目录

 

一、现代电子汽车技术

1.2现代电子汽车技术的发展阶段

1.2、汽车电子系统的基本构成

1.3汽车电子系统网络化

二、计算机网络

2.1、概述

2.2、计算机网络体系结构

ISO/OSI模型

2.3、局域网(Local Area Notwork,LAN)

三、车载网络通信及现场总线

3.2、车载网络的介质访问控制方式

3.3、现场总线        

四、现代汽车电子网络系统

4.1、汽车网络系统结构

4.2、汽车总线系统

A类总线标准

B类总线标准

C类总线标准

诊断系统总线标准

多媒体系统总线标准

安全总线和标准

X-by-wire总线标准

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一、现代电子汽车技术

1.2现代电子汽车技术的发展阶段

1、电子管时代：电子管收声机（雏形）

2、晶体管时代
出现：硅整流交流发电机和晶体管调节器  在汽车上的应用

发展：晶体管电压调节器和晶体管点火装置

高峰：集成电路，大规模电子集成电路，超大规模电子集成电路与为控制器的在汽车上广泛应用

3、集成电路时代（最具有贡献的阶段）
集成电路技术的巨大发展
更先进的微控制器应使汽车具有智能、决策

4、网络化综合技术时代
以微控制器为核心电子控制单元不在受传统线的束缚，而是通过汽车电子网络系统连接，实现通信与控制的网络化管理。

1.2、汽车电子系统的基本构成

动力电子系统
底盘电子系统
车身电子系统
车用通信系统(Telematics)

 

1.3汽车电子系统网络化

 

• 按照特定的车载网络协议、以共享资源为主要目的，将所有位置上分散且独立工作的车载控制模块相互连接集合在一起
• 电控系统网络化    
• 总线技术  汽车采用基于总线的结构以减少布线，降低成本，共享信息
• 汽车网络化控制 是指通过网络的控制功能在汽车这个特定的对象上的应用

二、计算机网络

2.1、概述

• 计算机网络就是把多种形式的计算机用通信线路连接起来，使其能够实现相互之间信息交换、资源共享的系统。
• 计算机网络是计算机与通信技术结合的产物
• 计算机数据通信网的关键技术是信息交换技术   发展：电路报文  报文交换  分组交换的演变过程

局域网
综合业务数字网（Integrated Sevices Digital Network,ISDN）
英特网 (Internet）

2.2、计算机网络体系结构

网络协议：计算机网络中，规定信息的格式以及如何发送和接受信息等为数据交换建立规则、标准、规约称为网络协议(Network Protocol)

1、网络协议的组成元素： 
    语法   数据与控制信息的格式
    语义   需要发出何种控制信息
    同步   按顺序

分层模型 Layering  Model

2、分层协议：按照信息的流动过程将网络的整体功能分解为一个个的功能层，同一机器上的同等功能层之间采用相同的协议，
同一机器上相邻功能层之间通过接口进行信息传递

• 协议是不同机器同等层之间的通信约定
• 接口是同机器不同层之间的通信约定

3、服务类型

• 服务是网络各层向其相邻上层提供的一组操作，是相邻两层之间的界面
• 由于网络分层结构中的单项依赖关系，使得网络中相邻层之间的界面也是单项的：
• 下层是服务的提供者，上层是服务用户
• 下层为上层提供的服务有两大类
• 面向连接服务(Connection - oriented Service):电话系统服务模式的抽象 每次完整的数据传输都必须经历建立连接、数据传输，终止的过程
• 无连接服务(Connectionless Service)：邮政系统的服务模式的抽象   无连接服务不保证服务传输的可靠性

ISO/OSI模型

开放系统互连参考模型（OSI/RM）:ISO参考模型是研究如何把开放式系统连接起来的标准

OSI的七层

1. 物理层(Physical Layer)
2. 数据链路层(Date Link Layer)
3. 网络层(NetWork Layer)
4. 传输层(Transport Layer)
5. 会话层（Session Layer）
6. 表示层（Presentation Layer）
7. 应用层（Application Layer）

2.3、局域网(Local Area Notwork,LAN)

指范围在几百米到几千米内办公楼群或校园内的计算机相互连接所构成的计算机网络。
传统局域网具有高数据传输率（10MB/S或100MB/S）、低延迟和低误码的特点
新局域网传输速度可达每秒千兆甚至更高

局域网的拓扑结构
   星状       集中控制、集线器(Hub)
   环状       令牌环网(Token Ring) 别称：令牌环
总线状       任何时候只允许一台机器发送数据，所有其他机器都处于接受状态，当有两台或多台机器想要发送数据必须进行仲裁，需要仲裁机器来解决。
     总线网使用的两种协议：以太网使用的载波监听多路访问/冲突检测(Carrier Sense Multipel Access/Collisiion Detection, CSMA/CD)协议
     令牌传递总线协议：综合了令牌环和总线网的优点(即对物理上的总线网通过协议使它在逻辑上相当于一个令牌环)
树状     总线网的变形 主要用于宽带局域网

