型公交客车为实验平台，验证智能电器系统的可行性和实用性。结果表明，使用不变线束大大简化了原车线束，独立的电力网能监控整车用电，驾驶员能利用多种模式操控电器，中央协调器能使的整车电器系统协调工作。关键词：智能电器；电子协调；不变线束；电力网；多模式操控；IIAbstractNumber of in-vehicle electrical & electronic devices increases with the improvement of automotive economy, safety, and comfort, which i

4、nduces the problem such as automotive harness, diagnostics, coordinate problem and driver-machine interface. To give a solution to the problem above, a new kind of vehicle electrical system is proposed based on Intelligent Electrical & Electronic Device (IEED), which is named IEED system for short.

5、The system features indivisual IEEDs, communication network and power network. The electrical devices have the function of diagnosis, cooperation, and be manipulated through network. automotive harness is also simplified and have no relation to device.Firstly, Network is designed for IEED system. Al

6、l the IEED is divided into two classes: global device and local device, which are connected by the backbone network and local area network. The power supply is divided into weak power supply and strong power supply. So in IEED system there are 3 kinds of network: backbone network, local area network

7、 and power network.Secondly, networks wire system is defined. With standard interface, IEEDs connector, wires and harness are all standardized. So Invariant Harness is proposed, which is composed of 3 kinds of harness: backbone harness, local harness, and power harness. 3D virtual design method is a

8、pplied to get the layout of Invariant Harness in the real vehicle, as well as their parameters.IEED is realized by adding a controller to each device. Three principles are proposed: standard interface, modularized circuit and instruct command. Four general modular and twelve execute modular are desi

9、gned through modular design method; Downlink algorithm and uplink algorithm are also designed to make up the intelligent algorithm. The devices controller is then assembled by such modular and algorithm directly.Intelligent electrical power management system is developed to make the power network mo

10、re safe. In-vehicle computer is used as human-machine interface of this system, which allow multi-mode manipulation of IEED. So IEED can bemanipulated through speech control, touch screen control and the traditional button control.Electrical Coordination method is proposed to solve control problem b

11、etween IEEDs, which is realized in Central Coordinator. Central Coordinator makes the system reliable, the IEEDs independent and simplified.IEED system prototype is developed based on a bus. Experiment results show that Invariant Harness is greatly simplified compared with former automotive harness,

12、 multi-mode manipulation is feasible and electrical coordination works well.Key words: Intelligent electrical&electronic device; Electrical Coordination; Invariant Harness; electrical power network; Multi-mode ManipulationXIV目录第 1 章 绪 论11.1 汽车电气系统发展所面临的问题11.2 汽车电气系统智能化技术现状41.2.1 汽车智能传感器51.2.2 汽车智能化执

13、行器和总成61.2.3 车载微机61.2.4 车载数字信号传输技术71.2.5 智能化控制系统111.3 本课题研究思路与研究内容141.3.1 研究思路141.3.2 研究内容15第 2 章 全分布式智能电器系统的网络化172.1 原车电器分类172.2 电器的全分布式网络化组织212.2.1 骨干网222.2.2 局域网232.2.3 网络互联252.3 协调式网络协议262.3.1 骨干网信息组织272.3.2 局域网信息组织382.3.3 网络间信息转发452.3.4 网络通信的可调度性分析502.4 网络化供电532.4.1 弱电电源网542.4.2 电力网542.5 本章小结56第

14、 3 章 汽车的不变线束573.1 网络的线制573.2 不变线束体系613.2.1 骨干网线束613.2.2 局域网线束653.2.3 电力线束693.3 大客车的不变线束设计713.3.1 虚拟三维布局723.3.2 线束参数的确定723.4 本章小结80第 4 章 汽车电器的智能化814.1 控制器目标规划814.2 智能电器结构864.2.1 控制器的接口与连接874.2.2 控制器硬件结构884.2.3 智能化算法结构904.3 电路模块设计914.3.1 电路模块的结构914.3.2 通用模块924.3.3 执行模块974.4 智能化算法1104.4.1 控制器的核心结构1114.

