汽车电子控制技术第二章学习教案.pptx

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1、会计学1汽车汽车(qch)电子控制技术第二章电子控制技术第二章第一页，共83页。课题课题(kt)2.1 多路复用通信协多路复用通信协议议n n由于汽车电子控制系统的增加，汽车传感器的数量不断增多，由于汽车电子控制系统的增加，汽车传感器的数量不断增多，由于汽车电子控制系统的增加，汽车传感器的数量不断增多，由于汽车电子控制系统的增加，汽车传感器的数量不断增多，增加的元件和导线使汽车生产成本上升。例如，早期的汽车增加的元件和导线使汽车生产成本上升。例如，早期的汽车增加的元件和导线使汽车生产成本上升。例如，早期的汽车增加的元件和导线使汽车生产成本上升。例如，早期的汽车装备了三个发动机冷却剂温度传感器，

2、一个传感器用于动力装备了三个发动机冷却剂温度传感器，一个传感器用于动力装备了三个发动机冷却剂温度传感器，一个传感器用于动力装备了三个发动机冷却剂温度传感器，一个传感器用于动力系统控制模块系统控制模块系统控制模块系统控制模块(m kui)(PCM(m kui)(PCM控制喷油和点火，一个用于冷控制喷油和点火，一个用于冷控制喷油和点火，一个用于冷控制喷油和点火，一个用于冷却风扇模块却风扇模块却风扇模块却风扇模块(m kui)(m kui)控制散热器风扇的运行，第三个用于组控制散热器风扇的运行，第三个用于组控制散热器风扇的运行，第三个用于组控制散热器风扇的运行，第三个用于组合仪表指示发动机温度。合仪

3、表指示发动机温度。合仪表指示发动机温度。合仪表指示发动机温度。下一页返回(fnhu)第1页/共83页第二页，共83页。课题课题(kt)2.1 多路复用通信协多路复用通信协议议n n目前，很多汽车制造厂商采用目前，很多汽车制造厂商采用目前，很多汽车制造厂商采用目前，很多汽车制造厂商采用(ciyng)(ciyng)了多路复用了多路复用了多路复用了多路复用(MUX)(MUX)系统，实现了系统，实现了系统，实现了系统，实现了不同控制模块之间的数据共享。多路复用提供了使用单个电路，在几个不同控制模块之间的数据共享。多路复用提供了使用单个电路，在几个不同控制模块之间的数据共享。多路复用提供了使用单个电路，

4、在几个不同控制模块之间的数据共享。多路复用提供了使用单个电路，在几个控制模块之间发布并共享数据的能力。由于数据是通过单个电路传输的，控制模块之间发布并共享数据的能力。由于数据是通过单个电路传输的，控制模块之间发布并共享数据的能力。由于数据是通过单个电路传输的，控制模块之间发布并共享数据的能力。由于数据是通过单个电路传输的，因此，消除了数量庞大的线束。因此，消除了数量庞大的线束。因此，消除了数量庞大的线束。因此，消除了数量庞大的线束。MUXMUX接线系统使用了现场总线数据链路，接线系统使用了现场总线数据链路，接线系统使用了现场总线数据链路，接线系统使用了现场总线数据链路，连接每个模块并允许数据从

5、一个模块传输到另一个模块的。每个模块能连接每个模块并允许数据从一个模块传输到另一个模块的。每个模块能连接每个模块并允许数据从一个模块传输到另一个模块的。每个模块能连接每个模块并允许数据从一个模块传输到另一个模块的。每个模块能在现场总线数据链路之上传输并接收数字信息。每台连接到数据总线的在现场总线数据链路之上传输并接收数字信息。每台连接到数据总线的在现场总线数据链路之上传输并接收数字信息。每台连接到数据总线的在现场总线数据链路之上传输并接收数字信息。每台连接到数据总线的计算机叫做一个节点。来自某传感器的信号输送到一个模块后，能被其计算机叫做一个节点。来自某传感器的信号输送到一个模块后，能被其计算

6、机叫做一个节点。来自某传感器的信号输送到一个模块后，能被其计算机叫做一个节点。来自某传感器的信号输送到一个模块后，能被其他的模块所使用。他的模块所使用。他的模块所使用。他的模块所使用。上一页下一页返回(fnhu)第2页/共83页第三页，共83页。课题课题(kt)2.1 多路复用通信协多路复用通信协议议n n MUX MUX系统和非多路复用系统之间的主要差异是数据采集和处理系统和非多路复用系统之间的主要差异是数据采集和处理系统和非多路复用系统之间的主要差异是数据采集和处理系统和非多路复用系统之间的主要差异是数据采集和处理的方法的方法的方法的方法(fngf)(fngf)。在非多路复用系统中，来自传

