汽车总线_绪论

SchoolofElectricalandInformation汽车总线应用技术黄爱蓉[e-mail]2011年9月SchoolofElectricalandInformation课程简介课程的提出汽车电子技术的发展，电控单元的数量增多，功能复杂；电控单元间需相互协作，完成复杂的控制功能数据交互端到端通信带来的问题：线束增加、车身可用空间减少、车身质量增加增加了装配和维修的难度、提高了整车成本妨碍整车可靠性的提高采用多路复用的总线系统，可以将各个独立的电子控制单元连接成一个网络总线：采用标准数据协议，采用一根或两根数据线来完成电子部件之间的数字信息传输。SchoolofElectricalandInformation课程说明--汽车总线应用技术课程先修课计算机网络、汽车电子、单片机学习本课程的目的了解汽车总线的概念；了解汽车总线的基本原理；掌握汽车总线的协议的原理和特点；掌握总线在汽车上的应用；了解汽车LIN总线、CAN总线的系统编程课程学时理论24+实验8（4个实验）课程考核开卷考试SchoolofElectricalandInformation课程说明--汽车总线应用技术教材本课程处于建设初期阶段，教材建设正在进行中，故暂时没有找到合适教材参考书目：汽车单片机及车载总线技术.北京理工大学出版社汽车CAN总线系统、原理、设计与应用.电子工业出版社CAN总线测控技术及其应用．电子工业出版社现场总线CAN原理与应用技术(第2版)．北京航空航天大学出版社SchoolofElectricalandInformation汽车总线应用技术第一章汽车总线概述黄爱蓉[e-mail]Information本章内容汽车电子技术的发展计算机网络概述车载网络通信信号的编码方式介质访问控制方式现代汽车电子网络系统汽车网络系统结构汽车总线系统发展和分类特征汽车计算机控制系统汽车总线网络协议SchoolofElectricalandInformation一、汽车电子技术汽车电子技术的发展阶段电子管时代：20世纪50年代，汽车商安装电子管收音机------汽车电子的雏形.晶体管时代：20世纪60年代，硅整流交流发电机和晶体管调节器（放大、开关）；20世纪70年代后期，集成电路的发展，微控制器在汽车上广泛应用，解决节能、排放、安全.集成电路时代：20世纪90年代，集成电路技术广泛应用于汽车，解决节能、排放、安全、舒适问题。网络化综合技术时代：21世纪（目前），集电子技术、计算机技术、综合控制技术、智能传感器技术等先进汽车电子技术于一体，ECU通过汽车电子网络系统连接起来，实现通信与控制的网络化管理.SchoolofElectricalandInformation一、汽车电子技术汽车电子系统的基本构成动力电子系统：包括发动机管理和传动装置，是汽车的核心；发动机控制系统需要快速高档微处理器。底盘电子系统：提高司乘人员的安全性（ABS防抱死制动系统)；车身电子系统：提高驾驶的舒适程度、为驾驶员提供车况信息（仪表管理、座椅位置调节、空调系统、车门车窗控制、顶棚控制等）。车用通信系统（Telematics）为满足行车过程信息化所提供的服务，驾乘人员随时随地与外界环境进行双向信息交互；卫星定位、无线通信、数字影音信息处理等软硬件；SchoolofElectricalandInformation一、汽车电子技术汽车电子系统网络化早期存在问题：早期是点到点单一通讯，相互之间少有联系，随着ECU的增加，线速急剧增加；连接复杂、控制复杂、车身重量增加、油耗增大。每增重50kg，油耗0.2L/100km解决方案在车内采用基于总线技术的网络结构。采用串行总线实现多路传输，组成汽车电子网络。多路传输：指在计算机局域网中，将多种信息混合或交叉通过一个通信信道传输的方式。一个具有多路传输的网络容许多个计算机同时对其进行访问应用于汽车的优势：（1）布线简化，减低成本；（2）电控单元间的交流简单快捷；（3）信息资源共享；（4）提高汽车总运行可靠性SchoolofElectricalandInformation一、汽车电子技术汽车电子系统网络化几个概念汽车总线技术：在汽车上，采用标准数据协议，采用一根或两根数据线来完成电子部件之间的数字信息传输技术。网络：在协议的管理下，有若干终端、传输设备和通信控制处理器等组成的系统的集合。汽车电子控制网络按照特定的车载网络协议，以共享资源为主要目的，将所有位置上分布且独立工作的车载控制模块相互连接在一起的集合。对于任何遵循车辆网络协议的供应商所生产的控制单元都可轻易添加入该网络系统中或者从网络系统中拆出，系统几乎不需要做任何硬件和软件的修改，这完全符合现代汽车平台式设计的理念。SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述计算机网络概念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，并使其能够互相进行信息交换的系统。计算机网络包括：计算机、各种硬件、各种软件、组成网络的体系结构、网络传输介质和网络通信技术。即计算机网络是计算机和通信技术结合的产物。SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述计算机数字通信网的关键技术信息交换技术：电路交换----报文交换----分组交换的演变过程。电路交换：线路独占，利用率低报文交换：将整个信息包作为一个报文，并在到达某个站点后先存储，当有合适的线路时再转发。优点：线路利用率高；缺点：传输延迟大分组交换：将报文进行分组（分割成一小块），再进行交换；接收方将收到的分组组装成原来的信息。优点：线路利用率高、差错少、交换率高、延迟小。思考：两台计算机通信，是否选择合适的交换技术、拥有通信线路就可以了？下一页约定的重要性，蓝白军问题？SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述信息交换技术：电路交换返回SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述信息交换技术：分组交换返回SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述要让两台计算机通信，必须使它们采用相同的信息交换原则——即协议网络协议：通信双方关于如何进行通信的一种约定，包括：信息格式、数据交换（发送和接收）的规则的约定。网络协议的三要素：语法：指数据与信息控制的结构或格式，确定通信双方之间“如何讲”，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（或标题）字段、命令和应答的结构。语义：指需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答，语义确定通信双方之间“讲什么”，对请求、执行的功能等进行解释，包括识别结果的处理，相当于对一个语句含义的说明；同步：事件实现的顺序、速度匹配等详细说明。SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述网络分层结构为了减少网络设计的复杂性绝大多数网络组成了一堆相互叠加的层（layerorlevel）协议（Protocol）:通信双方关于如何通信的一种约定。对等体(Peers):不同机器上包含对应层的实体。对等体使用协议进行通信。接口(Interface):定义下层向上层提供原语操作和服务网络体系结构:各层次及其协议的集合.协议栈(protocolstack):一个特定的系统所使用的一组协议,（每一层一个协议）.SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述网络分层结构哲学家-翻译-秘书的体系结构.每一个协议与其它层协议是完全独立的。接口是不变的.Twophilosopherswanttoexchangetheirideas.Now,let’strytosolvethisproblem.SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述网络分层结构的好处各层之间是独立的每层无需知道其下层的实现方法，仅仅需要知道层间接口提供的服务即可；各层实现简单独立的功能，将复杂的问题简单化系统灵活性好当上层发生变化时，只要层间的接口关系保持不变，其他各层不受影响；易于实现和维护在调试庞大的系统的时候可以分解成若干个独立的子系统来调试能促进标准化工作每层的功能和服务都有了明确的说明。SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述通信例子HeaderbreakuptheincomingmessagesintopacketsTailframepacketSchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述通信例子SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述服务类型服务：网络中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。分类：面向连接的服务（Connection-orientedService）：是电话系统服务模式的抽象；每一次完整的数据传输必须经过建立连接、数据传输和终止连接三个过程；数据传输过程中，各数据包地址不需要携带目的地址，而是使用连接号；类似于管道，发送者在管道的一端放入数据，接受者在另一端取出数据；特点：接到的数据和发出的数据在内容和顺序上一致无连接服务（ConnectionlessService）电话系统服务模式的特点?线路接通、数据先发先到SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述服务类型服务：网络中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。分类：面向连接的服务（Connection-orientedService）：无连接服务（ConnectionlessService）是邮件系统服务模式的抽象；每个报文带有完整的目的地址，每个报文在系统中独立传送；不能保证报文到达的先后次序；无连接服务不保证报文的可靠性。邮件系统服务模式的特点?需要有明确地址、到达次序无法保证、可能丢失SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述服务与协议的区别服务：某一层向上一层提供的一组操作。定义了该层打算代表其用户执行哪些操作，但是不涉及如何实现这些操作。服务涉及两层间的接口，低层是服务的提供者，上层是服务的用户。协议：定义的是同层对等实体间交互帧、数据包的格式和意义的一组规则。实体利用协议实现他们的服务定义；对等实体可以自由的改变协议，但是不能改变服务。协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。SchoolofElectricalandInformationISO/OSI参考模型OSI:OpenSystemsInterconnectionISO:InternationalStandardsOrganizationSchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述ISO/OSI参考模型物理层:在通信信道上传输位流（bit流）,确定连接电缆插头的定义及连接法。物理层关心用什么样的信号来表示数据“1”和“0”；每一位持续时间；数据传输是否是双向的；连接的建立和终止;注意：传递信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0层。SchoolofElectricalandInformation二、计算机网络概述OSI参考模型数据链路层：其主要任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。数据链路层通过物理网