15、4.2 最大工作模式时序1124.4.3 算法模块1154.5 电器智能化设计1264.5.1 骨干电器智能化1264.5.2 局域电器智能化1434.5.3 网关控制器设计1574.6 本章小结162第 5 章 智能化汽车电力网1635.1 独立式智能化电力网1635.2 智能电源1695.2.1 弱电电源控制器1705.2.2 智能继电器1745.2.3 蓄电池监测器1765.3 智能电源实现与验证177第 6 章 汽车人机交互平台及多模式操控1816.1 可操控电器集1816.2 语音操控1826.2.1 语音命令1836.2.2 抗干扰设计1876.3 触摸操控1886.3.1 触摸按

16、钮1896.3.2 按钮分页1926.4 人机交互平台及多模式操控实现1936.4.1 中央微机智能化设计1936.4.2 操控模式切换1966.4.3 多模式操控软件设计1976.5 多模式操控实验验证198第 7 章 整车电子协调2017.1 电子协调机制2017.2 整车协调控制2047.2.1 多模式操控协调2047.2.2 供电协调2057.2.3 起动熄火协调2077.2.4 车门协调2087.2.5 雨刮指令的协调2097.2.6 车外部灯光协调2107.3 中央协调器214第 8 章 智能电器系统验证2168.1 电器网络化的实验验证2168.1.1 网关验证2168.1.2

17、网络性能测试分析2208.2 控制器开发与功能验证2238.3 智能电器系统原型样车开发2258.3.1 不变线束的实现与验证2258.3.2 多模式操控验证2278.3.3 中央协调器验证228结论230参考文献233主要符号对照表ac骨干网线束分支长度ajm下行转发信息帧AR指令获取算法Aj指令执行算法A智能电器系统网络结构Ai电器的控制矩阵AS下行算法集bc骨干网总线bjn上行转发信息帧bi电器 i 的触摸操控按钮集BT状态发送算法Bj状态获取算法BS上行算法集BA操控按钮集BB功能按钮集C 骨干网CX模块电路集di单型骨干电器d j复合型骨干电器D 骨干网智能电器集Dd复合型骨干电器集

18、Ds单型骨干电器集DT可操作电器集DX控制电器集DY关联电器集e原电器es常通弱电电源et可控弱电电源ed弱电电源地E 电源网络Ep强电电源Ef弱电电源fd支线中的导线集fi触摸操控页面Fj局域网线束导线集FC骨干网线束导线集gn搭铁点G搭铁点集G 搭铁点数hc骨干网线束延长线hd电器线束he局域网线束延长线hj局域网线束H 不变线束HC骨干网线束HL局域网线束HP电力线束I 电流JX模块接口集JP物理接口集JV虚拟接口集L 局域网集LC骨干网线束干线长度Lj局域网线束干线长度LE骨干网线束延长线长度Lj局域网m(j)第 j 个局域网的局域电器总数mi骨干网信息帧maj下行转发信息帧集mbj上

19、行转发信息帧集M 复合型骨干电器总数Md控制器模块集Ni电器名称模糊集N 单型骨干电器总数pc骨干网线束电器接插件插针集pJ电器接口插针集pj局域网线束电器接口插针集pi电器接插件第 i 根插针P 网络协议PC骨干网协议PL局域网协议集Pj局域网协议qi电源通道Q 电源通道总数Q 电源通道集R 电阻rij供电分支Si骨干网信息数据场TS系统矩阵的时间片长度TB系统矩阵的基本循环周期长度TM系统矩阵的循环周期长度TC骨干网线束干线Tj骨干网线束干线U电压Ud智能电器控制器UH骨干电器控制器硬件US骨干电器控制器软件Vi电器操作集vij操作动作模糊集VC骨干网线束干线拐点总数VC骨干网线束干线拐点

