车载网络1

2020/7/111汽车车载网络技术与应用第一章《概述》2020/7/1121汽车电子技术发展历程(1)七十年代引入集成电路.(2)八十年代引入微处理器.(3)九十年代引入网络技术.•三个阶段是汽车电子技术发展的三个里程碑;2020/7/1132汽车上为什么需要发展网络技术直接原因:汽车产业竞争带来的技术竞争和技术需求。间接原因:技术发展达到一定高度提供可能性。•集成电路:只改变产品的体积,工作速度,性能可靠性;•微处理器:使产品体现出智能特征;•网络技术:解决由于汽车上大量应用电子装置带来的问题-------------------汽车电子电器数量过多，系统过大、冗余度高、成本增加、技术效益低下。具体说明:（1）（2）（3）（4）2020/7/114（1）Volvo汽车线束长度的增加线束的长度1400120010008006004002000线束的增加192019151925193019351940194519501955196019701965198019751990198520001995(米)(年)线束的增加不但占据了车内的有效空间，增加了装配和维修的难度，提高了整车成本，而且妨碍了整车可靠性的提高。2020/7/115（2）2001-2004年中国汽车电子应用比例与全球平均水平情况对比2001年2002年2003年2004全球平均每辆新车汽车电子支出（美元）1800185420252123全球每辆新车平均汽车电子应用比例23.10%23.9%26.2%27.5%全球每辆新车平均汽车电子应用比例的增长速度3.5%9.6%5.0%中国平均每辆新车汽车电子支出（美元）7547908851024中国每辆新车平均汽车电子应用比例3.40%4.2%4.8%5.8%中国每辆新车平均汽车电子应用比例的增长速度23.5%14.3%20.8%2020/7/116（3）线束重量变化：•2003年6月在南京菲亚特下线的“派力奥·周末风”，车载网络将前照灯照明、前/后窗自动玻璃清洗控制、转向灯控制、后风窗雨刮器、内部照明系统、单点触电动窗自动升降、电子防盗系统通过网络连为一体。•由于采用了汽车整体车载网络技术，从而减少了23%的线束。2020/7/117•目前，在汽车上应用的数据传输形式有两种：•形式1•（传统方式—不是网络传递）•每项信息均通过各自独立的数据线进行交换（4）数据传递的形式2020/7/118发动机ECU变速器ECUABS--ECUSRS—ECU传统式信息传递2020/7/119•图1传统式信息传递•在该例中，共需要5条数据线进行数据传递•也就是说，每项信息都需要一个独立的数据线2020/7/1110•图2传统式信息传递无CAN总线：车门控制单元完成其全部控制功能需要：45根线和9个插头withoutCAN2020/7/1111•随着汽车控制系统越来越复杂，所需传输的信息量也越来越大•因此数据线数量、控制单元数和控制单元的端口也会相应增加•所以传统式数据传递形式只适用于有限信息量的数据交换和传输2020/7/1112各控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换——CAN数据总线形式2—网络传输2020/7/1113•图4网络信息传递22020/7/1114•图5网络信息传递3利用CAN总线：车门控制单元完成其全部控制功能只需：最多17根线，2个插头即可DataexchangewithCANdatabus(lowspeedCAN)(2datawires)withCAN2020/7/1115•显然二十一世纪的汽车电子技术将是网络技术的世纪。2020/7/11163汽车车载网络技术简介•常见汽车车载网络的开发年份、采用厂家与发表年份：2020/7/1117•主要汽车车载局域网的基本情况：2020/7/1118•几种车载网络的成本比例及通信速度比较2020/7/1119汽车车载网络的分类A类：面向执行器、传感器的低速网络B类：面向模块间数据共享的中速网络C类：面向多路、实时闭环的高速网络D类：面向信息、多媒体系统的网络E类：面向乘员的安全系统分类依据：功能和速率2020/7/1120•车载网络传输速度：2020/7/1121典型的现代汽车车载网络2020/7/1122•VehicleLAN（车载局域网）2020/7/1123A类网络协议的特点A类网络主要面向传感器、执行器控制；位速率一般小于10Kbps；适用于对实时性要求不高的场合，主要应用于电动门窗、座椅调节、灯光照明等控制。2020/7/1124名称主要用户主要应用场合注释UARTGM多种场合正被逐步淘汰SinebusGMAudio/LIN许多厂商智能连接器和传感器由LIN协会开发I2CRenaultHVAC极少使用CCDChryslerHVAC，Audio等正被逐步淘汰ACPFordAudio/BEANToyota车身控制/J1708/J1587/J1922T&B多种场合正被逐步淘汰现有A类网络协议及其应用情况2020/7/1125A类网络协议之LIN协议能提高汽车上分层、多路复用网络的性能，降低汽车电子控制装置开发、生产以及诊断服务的成本；预计到2003年，全世界新生产的汽车平均每辆会有3~10个LIN节点。2020/7/1126A类网络的主流协议根据这些网络协议目前发展和使用的状况，不难得出结论，将来A类网的主流协议将是LIN。