7、感器的模拟信号。在非多路复用系统中，来自传感器的模拟信号。在非多路复用系统中，来自传感器的模拟信号。在非多路复用系统中，来自传感器的模拟信号经一根专用导线传送到计算机。在计算机内，模拟信号转换成经一根专用导线传送到计算机。在计算机内，模拟信号转换成经一根专用导线传送到计算机。在计算机内，模拟信号转换成经一根专用导线传送到计算机。在计算机内，模拟信号转换成数字信号。由于每个传感器要求有自己的专用导线，因此传感数字信号。由于每个传感器要求有自己的专用导线，因此传感数字信号。由于每个传感器要求有自己的专用导线，因此传感数字信号。由于每个传感器要求有自己的专用导线，因此传感器和执行器所必需的导线数量是

8、很大的。器和执行器所必需的导线数量是很大的。器和执行器所必需的导线数量是很大的。器和执行器所必需的导线数量是很大的。n n在一个在一个在一个在一个MUXMUX系统中，来自传感器的模拟信号被发送到一台计算系统中，来自传感器的模拟信号被发送到一台计算系统中，来自传感器的模拟信号被发送到一台计算系统中，来自传感器的模拟信号被发送到一台计算机，转换成数字信号，并由计算机发布到一条公共的数据总线机，转换成数字信号，并由计算机发布到一条公共的数据总线机，转换成数字信号，并由计算机发布到一条公共的数据总线机，转换成数字信号，并由计算机发布到一条公共的数据总线上。由于任何系统的计算机或控制模块在一个时刻只处理

9、一个上。由于任何系统的计算机或控制模块在一个时刻只处理一个上。由于任何系统的计算机或控制模块在一个时刻只处理一个上。由于任何系统的计算机或控制模块在一个时刻只处理一个输入，所以它在需要的时候调用这些数据信号。通过把从传感输入，所以它在需要的时候调用这些数据信号。通过把从传感输入，所以它在需要的时候调用这些数据信号。通过把从传感输入，所以它在需要的时候调用这些数据信号。通过把从传感器到控制模块的数据分时传输，就能使用单个数据电路了。器到控制模块的数据分时传输，就能使用单个数据电路了。器到控制模块的数据分时传输，就能使用单个数据电路了。器到控制模块的数据分时传输，就能使用单个数据电路了。上一页下一

10、页返回(fnhu)第3页/共83页第四页，共83页。课题课题(kt)2.1 多路复用通信协多路复用通信协议议n n协议协议协议协议(xiy)(xiy)是计算机用来在数据总线之上与另一台进行通信的是计算机用来在数据总线之上与另一台进行通信的是计算机用来在数据总线之上与另一台进行通信的是计算机用来在数据总线之上与另一台进行通信的语言。协议语言。协议语言。协议语言。协议(xiy)(xiy)可在波特率和传送方法上不同。例如，有些可在波特率和传送方法上不同。例如，有些可在波特率和传送方法上不同。例如，有些可在波特率和传送方法上不同。例如，有些制造厂商使用了脉宽调制，而有些则使用了可变的脉宽。美国制造厂商

11、使用了脉宽调制，而有些则使用了可变的脉宽。美国制造厂商使用了脉宽调制，而有些则使用了可变的脉宽。美国制造厂商使用了脉宽调制，而有些则使用了可变的脉宽。美国汽车工程师学会汽车工程师学会汽车工程师学会汽车工程师学会(SAE)(SAE)根据通信速度根据通信速度根据通信速度根据通信速度(波特率波特率波特率波特率)定义了不同种类的定义了不同种类的定义了不同种类的定义了不同种类的协议协议协议协议(xiy)(xiy)。n n(1)A(1)A类，通用异步收发类，通用异步收发类，通用异步收发类，通用异步收发(UART)(UART)低速协议低速协议低速协议低速协议(xiy)(xiy)，波特率低于，波特率低于，波特

12、率低于，波特率低于10 kb/s10 kb/s，异步协议，异步协议，异步协议，异步协议(xiy)(xiy)是指在节点之间的通信只在需要时才是指在节点之间的通信只在需要时才是指在节点之间的通信只在需要时才是指在节点之间的通信只在需要时才进行而不是连续地进行进行而不是连续地进行进行而不是连续地进行进行而不是连续地进行;n n(2)B(2)B类，中速协议类，中速协议类，中速协议类，中速协议(xiy)(xiy)，波特率为，波特率为，波特率为，波特率为10-125 kb/s;10-125 kb/s;n n(3)C(3)C类，高速协议类，高速协议类，高速协议类，高速协议(xiy)(xiy)，波特率为，波特