20、集Vj局域网线束干线拐点集wk导线wg搭铁线导线wp电力线导线W线制WL局域通信网络线制WC骨干通信网络线制WP电力线束中的导线集W(d)电器线束导线数xe协调指令ye协调信息集Xi模块X(d)控制器中的模块数yp电力线分支yg搭铁线分支YC骨干网线束分支集yc电器分支集yi骨干线束电器分支yj骨干线束电器分支位置yg接地点分支长度yp电力线分支长度za骨干电器接件zb骨干电器插件zc局域电器接件zd局域电器插件ze支线与电器的接插件zK支线与控制器的接插件zB控制器的线束接口zJ控制器的电器接口i局域网线束电力分支长度c骨干网线束电器分支长度g搭铁线分支长度p电力线分支长度i局域网线束电力分

21、支位置g搭铁线分支位置p电力线分支位置j网关j局域网的局域电器集jk局域电器jn上行信息帧的标识符jk电路参数j子电路参数集LINLIN 网络的负载率CANCAN 网络的负载率jmk局域网信息jn上行信息帧的数据场bit总线位传输时间jk局域网线束电器分支位置pj局域网线束电力线分支gj局域网线束搭铁线分支j局域网线束电器分支j局域网线束分支集ij电器 i 的第 j 种操作语音命令模糊集ijk电器 i 的第 j 种操作的模糊语音命令语音命令词表i电器 i 的语音操控命令模糊集关联子系统CAN控制器局域网（Control Area Network） CAN_LCAN 总线差分线的低电平线CAN_

22、HCAN 总线差分线的高电平线DGND弱电电源地线GND强电电源地线ID信息帧标识符（Identifier）LIN局域互联网络（Local Interconnect Network） PDU协议数据单元（Protocal Data Unit）第1章绪 论汽车诞生 100 多年来，随着科学技术的发展，其性能发生了翻天覆地的变化，最引人注目的是汽车电气系统的发展和应用。自 1902 年起，博世公司（Bosch Gmbh.）陆续发明了高压磁电机点火系统、起动机、直流发电机1。随后电动雨刮器，前照灯等各种电器在汽车上开始广泛使用，上世纪 50 年代汽车上开始安装电子管收音机，以及后来的晶体管收音机，1

23、960 年硅整流交流发电机开始在美国克莱斯勒汽车公司和日本日产汽车公司应用，不久便迅速推广到全世界， 20 世纪 60 年代以来发动机电子控制的趋势十分显著。据统计，到本世纪初国外汽车各种电气电子设备已经占汽车总成本的 30%23，2005 年电子产品在所有国产汽车成本中的平均比重达到了近 10%4，而且这个比重不断在增加。1.1 汽车电气系统发展所面临的问题随着汽车电子电气系统的不断发展，它所面临的问题也越来越多。比如汽车线束越来越多，线束的设计、制造、加工和安装越来越复杂；电器功能要求越来越高，电器间协调工作关系越来越复杂；系统功能需求也越来越多，系统升级和更新越来越快，而制造成本要求越来

24、越低。1 汽车线束汽车线束具有汽车神经之称，是汽车传送电气信号的载体，它由电线、接插件和外部包扎及其他器件组成。1937 年彩色汽车导线第一次应用到汽车上。从上世纪 80 年代开始，汽车内部线束开始出现跳跃式增长。据估计，一辆高档汽车拥有多达 400 的接插件和多达 3000 的接线端子5，一辆普通高档汽车其电缆总长度达到了 1500-2000m6。Gabriel 统计了自汽车发明以来至 2000 年车内平均使用连线总长度的增长，如图 1.1 所示7。7图 1.1 汽车车内连线的增长趋势7汽车线束对汽车电气系统的可靠工作至关重要，据德国一家研究机构统计， 车上电气系统 30%-60%的失效根源