尽管LIN目前正处于发展阶段，但是它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，它有望成为A类网络的世界标准。2020/7/1127LIN协议的软硬件支持目前，Motorola是全球最主要的LIN协议芯片及其相关驱动程序提供商，提供硬件开发工具及相应的软件包、LIN物理层接口等。2020/7/1128左前门控制器ECU玻璃升降机电动执行器电动门锁执行器后视镜电动执行器LINCAN总线车身总线操作命令输入装置ECU车身控制A类网络总线结构图2020/7/1129图2020/7/1130B类网络协议的特点B类网络协议主要面向独立模块间的数据共享，适用于对实时性要求不高的场合，以减少冗余的电子部件；位速率一般在10~125Kbps；主要应用于电子车辆信息中心、故障诊断、仪表显示等方面的控制。2020/7/1131现有B类网络协议及其应用情况名称主要用户应用场合注释GMLAN(SWC)GM多种场合GM是唯一用户ISO11898-3(Fault-TolCAN)欧洲多种场合也称容错CANJ2248GM,Ford,DC多种场合基于ISO11898VANRenault&PSA控制应用基于ISO11519-3J1850GM,Ford,Chrysler多种场合有VPM，PWM两种调制方式2020/7/1132ISO11898-3、VAN、J1850性能比较比较内容ISO11898-3VANSAEJ1850应用场合控制、诊断控制、诊断通用、诊断传输介质双绞线双绞线、扁平线单线双绞线位编码方式NRZManchesterVPWPWM介质访问方式竞争竞争竞争位速率10K~1Mbps125Kbps10.4Kbps41.6Kbps数据长度0~8个字节28个字节0~8个字节节点成本中低低2020/7/1133B类网络的主流协议过去十年间，CAN(ISO11898-3);SAEJ1850以及VAN(VehicleAreaNetwork)在车身网络中得到了广泛的应用。随着汽车网络技术的发展，目前及未来的B类网络主流协议将是：CAN(ISO11898-3)中国2020/7/1134C类网络协议的特点主要面向高速、实时闭环控制的多路控制多路传输网；位速率可达1Mbps，X-By-Wire系统传输速率可达10Mbps以上；主要用于动力系统等对实时控制及可靠性要求较高的场合。2020/7/1135C类网络协议及应用情况名称主要用户应用场合注释ISO11898-2(高速CAN)GM，欧洲实时控制场合TTPTM/CTTTech实时控制场合(X-By-Wire)最初由Vienna技术大学制定FlexRayBMW,Motorola,DaimlerChrysler实时控制场合(X-By-Wire)/2020/7/1136ISO11898-2、TTPTM/C、FlexRay性能比较比较内容ISO11898-2FlexRayTTPTM/C应用场合汽车，自动化领域，航空x-by-wire对实时性要求严格的系统(x-by-wire)消息传输异步异步或同步同步位编码方式NRZNRZ频率调制介质访问方式CSMA/CRTDMA和FTDMATDMA最大波特率1Mbps10Mbps25Mbps每帧的数据字节0~80~2460~2362020/7/1137X-by-Wire系统2020/7/1138C类网络协议的主流协议目前，C类网络中广泛应用于动力与传动系统控制与通讯的协议标准为：ISO11898-2未来应用于X-By-Wire系统的主要协议为：TTPTM/C(Time-TriggeredProtocol)FlexRay2020/7/1139D类网络协议的特点及分类该类网络统称智能数据总线(IntelligentDataBus)主要面向信息、多媒体系统等。2020/7/1140根据SAE分类：IDB-C(低速)、IDB-M(高速)和IDB-Wireless(无线通讯)。D类网络协议的位速率在250Kbps~400Mbps之间。IDB-C：SAEJ2366IDB-M：D2B、MOST、IDB1394等IDB-Wireless：Bluetooth(蓝牙)2020/7/1141D类网络协议的比较比较内容IDB-CD2BMOSTIDB-1394CopperOptical应用场合通讯娱乐数据流控制数据流控制数据流控制PC设备传输介质双绞线双绞线光纤光纤屏蔽双绞线位编码方式NRZPWMBiPhaseBiPhaseNRZ位速率250Kbps29.8Kbps12Mbps25Mbps98~393Mbps成本低中高高中2020/7/1142E类网络协议及使用情况E类网络主要面向乘员的安全系统，应用于车辆被动安全性领域。名称主要开发商注释SafetyBusDelphiDelphi是唯一用户BOTEBosch-Temic/PlanetPhilips/DSIMotorola/AMP/SI(Byteflight)BMW/Motorola也称ISIS2020/7/1143E类网络协议的比较比较内容SafetyBusPlanetByteflight应用场合气囊气囊气囊传输介质双线双线双线数据长度24~39位0~200字节介质访问方式主/从主/从FTDMA最大波特率500Kbps20K~250Kbps10Mbps成本低低中