13、率为，波特率为，波特率为125-1 000 kb/s125-1 000 kb/s上一页下一页返回(fnhu)第4页/共83页第五页，共83页。课题课题(kt)2.1 多路复用通信协多路复用通信协议议n n一、一、ISO 9141-2协议协议n n国际标准化组织国际标准化组织ISO 9141-2协议，波特率为协议，波特率为10.4 kb/s，属于属于B类系统，是类系统，是n n用于车载计算机模块和用于车载计算机模块和OBD II故障诊断仪之间通信的协故障诊断仪之间通信的协议。如图议。如图2-1所示，该系统所示，该系统是一个双线故障诊断总线，是一个双线故障诊断总线，包括一根包括一根K线和一根线和一

14、根L线。线。K线用于把数据线用于把数据(shj)从模从模块传输到故障诊断仪，块传输到故障诊断仪，L线线用于把数据用于把数据(shj)从故障从故障诊断仪传输到模块。诊断仪传输到模块。上一页下一页返回(fnhu)第5页/共83页第六页，共83页。课题课题(kt)2.1 多路复用通信协多路复用通信协议议n n ISO-K ISO-K总线是另外一种采用总线是另外一种采用总线是另外一种采用总线是另外一种采用ISO 9141-2ISO 9141-2协议协议协议协议(xiy)(xiy)的故障诊断总线，的故障诊断总线，的故障诊断总线，的故障诊断总线，允许在单根接线上进行双向通信。使用允许在单根接线上进行双向通

15、信。使用允许在单根接线上进行双向通信。使用允许在单根接线上进行双向通信。使用ISO-KISO-K总线的汽车要求故障总线的汽车要求故障总线的汽车要求故障总线的汽车要求故障诊断仪为总线系统提供诊断仪为总线系统提供诊断仪为总线系统提供诊断仪为总线系统提供12 V12 V电源。在总线上数据以数字信号的形式电源。在总线上数据以数字信号的形式电源。在总线上数据以数字信号的形式电源。在总线上数据以数字信号的形式进行传送，如图进行传送，如图进行传送，如图进行传送，如图2-22-2所示。所示。所示。所示。上一页下一页返回(fnhu)第6页/共83页第七页，共83页。课题课题(kt)2.1 多路复用通信协多路复用

16、通信协议议n n二、二、ISO 14230-4协议协议(xiy)n n ISO 14230-4协议协议(xiy)采采用单根双向数据传输线，在用单根双向数据传输线，在故障诊断仪和模块之间进行故障诊断仪和模块之间进行通信。欧洲的汽车制造商多通信。欧洲的汽车制造商多使用这种系统，用做故障诊使用这种系统，用做故障诊断总线。通信系统要求有一断总线。通信系统要求有一个主模块，收发信息的原理个主模块，收发信息的原理与与UART系统相似，主模块系统相似，主模块轮流询问从模块，然后等待轮流询问从模块，然后等待响应，进而控制消息的传输。响应，进而控制消息的传输。无通信信号时，传输线上的无通信信号时，传输线上的电压

17、保持电压保持5 V;通信时传输线通信时传输线上的电压降低，形成具有固上的电压降低，形成具有固定脉宽的数据流。定脉宽的数据流。上一页下一页返回(fnhu)第7页/共83页第八页，共83页。课题课题(kt)2.1 多路复用通信协多路复用通信协议议n n三、三、J1850协议协议n nJ1850总线系统是总线系统是OBD-II的的B类标准，该总线有两个不类标准，该总线有两个不同的版本。第一个版本支持同的版本。第一个版本支持41.6 kb/s的传输速率，福特的传输速率，福特采用了该协议并称为采用了该协议并称为SCP协协议，系统使用议，系统使用(shyng)双双绞线传输脉宽调制绞线传输脉宽调制(P1V

18、M)信号。第二个版本支持信号。第二个版本支持10.4 kb/s的传输速率，通用汽车的传输速率，通用汽车和戴姆勒克莱斯勒应用了这和戴姆勒克莱斯勒应用了这种协议，通用汽车称为二类种协议，通用汽车称为二类系统，而戴姆勒克莱斯勒称系统，而戴姆勒克莱斯勒称为可编程通信接口为可编程通信接口(PCI)，系统采用单线传输的可变脉系统采用单线传输的可变脉宽调制宽调制(VPWM)数据总线。数据总线。上一页下一页返回(fnhu)第8页/共83页第九页，共83页。课题课题(kt)2.1 多路复用通信协多路复用通信协议议n n四、四、J2284协议协议 n nJ2284总线协议属于总线协议属于C类标准，类标准，又称为控