25、于汽车线束中的接插件89。汽车线束要能保证汽车在各种恶劣环境和行驶条件下的安全可靠性，就要为汽车线束的技术发展提出了更高的要求。由于线束的复杂，许多公司专门开发了线束设计工具， 比如 Mentor Graphics 公司的 CHS（Capital Harness System）线束软件甚至采用了 Oracle 数据库来管理电气连接7。国内外各个公司高校开发了针对不同车辆专用的线束检测仪来检测导线电缆连接的有效性111213。2 电器间协调控制电器之间在功能上或工作状态上往往存在着各种关系，比如联动关系、制约关系、互斥关系等等。在汽车电气系统发展早期，电器之间的协调关系非常简单，只有充电系统、启

26、动系统、点火系统等几个独立的系统。随着汽车功能要求越来越多，电器间的协调工作关系越来越多。在点对点连接的汽车电气系统中，只能通过导线的连接、分配器和继电器等电器来实现“与”、“或”、“非”等各种逻辑，完成电器之间的相互协调工作。基于导线的协调控制方式会使得整车线束大大增加，且协调控制不灵活。电器之间的协调使得不同电器具有相互的依赖性，而随着车载电器的增多， 功能要求的日益复杂，电器之间的协调关系不断升级和变化，电器之间的这种依赖性往往需要系统进行重新设计。3 电器的监测、控制和故障预警在现代汽车电气系统中，绝大多数电器还无法做到独立的监测与控制，这样当系统出现故障时，很难马上找到故障所在。为了

27、找到汽车电器的故障部位或损坏的部件，工程师们总结了许多经验性的方法，比如调查询问法、搭铁试火法、短路试验法、通路试验法、断火试验法、灯试验法、比较试验法、高压电检验法、仪表判断法、直观判断法、专用仪器法、保险法等十余种方法14。上述方法中，调查询问法是通过向车辆生产企业或者经验丰富的司机收集可能发生的故障，结合故障现象进行推断；仪表判断是基于仪表上的信息，结合自己的经验对发生的故障进行判断；专用仪器法则通过专门的仪器对电子控制系统类电器进行检查。上述方法均缺少理论根据，完全建立在实践经验上，无法普及推广。目前在汽车上已经出现了能对电器部件进行监控的系统，比如与排放控制相关的车载诊断系统（On

28、Board Diagnostics, OBD）。OBD 系统能从发动机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标，并根据内部的逻辑判断系统部件是否处于正常工作状态。当系统出现故障时，故障灯或发动机警告灯亮，同时控制模块将故障信息存入存储器，通过专用诊断仪将故障码读出，根据故障码的提示， 维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位15。目前，除了与排放控制相关的电气电器外，还有部分车载电器具备这样或类似的功能，但并不全面。在没有故障诊断的系统中，系统完全是个黑箱，从故障现象到故障原因的推理十分困难，许多学者研究并开发了诸如基于数据库、基于故障树知识、基于神经网络等的故障诊断专家系统1617，用于对系统进行

29、故障判断。4 电器的操控随着可操作的电器变多，电器开关越来越多。各种开关按钮占用了大量仪表板的控件，使得仪表板布置变得困难，另一方面，开关和按钮的指示符号设计也越来越多样，使得驾驶员容易混淆按钮的功能、对电器的操作也更为复杂。20 世纪 50 年代，由于起动机的普遍使用，钥匙启动成为标准操控模式18，而 90 年代末出现的无钥匙智能启动系统正在改变钥匙启动这种传统的操控模式；随着车载微机的使用，尤其是车载自主导航仪的推广普及，液晶显示和触摸屏操作为一种交换方式慢慢被接收，触摸屏具有占用空间小，操作直观等优势，正在逐渐流行。自动语音识别是一门新兴学科，所涉及的领域包括信号处理、模式识别、概率论和