局域网使用的传输媒介：
双绞线     只用于低速基带局域网(传输速率在1到2mb/s)   
               10到100mb/s也可以使用

光纤      具有良好的抗电磁干扰的特性和很宽的频带，主要用于环状网 
             传输速率可达100/s 甚至更高

三、车载网络通信及现场总线

3.1、车载网络信号的编码方式

• 不归零编码(NRZ)

1. 在一个比特时间内电平保持不变
2. 缺点：存在直流分量，传输中不能使用变压器，不具备自同步机制，传输时必须使用外同步
3. 代表：大众、奔驰、戴姆勒克莱斯勒等公司

• 曼彻斯特编码(Manchester)

将时间划分为等间隔小段，每个小段代表一个比特，同时每个小段有划分为两半，前半段表示传输比特值得反码，后半段表示传输比特值的正码，在比特时间段的中心位置总会有一次电平反转
代表： 法国雷诺,标致雪铁龙公司的VAN协议采用曼彻斯特编码

• 可变脉宽调制(VPW)

每位数据由两个连续跳变的时间和电平共同决绝，并且两位连续的比特的电平是不相同的。

• 脉宽调制(PWM)

1. 在该编码方式中，每位数据由PWM信号的占空比决定。PWM信号的频率决定了位传输速率。而相应的脉冲宽度决定了传输数据的值。
2. 通常占空比位1/3时表示传输的值为逻辑“1”，占空比为2/3时表示传输的值为逻辑“0”
3. 福特公司的HBCC协议与马自达公司的PALMENT协议均采用PWM编码。

3.2、车载网络的介质访问控制方式

• 载波监听多路访问/冲突检测方式      CSMA/CD    别称：争用技术
• 概念：对总线上的任何节点都没有预约发送时间，节点的数据发送时随机的必须在网络上争用传输介质
• 载波监听多路访问/冲突解决方式      CSMA/CR
• 主从访问控制方式
• 令牌访问控制方式
• TDMA时分多路访问

 

3.3、现场总线        

• 荣誉：自动化领域的计算机局域网
• LIN总线
• CAN总线

把单个分散的测控装置变成网络节点，以现场总线为纽扣，把他们连接成可以相互沟通信息，共同完成自控任务的网络系统与控制系统
现场总线是控制技术的一个新的开始。

四、现代汽车电子网络系统

4.1、汽车网络系统结构

SAE Society od Automotive Engineers）车辆网络委员会将汽车网络传输网划分为三类

• A类：面向传感器/执行器控制的低速网络，数据传输位速通常小于10kb/s,用于后视镜调，电动窗、灯光照明控制。
• B类：面向独立模块间数据共享的中速网络，位速率10kb/s到125kb/s之间，主要用于车身电子舒适性模块，仪表显示。
• C类：面向高速，实时控制的 多路传输网位速率在125kb/s - 1m/b之间，主要用于牵引控制，先进发动机控制，ABS(Anti-lock Braking System) 防滑刹车系统。

4.2、汽车总线系统

• CAN   Controller  Area Network                 汽车高速控制系统(如：动力系统控制)。
• LIN     Local Interconnect Network              将成为低端通信标准。
• 车身和舒适性控制模块连接到CAN总线上，并借助LIN总线进行外围设备控制。
• 远程信息处理和多媒体连接需要高速互联，视频传输又需要同步数据格式，由D2B(Domestic Digital Bus)或MOST(Media Oriented Systems Transport)协议来实现。
• 无线通信则通过Bluetooth技术加以实现。
• TTP(Time Trigger Protocol) 和FlexRay将成为汽车发展百分之百的电控系统，完全不需要后背机械系统的支持。由维也纳理工大学的H.Kopetz教授开发。

美国汽车工程师协会（SAE）

A类总线标准

A类的通信标准大部分采用UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)标准。

 

A类首选的标准LIN(Local Interconnect NetWork),LIN是用于汽车分布电控系统的一种新型低成本串行系统，基于UART的数据格式，主从结构单线12V的总线通信系统。

 

 

 

B类总线标准

 

 

C类总线标准

 

诊断系统总线标准

• ODB-II（On Board Diagnose）标准，以往的诊断错误系统ISO9141是基于UART的通信标准的
• ODB-III标准，基于CAN总线的J2480诊断系统通信标准                                                        
• E-ODB(European-On Board Diagnsoe）标准        基于CAN总线的诊断系统通信标准 ISO15765满足E-OBD系统要求

 

多媒体系统总线标准

安全总线和标准

 

X-by-wire总线标准