19、制器局域网又称为控制器局域网(CAN)n n CAN网络网络(wnglu)能支持能支持高达高达1 Mb/s的传输速率，用的传输速率，用于系统的实时控制。罗伯特于系统的实时控制。罗伯特博施在博施在20世纪世纪80年代早期年代早期开发了开发了CAN，目前，在欧洲，目前，在欧洲应用十分广泛。大部分装备应用十分广泛。大部分装备CAN总线的汽车只把总线的汽车只把CAN总线用在模块间的通信，与总线用在模块间的通信，与故障诊断仪的通信常采用故障诊断仪的通信常采用ISO-K总线。总线。n n美国美国SAE已经要求把已经要求把CAN C网络网络(wnglu)作为故障诊作为故障诊断仪与断仪与PC M通信的协议。通

20、信的协议。上一页返回(fnhu)第9页/共83页第十页，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n一、一、A类数据总线网络类数据总线网络n n1988年，克莱斯勒开发了一年，克莱斯勒开发了一种多路复用系统，并用到种多路复用系统，并用到2003年份的车型上，该系统年份的车型上，该系统被称为克莱斯勒冲突检测被称为克莱斯勒冲突检测(CCD)，是典型的，是典型的A类总线，类总线，如图如图2-3所示。所示。n nCCD系统的应用，显示出很系统的应用，显示出很多优点多优点:接线减少接线减少;计算机中计算机中的驭动器减少的驭动器减少;传感器的载传感器的载荷减少荷减少;诊断功能增强。诊断

21、功能增强。n nCCD系统利用双绞线以数字系统利用双绞线以数字形式传输数据。其中一根接形式传输数据。其中一根接线称为总线线称为总线(+)，另一根称，另一根称为总线为总线(-)。所有连接到。所有连接到CCD总线系统的模块安装有总线系统的模块安装有一块专门的一块专门的CCD芯片。在大芯片。在大多数汽车中，车身控制模块多数汽车中，车身控制模块(BCM)是总线系统的主模块，是总线系统的主模块，其他模块是从模块。主模块其他模块是从模块。主模块提供提供(tgng)偏压给总线电偏压给总线电路供电，总线供电电路如图路供电，总线供电电路如图2-4所示。所示。下一页返回(fnhu)第10页/共83页第十一页，共8

22、3页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n 在没有数据传输时，总线在没有数据传输时，总线在没有数据传输时，总线在没有数据传输时，总线(+)(+)和总线和总线和总线和总线(-)(-)电路上的偏压是电路上的偏压是电路上的偏压是电路上的偏压是2.50 V2.50 V。如图。如图。如图。如图2-52-5所示，所示，所示，所示，5 V5 V稳压电源经一个稳压电源经一个稳压电源经一个稳压电源经一个13 k13 k的电阻器把电流传送到总线的电阻器把电流传送到总线的电阻器把电流传送到总线的电阻器把电流传送到总线(-)(-)电电电电路，然后电流经过两个并联的路，然后电流经过两个并联的路，然后电

23、流经过两个并联的路，然后电流经过两个并联的120120的电阻器进入总线的电阻器进入总线的电阻器进入总线的电阻器进入总线(+)(+)电路，最后电路，最后电路，最后电路，最后电流经第二个电流经第二个电流经第二个电流经第二个13 k13 k的电阻器到接地的电阻器到接地的电阻器到接地的电阻器到接地(jid)(jid)。两个。两个。两个。两个120 120 的电阻器称的电阻器称的电阻器称的电阻器称为端接电阻，用于抑制感应电压。其中一个端接电阻在为端接电阻，用于抑制感应电压。其中一个端接电阻在为端接电阻，用于抑制感应电压。其中一个端接电阻在为端接电阻，用于抑制感应电压。其中一个端接电阻在BCMBCM内部，

24、内部，内部，内部，而另一个位于动力系统控制模块而另一个位于动力系统控制模块而另一个位于动力系统控制模块而另一个位于动力系统控制模块(PCM)(PCM)中。中。中。中。上一页下一页返回(fnhu)第11页/共83页第十二页，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n如图如图如图如图2-62-6所示，在所示，在所示，在所示，在CCDCCD芯片中的比较器相当于一个电压表，芯片中的比较器相当于一个电压表，芯片中的比较器相当于一个电压表，芯片中的比较器相当于一个电压表，正表笔连接到总线正表笔连接到总线正表笔连接到总线正表笔连接到总线(+)(+)电路，负表笔连接到总线电路，负表笔连接

25、到总线电路，负表笔连接到总线电路，负表笔连接到总线(-)(-)电路，电电路，电电路，电电路，电压表会测出电路之间的电压差压表会测出电路之间的电压差压表会测出电路之间的电压差压表会测出电路之间的电压差)总线无数据传输时，电压差总线无数据传输时，电压差总线无数据传输时，电压差总线无数据传输时，电压差接近接近接近接近0V(0V(实际为实际为实际为实际为0.02 V)0.02 V)当一个模块需要发送一个数据时，当一个模块需要发送一个数据时，当一个模块需要发送一个数据时，当一个模块需要发送一个数据时，微处理器利用微处理器利用微处理器利用微处理器利用“与非与非与非与非”门同时门同时门同时门同时(tngsh