30、信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等等19。语音识别与操控在汽车上的应用刚刚起步，但发展很快，比如车载语音导航2021、声控车载电话、声控广播选台、防盗语音鉴别等等。汽车电气系统的操控模式正在经历着一次变革。总之，汽车电气系统所面临的诸多问题是一个系统性的问题集合，它们相互之间联系非常紧密：操控模式多样化必然要求电器功能更加复杂，电器的增加必然导致线束增加，基于导线的协调机制越多，则线束也越多，电器的增加， 对查找故障电器越不利；同时线束的增加，使得电器故障诊断不得不考虑线束故障的因素。1.2 汽车电气系统智能化技术现状在电气工程领域，人们在配电系统中开始将开关电器智能化，以解决电力系统中配

31、电的短路故障识别、自动保护和电源质量控制等问题2223，出现了智能电器24。在工业控制领域出现了智能化仪表等各种智能仪器25，建筑工程领域，也出现了各种智能建筑，智能住宅等，智能交通系统中出现的智能车辆、智能收费站，甚至在我们生活中涌现出如智能手机、智能卡等大量的智能器件。按照人工智能的定义，智能化是指使对象具备灵敏准确的感知功能、正确的思维与判断功能及行之有效的执行功能而进行的工作26，感知功能包括设备的自诊断、各种运行参数的检测；思维和判断功能就是控制；执行功能就是对设备的操作。有人认为“具有自诊断功能、在线检测功能作为智能化电器特征”27；有人认为“传统开关设备中引入计算机技术、数字处理

32、技术、网络通信技术和现代传感器技术而发展起来的新一代开关设备,它具有微机测量、微机保护、通信和在线监测等功能”28；有人认为“能自动适应电网、环境及控制要求的变化,始终处于最佳运行工况的电器”29。实际上，智能化的内涵和外延将随着测控技术、信息技术、自动化技术、电子技术的不断发展而发生重大变化。Wendorff 等人认为，具有数字化通讯功能的器件将是未来汽车智能化器件的基本特征30。本节按信息获取、信息输出、信息加工、信息传输以及系统控制对汽车智能传感器、智能化执行器和总成、车载微机、数字信号传输技术以及智能控制系统等 6 个方面对汽车电器的智能化现状做分析和介绍。1.2.1 汽车智能传感器所

33、谓智能传感器，就是带微处理器，兼有信息检测和信息处理能力的传感器。目前关于智能传感器的中英文尚未完全统一，英国人将智能传感器称为“Intelligent Sensor”；美国人则习惯于把它称作“Smart Sensor”31。汽车上出现越来越多的智能传感器，比如智能车速传感器等32，智能温度传感器33等。John 等人在 1997 年发明了一只智能油箱34，该油箱的最大特点就是装有一个能监测油量的智能传感器，通过车载总线接口，将油量信息传到中央电脑。Allan 等人开发了一种能利用电磁波来探测车辆前方障碍物的智能传感器35，该传感器能直接通过 CAN 总线接口输出其“视野”内的障碍物数量，并利

34、用多普勒效应测量出每个障碍物的移动速度，同时剔除路边诸如指示牌、围栏等非道路障碍物。Timothy 等人最先提出了用于汽车的智能摄像机36，这种摄像头自动识别出各自事件，并已经在某些汽车主动安全设备中得到了应用。智能传感器一般由转换器、信号调理、模数转换、微处理器、通讯控制器和存储器等组成37，其主要功能为按预定格式及时限以数字方式输出物理量的数值；对传感器进行线性、温度补偿进行调整；零点及满量程值可调；有些还带有模拟量输出。与传统传感器相比，智能化传感器具有以下优势：1） 简化传感器线性校正电路，提高性能指标。比如美国霍尼韦尔（Honeywell）公司推出的 PPT 系列智能精密压力传感器，

