现代汽车系统控制技术第10章.pptVIP

第10章 车载网络系统控制 10.1 车载网络技术概述 10.1.1 车用多路传输技术 20世纪90年代以来，汽车上的控制单元越来越多，例如发动机控制单元、防抱死制动控制单元(ABS)、自动变速器控制单元、安全气囊控制单元、电动门窗控制单元和主动悬架控制单元等。随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上的线路越来越复杂。如果仍采用常规的线束布线方式，将导致汽车上电线数目急剧增加。有报道指出，车用电路网络的容量和复杂性每10年就会翻倍，在某些轿车上，仅在仪表板区域，就有100多条导线和接插件被用于设备和开关的连接。 10.1.2 车载网络基本概念 车载多个处理器之间相互连接、协调工作并共享信息，这样就构成了车载计算机网络系统，简称车载网络。车载网络运用多路传输技术，采用多条不同速率的总线分别连接不同类型的节点，并通过网关单元实现整车的信息共享和网络管理。 由于车载网络应用的是计算机局域网技术，里面涉及许多计算机专用术语，如局域网、数据总线、网络、通信协议、网关等，所以有必要了解这些基本概念。 10.2 CAN总线技术规范 CAN总线传输的一种基本的规则是分时。在这种规则下，总线在每一时刻只能被1个控制单元占用，由这1个控制单元传递信号。由于电信号传播的速度极快，因此数据总线完全可以满足许多部件进行分时信号传递的需要。在现代轿车的设计中，CAN已经成为必须采用的装置，奔驰、宝马、大众、沃尔沃和雷诺等车型都将CAN作为电子控制单元联网的手段。由于我国中高级轿车主要以欧洲车型为主，因此欧洲车型应用最广泛的CAN技术，也将是国产轿车引进的主要技术项目。 10.2.1 CAN总线物理层 10.2.2 CAN总线数据链路层 数据链路层是CAN的核心部分，保证物理层处于各种通信环境条件下，都能向高层提供一条无差错高可靠性的传输通道。数据链路层包括逻辑链路控制子层(Logic Link Control)介质访问控制子层(Medium Access Control)。LLC子层实现接收过滤、过载通知和管理恢复等功能，MAC子层实现数据打包/解包、帧编码/解码、媒体访问管理、错误检测、接收应答、串并转换等功能。 CAN 定义了四种帧：数据帧、远程帧、错误帧、过载帧，另外，数据帧或远程帧与前一个帧之间都会有一个隔离域，即帧间空间。CAN2.0B协议规定了数据帧和远程帧可以使用标准和扩展两种格式。 10.3 车载网络系统结构与控制 10.3.1 动力总成系统网络 动力总成CAN网络用于连接所有动力系统的控制单元，主要包括： (1) 发动机控制单元； (2) 自动变速器控制单元； (3)??ESP/ABS控制单元； (4)??EPS控制单元； (5) 悬挂系统控制单元； (6) 胎压报警控制单元； (7) 整车控制单元。 10.3.2 车身系统网络 车身CAN网络用于连接所有安全系统的控制单元，主要包括： (1) 防盗报警控制单元； (2) 安全气囊控制单元； (3) 发动机室控制单元； (4) 转向盘下控制单元； (5) 雨水传感控制单元； (6) 天窗控制单元； (7) 左前车身控制单元； (8) 右前车身控制单元； (9) 左后车身控制单元； (10) 右后车身控制单元； (11) 整车控制单元。 10.3.3 舒适系统网络 舒适CAN网络用于连接车载人机交互设备，主要包括： (1) 组合仪表控制单元； (2) 多功能显示屏控制单元； (3) 辅助驻车控制单元； (4) 侧轨迹跟踪控制单元； (5)??CD机控制单元； (6) 空调控制单元； (7) 空调控制界面； (8) 转速表控制单元； (9) 左前车门控制单元； (10) 右前车门控制单元； (11) 收音机控制单元； (12) 整车控制单元。 10.4 车载网络系统设计 10.4.1 系统硬件设计 车载CAN网络系统的硬件设计主要是控制单元CAN通道的设计。一个完整的CAN总线控制单元应该包括微控制器、CAN控制器和CAN收发器三部分。其中微控制器负责完成CAN控制器的初始化，进行与CAN控制器的数据传递，并执行特定的控制算法；CAN控制器主要负责将数据以CAN报文的形式传递，并进行系统的诊断、测试以及处理CAN总线上的错误等；CAN收发器是CAN控制器和CAN总线之间的接口。 10.4.2 应用层协议设计 1．优先级P 29位标识符的前3位被用来定义报文的优先级，优先级用于在仲裁过程中判断报文的发送顺序。000表示优先级最高，需要高速控制的报文一般具有比较高的优先级。比如，由变速器发给发动机的力矩控制报文就具有较高的优先级。没有严格时间限的报文可以定义较低的优先级。比如，发动机配置报文。不同报文的优先级域是可以通过编程设置的，因此，车载网路