26、)(tngsh)操纵两个驭动器，操纵两个驭动器，操纵两个驭动器，操纵两个驭动器，不断的接通和切断，来回转换。不断的接通和切断，来回转换。不断的接通和切断，来回转换。不断的接通和切断，来回转换。上一页下一页返回(fnhu)第12页/共83页第十三页，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n当两个驭动器接通时，总线当两个驭动器接通时，总线当两个驭动器接通时，总线当两个驭动器接通时，总线(+)(+)的电压的电压的电压的电压(diny)(diny)被拉高到接近被拉高到接近被拉高到接近被拉高到接近5 5 V V，总线，总线，总线，总线(-)(-)被拉低到接近被拉低到接近被拉低到接

27、近被拉低到接近0 V,0 V,电压电压电压电压(diny)(diny)差接近差接近差接近差接近5 V5 V，比特值，比特值，比特值，比特值为为为为0;0;当两个驭动器切断时，总线当两个驭动器切断时，总线当两个驭动器切断时，总线当两个驭动器切断时，总线(+)(+)的电压的电压的电压的电压(diny)(diny)恢复为恢复为恢复为恢复为2.49 2.49 V V，总线，总线，总线，总线(-)(-)恢复为恢复为恢复为恢复为2.51 V,2.51 V,电压电压电压电压(diny)(diny)差接近差接近差接近差接近0V0V，比特值为，比特值为，比特值为，比特值为1 1。由于驭动器以由于驭动器以由于驭动

28、器以由于驭动器以7 812.57 812.5次次次次/秒的速率来回切换秒的速率来回切换秒的速率来回切换秒的速率来回切换(接通和切断接通和切断接通和切断接通和切断)，因此，因此，因此，因此，总线总线总线总线(+)(+)上的电压上的电压上的电压上的电压(diny)(diny)不会升到满不会升到满不会升到满不会升到满5 V5 V，总线，总线，总线，总线(-)(-)上的电压上的电压上的电压上的电压(diny)(diny)也不会降到也不会降到也不会降到也不会降到0V0V，只要比较器测量到一个大于，只要比较器测量到一个大于，只要比较器测量到一个大于，只要比较器测量到一个大于0.06 V0.06 V的的的的

29、电压电压电压电压(diny)(diny)差，计算机就会分辨出一个比特值的改变差，计算机就会分辨出一个比特值的改变差，计算机就会分辨出一个比特值的改变差，计算机就会分辨出一个比特值的改变(由由由由1 1变变变变为为为为0)0)，从而达到传输数据的目的。，从而达到传输数据的目的。，从而达到传输数据的目的。，从而达到传输数据的目的。上一页下一页返回(fnhu)第13页/共83页第十四页，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n二、二、B类数据总线网络类数据总线网络n nJ1850协议规定协议规定r$类数据总类数据总线网络。从线网络。从1998年开始，戴年开始，戴姆勒克莱斯勒逐

30、渐取消姆勒克莱斯勒逐渐取消CCD总线系统，并以新的可编程总线系统，并以新的可编程通信接口通信接口(PCI)总线系统代总线系统代替。替。PCI系统是一种单线、系统是一种单线、双向通信总线，系统的模块双向通信总线，系统的模块是并联是并联(bnglin)的，系统的，系统中的每个模块为自己提供偏中的每个模块为自己提供偏压，并接有端接电阻压，并接有端接电阻(图图2-7)。模块向总线发送数据时，一模块向总线发送数据时，一个可变的脉宽调制信号个可变的脉宽调制信号(VPIWM)在在07.75 V切换，切换，用来表示用来表示1和和0比特位比特位(图图2-8)上一页下一页返回(fnhu)第14页/共83页第十五页

31、，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n电压变化呈梯形状电压变化呈梯形状电压变化呈梯形状电压变化呈梯形状(xngzhun)(xngzhun)，向上或向下倾斜，这样可以抑制电，向上或向下倾斜，这样可以抑制电，向上或向下倾斜，这样可以抑制电，向上或向下倾斜，这样可以抑制电磁感应。磁感应。磁感应。磁感应。VPIWMVPIWM电压的高低和长度决定了比特值是电压的高低和长度决定了比特值是电压的高低和长度决定了比特值是电压的高低和长度决定了比特值是1 1还是还是还是还是0 0。典型的。典型的。典型的。典型的PCIPCI总线数据包括如下信息总线数据包括如下信息总线数据包括如下信息总