35、测量液体或气体的精度为 0.05，比传统压力传感器精度大约提高了一个数量级。2） 传感器接口灵活，便于组成网络。由于具备数字接口，使得信号以数字化的方式进行输出，容易互连。3） 适用于分布式测量，信号受环境干扰小。许多传感器对温度、湿度、振动等自然环境条件具有自适应能力。Smith 等人认为随着汽车中电子系统的增多，控制系统不能只是增加自己私用的传感器，而应该与其它系统分享传感信息，因此传感器必须有数字化的接口38，数字化的接口还有利于解决标定、补偿、线性化等问题。Russell 等人已经提出了需要将汽车的传感器进行集成39，而 Garbriel 则开发了基于 LIN 网络数字接口的智能传感器

36、原型40。英飞凌的工程师们认为今后的汽车中的传感器应该集成更多的智能化功能，这种智能化的功能包括41：故障检测，自测试，自标定及自修复等功能。1.2.2 汽车智能化执行器和总成Maltby 等人认为智能化是执行器的必然趋势42，汽车制造商对汽车升级换代和客户不断要求的新功能使得汽车中的执行器不断增多，而集成电路使得执行器的智能化成为可能。美国密歇根大学的 Flamer 等人开发了一种新的智能安全气囊43，它利用一个灰度摄像机对乘员进行实时扫描和分类，并自动设定不同引爆气压，采用了这项技术后可大大减少因为安全气囊给乘员带来的损伤。90 年代在欧洲和日本发明的智能汽车前照灯44，克服了传统汽车前照

37、灯对于汽车夜间行驶时速度、路面类型和各种天气条件的改变适应性较差的缺点， 从而提高汽车夜间行驶安全性。Joseph 等人发明了一种有三种操作模式的智能雨刮器45：手动操作、自动喷水操作和完全自动操作，在第三种模式下，雨刮器能根据玻璃透明度传感器自动进行刮水操作；而武汉大学电子信息工程学院开发的智能型雨刮器46，其特点是在汽车顶部迎风方向安装一个特别设计的雨量传感器，实时辨识并检测雨量（雪花，冻雨）的大小，由单片机控制雨刮器电动机自动工作在最佳转速（档）状态，驾驶员毋须频繁操作便能始终拥有良好的视线。智能轮胎是能实时自动提供汽车行驶状态中轮胎动态信息的一种轮胎4748。这种轮胎可以通过安装在自己

38、身上的传感器监测轮胎压力、温度等参数。美国、欧洲和日本近几年投入了大量人力和物力从事智能轮胎的研究，研究各种可用作轮胎嵌入式传感器技术的可行性，试图在实现轮胎压力监测的同时， 完成轮胎道路摩擦、动态平衡和轮胎温度监控等功能49。智能化执行器和总成是在原有电器的基础上增加了各种复杂的功能，比如自我控制、自我调整等功能。1.2.3 车载微机1981 年宝马（BMW）公司首先在汽车上使用了微计算机技术，但那时候的微机算计和现在的计算机相差巨大，目前的车载微机算计一般当作汽车的信息中心与人机交互平台50，驾驶员可以从微机获得大量信息。截至 2006 年，各个汽车公司均推出车载信息系统，应用到其高档轿车

39、上，如表 1.1 所示。表 1.1 各汽车公司开发的综合信息系统50系统名称公司系 统 特 色Onstar通用自主导航、远程故障诊断与维护Tele Aid奔驰（美国） 车辆辅助安全系统Wingcast福特无线数字服务Car.Net微软面向车辆的嵌入式操作系统G-book、POD丰田ITS 功能、英特网接口、X-by-wireNails,Crossbow尼桑3G 移动通信、3D 导航、智能手机Dual note, Unibox本田集成的车辆控制、导航、上网、辅助安全系统Secret Hideout马自达基于蓝牙技术连接的娱乐设备、蜂窝电话Covie五十铃导航、交通、上网、伊妹儿、连接个人电脑Sp

