第10章 车载网络技术.ppt

第10章 车载网络技术 10.1 概述 车载网络是指汽车上多个处理器之间相互连接、协调工作并共享信息所构成的汽车车载计算机网络系统。 10.1.1 车载网络技术简介 1.车载网络技术的发展背景 自上世纪50年代汽车技术与电子技术开始融合以来，电子技术在汽车上的应用范围越来越大，特别是随着集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的发展，为汽车提供功能大、速度快、性能可靠的汽车电控系统称为现实。电控系统提高了汽车的动力性、燃油经济性、安全性和舒适性。但随着电子技术的应用，汽车控制单元的数量不断增多，造成相应的传感器、执行器的数目不断增加，使汽车电路越来越复杂。汽车电路数量的增加，会造成汽车的布线十分复杂，一方面占用汽车空间，使得在有限的汽车空间内布线越来越 困难，另一方面也限制了功能的扩展。复杂电路也降低了汽车的可靠性，一旦汽车线束中出了问题，查找故障也很麻烦，增加了维修的难度。据统计，导线质量在汽车上可占整车质量的4%，导线质量每增加50?kg，汽车油耗每百公里会增加0.2?L。 为解决上述问题，现代汽车广泛采用车载网络技术，将过去一线一用的专线制改为一线多用制。车载网络技术在一条数据线上传递的信号，可以被多个系统共享，从而最大限度地提高系统的整体效率，充分利用有限的资源，减少汽车上电线的数目，缩小线束的直径，车载网络技术将计算机技术融入整个汽车系统之中，加速汽车智能化的发展。 汽车传统的信息传递方式是每项信息需独立的数据线完成，有几个信号就要有几条信号传输线。例如宝来汽车发动机电控单元J220与自动变速器电控单元J217之间就需要5条信号传输线，如图10-1所示。 如果需要传递的信号多，就需要更多的信号传输线，而采用车载网络技术，只需要1根或2根传输线即可，如图10-2所示。 2.国内外车载网络技术的发展简史 　　20世纪80年代末，BOSCH公司和英特尔公司研制了专门用于汽车电气系统的总线——控制器局域网（Controller Area Network）规范，简称CAN。 20世纪90年代，由于集成电路技术和电子器件制造技术的迅速发展，用单片机作为总线的接口端，采用总线技术的价格逐步降低，总线技术进入了实用化阶段。 　　随着汽车电子技术的发展，欧洲提出了控制系统的新协议TTP（Time Triggered Protocol）。 　　随着汽车信息系统对网络传输信息量要求的不断提高，多媒体系统总线协议标准（如D2B协议和MOST协议）应运而生。 车载网络技术已运用到奔驰、宝马、大众、通用、丰田、本田等公司生产的汽车上，同时相关单位也对车载网络技术传输制订了如表10-1所示的标准。 10.1.2 车载网络基础知识 1.局域网 　　局域网是在一个有限区域内连接的计算机网络，通过该网络实现系统内的资源共享和信息通信。连接到网络上的节点可以是计算机、基于微处理器的应用系统或控制装置。车载网络作为一种局域网，其数据传输速度一般在105 Kb/s范围内，传输距离在250?m范围内。 2.数据总线 数据总线是指模块间运行数据的通道，即所谓的信息高速公路，如图10-3所示。如果模块可以发送和接收数据，则这样的数据总线就称为双向数据总线，汽车上的信息高速公路实际上是一条或两条导线。 为了对抗电子干扰，双线制数据总线的两条线是绞在一起的，如图10-4所示。各汽车制造商一直在设计各自的数据总线，如果不兼容，就称为专用数据总线；如果是按照某种国际标准设计的，就是非专用的，但基本上都是专用的数据总线。 3.模块/节点 　　模块/节点是一种电子装置，如温度、压力传感器。传感器是一个模块装置，根据温度和压力的不同将产生不同的电压信号，这些电压信号在数字装置的输入接口被转变成数字信号，在计算机多路传输系统中的控制单元模块被称为节点。 4.局域网的拓扑结构 　　所谓拓扑结构，就是网络的物理连接方式。局域网的常用拓扑结构有三种：星型、环型、总线型。局域网多用总线型方式，总线型网络即所有入网计算机通过分接头接入到一条载波传输线上，信道利用率较高，但同一时刻只能有两处网络节点在相互通信，网络延伸距离有限，网络容纳节点数有限，适用于传输距离较短、地域有限的组网环境，如图10-5所示。 5.链路 　　链路指网络信息传输的媒体，分为有线和无线两种类型，目前汽车上使用的大多数链路都是有线网络。通常用于局域网的传输媒体有：双绞线、同轴电缆和光纤。 　　双绞线是局域网中最普通的传输媒体，一般用于低速传输，最大传输速率可达几Mb/s；双绞线成本较低，传输距离较近，是汽车网络使用最多的传输媒体。 同轴电缆可以满足较高性能的传输要求，连接的网络节点较多，跨越的距离较大。 　　光纤在电磁兼容性等方面有独特的优点，数据传输速度高，传输距离远。在车载网络上，特