32、线数据包括如下信息(图图图图2-9)2-9)n n (1)(1)数据头数据头数据头数据头(HGADGR):1(HGADGR):13 3个字节，包含数据类型、长度、优先级、个字节，包含数据类型、长度、优先级、个字节，包含数据类型、长度、优先级、个字节，包含数据类型、长度、优先级、目标模块、发送模块的信息目标模块、发送模块的信息目标模块、发送模块的信息目标模块、发送模块的信息;n n(2)(2)数据数据数据数据(DATA)(DATA)字节字节字节字节:正在被发送的消息，长度最大为正在被发送的消息，长度最大为正在被发送的消息，长度最大为正在被发送的消息，长度最大为8 8个字节个字节个字节个字节;n

33、n (3)(3)循环冗余码校验循环冗余码校验循环冗余码校验循环冗余码校验(aRa)(aRa)字节字节字节字节:检测数据是否已被损坏，是否有其检测数据是否已被损坏，是否有其检测数据是否已被损坏，是否有其检测数据是否已被损坏，是否有其他错误他错误他错误他错误;n n (4)(4)帧内响应帧内响应帧内响应帧内响应(IFR)(IFR)字节字节字节字节:如果发送模块要求一个来自目标模块的应如果发送模块要求一个来自目标模块的应如果发送模块要求一个来自目标模块的应如果发送模块要求一个来自目标模块的应答，会带有此信息。答，会带有此信息。答，会带有此信息。答，会带有此信息。上一页下一页返回(fnhu)第15页/

34、共83页第十六页，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n三、控制器局域网三、控制器局域网n n 第一辆使用控制器局域网第一辆使用控制器局域网(CAN总线总线)的汽车是的汽车是1991年年的梅赛德斯的梅赛德斯5_Class，总线，总线遵循遵循J2284协议。根据传输协议。根据传输速度不同，速度不同，CAN总线系统分总线系统分为为CAN B和和CAN C两类。两类。CAN B是中速系统，传输速是中速系统，传输速率低于率低于125 kb/s，用于座椅、，用于座椅、车窗、收音机、仪表板等车车窗、收音机、仪表板等车身电器的控制身电器的控制;CAN C总线的总线的速度高达速度高达

35、500 kb/s，用于发，用于发动机管理、制动防抱死等系动机管理、制动防抱死等系统的实时控制。目前，汽车统的实时控制。目前，汽车上出现了一种新的诊断用上出现了一种新的诊断用CANC总线，专用总线，专用(zhunyng)于连接故障诊于连接故障诊断仪。一辆汽车可以同时配断仪。一辆汽车可以同时配备多种总线网络。备多种总线网络。上一页下一页返回(fnhu)第16页/共83页第十七页，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n nCANCAN总线电路由一对双绞线组成，总线电路由一对双绞线组成，总线电路由一对双绞线组成，总线电路由一对双绞线组成，CAN C(+)CAN C(+)和和和和C

36、AN C(-)CAN C(-)。数据同时。数据同时。数据同时。数据同时在两条线上传输，传输的信号相同，但两条线上的信号电压正好相在两条线上传输，传输的信号相同，但两条线上的信号电压正好相在两条线上传输，传输的信号相同，但两条线上的信号电压正好相在两条线上传输，传输的信号相同，但两条线上的信号电压正好相反，即在同一时刻一条导线反，即在同一时刻一条导线反，即在同一时刻一条导线反，即在同一时刻一条导线(doxin)(doxin)上是高电位，则另一条导线上是高电位，则另一条导线上是高电位，则另一条导线上是高电位，则另一条导线(doxin)(doxin)上是低电位，上是低电位，上是低电位，上是低电位，C

37、ANCAN总线将两条导线总线将两条导线总线将两条导线总线将两条导线(doxin)(doxin)拧在一起，以拧在一起，以拧在一起，以拧在一起，以减少电磁干扰。在布线时，总线尽力避开与大电流导线减少电磁干扰。在布线时，总线尽力避开与大电流导线减少电磁干扰。在布线时，总线尽力避开与大电流导线减少电磁干扰。在布线时，总线尽力避开与大电流导线(doxin)(doxin)平平平平行的路径，比如点火开关驭动电路、电动机和大电流行的路径，比如点火开关驭动电路、电动机和大电流行的路径，比如点火开关驭动电路、电动机和大电流行的路径，比如点火开关驭动电路、电动机和大电流PG MPG M电路。电路。电路。电路。上一页