40、ace Liner,SUP三菱X-by-wire、仪器显示等WX-01,HM-01斯巴鲁导航、交通、上网、伊妹儿等以美国通用公司的 Onstar 系统为例，它包括许多信息服务功能51安全气囊监测、紧急求救服务、车辆跟踪、远程车门解锁、防盗定位、路径规划、出行服务、辅助驾驶等许多服务。在北美地区，由于基础设施较好，通用公司生产的绝大多数汽车上均安装有该系统。基于车载微机的信息系统，是未来人与电器系统的交互平台。但是车载微机的推广仍面临着如性能不完善、花费过高、没有标准化、操作困难等问题， 这些问题随着处理器价格的降低、性能的提高，以及功能的标准化，将逐步得到解决。1.2.4 车载数字信号传输技术

41、80 年代以前的汽车基本使用点对点的通信连接，80 年代后，各汽车公司纷纷开发出各种数字化信号的传输技术，称为“多路复用技术”（Multiplexing Technology），多路复用技术的目的就是用一条信号通道传递多个信号代替以前使用导线来传递信号的方式，也称为车载总线技术。车载总线技术开发与应用的早期，各个汽车生产厂家并没有遵循统一的标准，而是各自独立开发。车载总线技术的早期（8090 年代）发展过程如图 1.2 所示。图 1.2 车载总线技术的早期（80 90 年代）发展过程78分类年份8081828384858687888990919293949596979899点对点通讯控制电介质

42、 SOARER 电子多显示系统光介质 Cedric 遥控系统MarkII 车门多路通道 尼桑 LEOPARD 方向盘开关 DEVONAIR 遥控系统集中式控制电介质 Ward 和 Goldstone 公司 Salplex 总线INFINITY（IVMS） RIVERA（CRT 显示 ALLANTE（GMUR） CEDRIC（控制 DAN） AUTOLAN） 轿车光介质 Motor-Car）Codenoll 技术公司(LAN) 分布式控制电介质 PALMNET）PALMNET） D2B 双绞线COSMO） CAN） VNP）LIN 联盟 LIN） CCD）TTP） CCD）LHCax（CCD）

43、ABUB）IPBUS） &标致 VAN）BEAN） DLCS）ACP） i-Fo）SAE（J1850）MICS）SAE（J1939） 600SEL（CAN）从图 1.2 可以看出，在车载总线技术发展前期，各个汽车公司各自开发自己的信号传输技术，各种技术互不兼容。迄今为止，比较著名的有博世公司的 CAN 总线、美国汽车工程师协会制定的 J1850 总线、国际标准组织制定的 VAN 总线、飞利浦公司的 D2B 总线、LIN 协会的 LIN 总线等多种总线标准。为方便研究和设计使用，美国汽车工程师协会将车载总线根据速率划分为 A，B，C 三类，如表 1.2 所示。表 1.2 汽车总线划分类别应用对象

44、位速率（bps）应用范围A传感器执行器110K灯光照明，电动车窗，座椅调节等B数据共享10125K车载信息，仪表显示，故障诊断C高速实时控制125K1M发动机管理控制，动力系统控制A 类总线的特点是电磁兼容性较好，成本低，主要包括通用汽车公司制定的UART 总线，克莱斯勒公司制定的 CCD 总线，丰田公司的 BEAN 总线，福特公司的 ACP 和 UBP 总线，维也纳工业大学制定的 TTP/A 总线53。LIN 是 1999 年由LIN 协会共同努力下推出的用于汽车分布式电控系统的开放式的低成本串行通信标准。LIN 是一种基于 UART 的数据格式、主从结构的单线 12V 的总线通信系统54，主要用于智能传感器和执行器的串行通信。2001 年梅塞德斯-奔驰公司率先在 SL 级轿车上使用了 LIN 总线。目前，局域网已经广泛地被世界上的大多数汽车公司以及零配件厂商所接受。LIN 事实上已成为 A 类网络的主流5556。B 类总线具有中等速率