38、下一页返回(fnhu)第17页/共83页第十八页，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n在所有在所有在所有在所有CANCAN总线系统中，每个模块都为自己总线系统中，每个模块都为自己总线系统中，每个模块都为自己总线系统中，每个模块都为自己(zj)(zj)提供偏压，提供偏压，提供偏压，提供偏压，当某个模块与总线断路，其他模块组之间仍旧可以通信。不同当某个模块与总线断路，其他模块组之间仍旧可以通信。不同当某个模块与总线断路，其他模块组之间仍旧可以通信。不同当某个模块与总线断路，其他模块组之间仍旧可以通信。不同的的的的CANCAN总线系统也各有优缺点。例如，高速总线系统也各有

39、优缺点。例如，高速总线系统也各有优缺点。例如，高速总线系统也各有优缺点。例如，高速CAN CCAN C总线只在点总线只在点总线只在点总线只在点火开关打开时才工作，火开关打开时才工作，火开关打开时才工作，火开关打开时才工作，CAN BCAN B总线能在点火开关关掉时保持激总线能在点火开关关掉时保持激总线能在点火开关关掉时保持激总线能在点火开关关掉时保持激活状态。控制模块根据自身需求，决定它应该连接到哪个总线活状态。控制模块根据自身需求，决定它应该连接到哪个总线活状态。控制模块根据自身需求，决定它应该连接到哪个总线活状态。控制模块根据自身需求，决定它应该连接到哪个总线系统。系统。系统。系统。上一页

40、下一页返回(fnhu)第18页/共83页第十九页，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n在同一辆汽车上使用两个分开的总线网络，给制造厂商提供在同一辆汽车上使用两个分开的总线网络，给制造厂商提供在同一辆汽车上使用两个分开的总线网络，给制造厂商提供在同一辆汽车上使用两个分开的总线网络，给制造厂商提供了每个系统最适宜的特性。实时交换数据的汽车系统应采用了每个系统最适宜的特性。实时交换数据的汽车系统应采用了每个系统最适宜的特性。实时交换数据的汽车系统应采用了每个系统最适宜的特性。实时交换数据的汽车系统应采用CAN CCAN C。其他可能需要在点火开关关掉时传输数据的模块。其他

41、可能需要在点火开关关掉时传输数据的模块。其他可能需要在点火开关关掉时传输数据的模块。其他可能需要在点火开关关掉时传输数据的模块会被连接到会被连接到会被连接到会被连接到CAN BCAN B总线上。总线上。总线上。总线上。n n在点火开关打开后在点火开关打开后在点火开关打开后在点火开关打开后CAN CCAN C总线被激活，总线偏压为总线被激活，总线偏压为总线被激活，总线偏压为总线被激活，总线偏压为2.5 V2.5 V。当当当当CAN C(+)CAN C(+)和和和和CAN C(-)CAN C(-)两者电位两者电位两者电位两者电位(din wi)(din wi)相等时，总线是相等时，总线是相等时，总

42、线是相等时，总线是隐性的，比特值隐性的，比特值隐性的，比特值隐性的，比特值“1”“1”被传输。当被传输。当被传输。当被传输。当CANC(+)CANC(+)电位电位电位电位(din wi)(din wi)拉高以及拉高以及拉高以及拉高以及CAN C(-)CAN C(-)电位电位电位电位(din wi)(din wi)拉低时，总线是显性的，拉低时，总线是显性的，拉低时，总线是显性的，拉低时，总线是显性的，比特值比特值比特值比特值+0;+0;被传输被传输被传输被传输(图图图图2-10)CAN C2-10)CAN C总线中有两个端接电阻，总线中有两个端接电阻，总线中有两个端接电阻，总线中有两个端接电阻，

43、分别位于两个相隔最远的分别位于两个相隔最远的分别位于两个相隔最远的分别位于两个相隔最远的CAN CCAN C模块中，每个端接电阻为模块中，每个端接电阻为模块中，每个端接电阻为模块中，每个端接电阻为120120，由于模块是并联的，因此总电阻是，由于模块是并联的，因此总电阻是，由于模块是并联的，因此总电阻是，由于模块是并联的，因此总电阻是6060。上一页下一页返回(fnhu)第19页/共83页第二十页，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n无论点火无论点火无论点火无论点火(din hu)(din hu)开关是断开或接通，开关是断开或接通，开关是断开或接通，开关是断开或接通

44、，CAN BCAN B总线总是处于激活总线总是处于激活总线总是处于激活总线总是处于激活状态。当状态。当状态。当状态。当CAN B(+)CAN B(+)为为为为0 00.2 V,CAN B(-)0.2 V,CAN B(-)为为为为4.84.85.0 V5.0 V时，总线是隐时，总线是隐时，总线是隐时，总线是隐性的，逻辑值为性的，逻辑值为性的，逻辑值为性的，逻辑值为+1;+1;。当。当。当。当CAN B(+)CAN B(+)电位拉到电位拉到电位拉到电位拉到3.63.65.0 V,CAN B(-)5.0 V,CAN B(-)电位拉低到电位拉低到电位拉低到电位拉低到1.40V1.40V时，总线是显性，

45、逻辑值为时，总线是显性，逻辑值为时，总线是显性，逻辑值为时，总线是显性，逻辑值为“0(“0(图图图图2-11)2-11)。当。当。当。当CAN CAN B(+)B(+)大约为大约为大约为大约为0 V,CAN B(-)0 V,CAN B(-)接近蓄电池电压时，总线处于休眠状态。接近蓄电池电压时，总线处于休眠状态。接近蓄电池电压时，总线处于休眠状态。接近蓄电池电压时，总线处于休眠状态。上一页下一页返回(fnhu)第20页/共83页第二十一页，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n在在在在CAN BCAN B总线中，每个模块都有自己的端接电阻，全部总线端接电阻由总线中，每个

46、模块都有自己的端接电阻，全部总线端接电阻由总线中，每个模块都有自己的端接电阻，全部总线端接电阻由总线中，每个模块都有自己的端接电阻，全部总线端接电阻由安装在汽车上的模块数决定。安装在汽车上的模块数决定。安装在汽车上的模块数决定。安装在汽车上的模块数决定。CAN BCAN B模块内部有两个端接电阻，端接电模块内部有两个端接电阻，端接电模块内部有两个端接电阻，端接电模块内部有两个端接电阻，端接电阻把阻把阻把阻把CAN B(+)CAN B(+)和和和和CAN B(-)CAN B(-)分别连接到各自的收发器插头终端分别连接到各自的收发器插头终端分别连接到各自的收发器插头终端分别连接到各自的收发器插头终

47、端(图图图图2-12)2-12)。为了提供端接和偏压，收发器内部把为了提供端接和偏压，收发器内部把为了提供端接和偏压，收发器内部把为了提供端接和偏压，收发器内部把CAN B(+)CAN B(+)电阻器接地，把电阻器接地，把电阻器接地，把电阻器接地，把CAN B(-)CAN B(-)电阻器连到了一个电阻器连到了一个电阻器连到了一个电阻器连到了一个5 V5 V电源电源电源电源(dinyun)(dinyun)。当该。当该。当该。当该CAN BCAN B总线进入休眠模式，总线进入休眠模式，总线进入休眠模式，总线进入休眠模式，连到连到连到连到CAN B(-)CAN B(-)插头终端的插头终端的插头终端的

48、插头终端的5 V5 V电压切换成蓄电池电压。电压切换成蓄电池电压。电压切换成蓄电池电压。电压切换成蓄电池电压。上一页下一页返回(fnhu)第21页/共83页第二十二页，共83页。课题课题(kt)2.2 多路复用系统多路复用系统n n中控网关模块中控网关模块中控网关模块中控网关模块(CGW)(CGW)用于连接三个用于连接三个用于连接三个用于连接三个CANCAN总线网络总线网络总线网络总线网络(CAN B,(CAN B,CAN CCAN C和诊断用和诊断用和诊断用和诊断用CAN C)CAN C)。与计算机网络中的路由器相似，。与计算机网络中的路由器相似，。与计算机网络中的路由器相似，。与计算机网络

49、中的路由器相似，该模块允许不同总线之间的数据该模块允许不同总线之间的数据该模块允许不同总线之间的数据该模块允许不同总线之间的数据(shj)(shj)交换。交换。交换。交换。CGWCGW从一个从一个从一个从一个总线读取数据总线读取数据总线读取数据总线读取数据(shj)(shj)，然后把该数据，然后把该数据，然后把该数据，然后把该数据(shj)(shj)转移到其他的转移到其他的转移到其他的转移到其他的总线。如果有几个数据总线。如果有几个数据总线。如果有几个数据总线。如果有几个数据(shj)(shj)正在同时发送，这些数据正在同时发送，这些数据正在同时发送，这些数据正在同时发送，这些数据(shj)(

50、shj)会被存入一个缓冲区，并按优先级依次发送。会被存入一个缓冲区，并按优先级依次发送。会被存入一个缓冲区，并按优先级依次发送。会被存入一个缓冲区，并按优先级依次发送。CGWCGW也监测也监测也监测也监测CANCAN网络是否失效，当检测到故障时，储存相应的网络是否失效，当检测到故障时，储存相应的网络是否失效，当检测到故障时，储存相应的网络是否失效，当检测到故障时，储存相应的网络故障码网络故障码网络故障码网络故障码(U(U码码码码)。CGWCGW也是故障诊断仪连接到也是故障诊断仪连接到也是故障诊断仪连接到也是故障诊断仪连接到CANCAN网络网络网络网络的网关。故障诊断仪通过诊断用的网关。故障诊断