車載網絡技術-文檔資料

1、LOGO車載網絡技術在汽車上的應用車載網絡技術在汽車上的應用與展望與展望2Contents1. 車載網絡技術的發(fā)展簡史2. 車載網絡技術介紹3. 車載網絡系統在汽車上的應用4. 各種車用總線的介紹5. 結語31 車載網絡技術的發(fā)展簡史v 從1980年起，汽車內開始裝用網絡。v 1983年，豐田公司在世紀牌汽車上最早采用了應用光纜的車門控制系統，實現了多個節(jié)點的連接通信、此系統采用了集中控制方法。v 1987年日產公司的車門相關系統，GM公司的車燈控制系統已經處于批量生產的階段。這個時間德國的Robert Bosch公司提出了汽車車載局域網（LAN）的基本協議-控制器局域網（Controller

2、 Area Network），簡稱CAN。v 接著，美國汽車工程師學會（SAE）提出了J1850，在美國通過采用SAE J1850普及了數據共享系統，在 SAE中也通過了CAN的標準，明確表示將轉向CAN協議，隨著汽車技術的發(fā)展，歐洲又以與CAN協議不同的思路提出了控制系統的新協議TTP（Time Triggered Protocol），并已開始應用。4Contents1. 車載網絡技術的發(fā)展簡史 2. 車載網絡技術介紹3. 車載網絡系統在汽車上的應用4. 各種車用總線的介紹5. 結語52 車載網絡技術介紹v現場總線 是用作現場控制系統的，直接與所有受控（設備）節(jié)點進行相連的通信網絡?，F場總線

3、控制系統既是一個開放通信網絡，又是一個全分布控制系統。它作為智能設備的聯系紐帶，使系統成為具有測量、控制、執(zhí)行和過程診斷等綜合能力的網絡。然而現場的環(huán)境干擾因素眾多，有些很強烈且?guī)в型话l(fā)性，這就決定了現場總線有別于一般網絡，是一個具有自已特色的新型領域。62 車載網絡技術介紹v 自20世紀80年代末以來，現場總線技術已經逐漸發(fā)展成熟，并在此特定的應用領域顯示出其影響和優(yōu)勢，如：控制器局域網（CAN）、車載局域網（VAN）、局域網互聯（LIN）、過程現場總線（PROFIBOS）等，其中CAN總線和LIN總線是汽車電子控制中應用最廣泛的總線。按照汽車網絡的規(guī)模，車載網絡應屬于局域網、總線型結構。由

4、于它要傳輸的信息幀都短小，要求實時性強、可靠性高，因而要求網絡結構層次小，以有利于提高實時性和降低受干擾的概率。v 汽車網絡結構主要包括兩大部分：一是通信部分，二是網絡管理部分。72 車載網絡技術介紹v 現場總線的通信結構只采用了ISO/OSI的三層模型：物理層、數據鏈路層和應用層。如圖1所示：圖1 汽車局域網的參考模型應用層（Application）數據鏈路層（Date link）物理層（Physical）物理層（Physical）數據鏈路層（Date link）應用層（Application）物理介質發(fā)送端接收端82 車載網絡技術介紹德國德國BOSCH最早開發(fā)推出最早開發(fā)推出的歐洲規(guī)范的歐

5、洲規(guī)范CAN。目前主要的汽車網絡互聯規(guī)范 美國汽車工程美國汽車工程師協會師協會(SAE)開發(fā)的美國規(guī)開發(fā)的美國規(guī)范范J1850。 92 車載網絡技術介紹v目前汽車最新最快的數據傳輸方式應屬于光纖網絡v奔馳光纖通信系統-D2B，它利用光波來傳送信息，數據按次序在光纖網絡中傳輸。此系統用于收音機、衛(wèi)星導航、CD、音控放大器、移動電話、道路交通導航系統之間。v寶馬光纖通信系統-MOST，全稱是多媒體傳輸系統（Multimedia Oriented System Transportl），是專為在車輛中使用而開發(fā)的一種多媒體應用通信技術、在無線通信方面，采用Blue tooth規(guī)范，它主要是面向下一代汽

6、車應用，如聲音系統、信息通信等。典型一 典型二 10Contents1. 車載網絡技術的發(fā)展簡史 2. 車載網絡技術介紹3. 車載網絡系統在汽車上的應用4. 各種車用總線的介紹5. 結語113 車載網絡系統在汽車上的應用v 網絡技術在汽車上主要用于動力傳動系統、車身系統安全系統和信息系統，其應用等級如圖。車載網絡的應用等級圖 123 車載網絡系統在汽車上的應用v 各類典型總線在應用領域上所對應的網絡特性與節(jié)點成本進行了統計如圖所示。 各種典型車用總線與節(jié)點成本的統計圖134 各種車用總線的介紹v （1）CAN總線 v （2）局域網互聯（LIN）v （3）面向媒體的系統傳輸（MOST）v （4）

7、FlexR144 各種車用總線的介紹-CAN總線v CAN總線是由德國BOSCH公司為了解決汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發(fā)出的一種串行通信網絡，具有短幀數據結構、非破壞性總線仲裁技術以及靈活的通信方式適應了汽車實時性和可靠性的要求，己經成為國際標準(ISO11898)，其應用范圍也從最初的汽車電控逐步擴展到工業(yè)控制的各個領域，成為最有前途的現場總線之一。154 各種車用總線的介紹-CAN總線vCAN總線的優(yōu)點：使用簡單方便許多CAN控制器實現了CAN物理層及數據鏈層的大部分功能，用戶只需對CAN控制器進行初始化和對CAN總線上的數據進行收發(fā)操作即可實現通信。高可靠性CAN總線的

8、最大通信速率可達1Mbps，CAN總線是多種節(jié)點，各節(jié)點通過總線仲裁獲得總線控制權。完善的錯誤處理機制保證了高噪聲干擾環(huán)境下數據傳遞的可靠性。系統的可擴展性好CAN總線是基于發(fā)送報文的編碼，而不是對CAN控制節(jié)點進行編碼，故增加或者刪除CAN控制節(jié)點不會對系統造成太大的影響。164 各種車用總線的介紹-CAN總線汽車傳統布線網絡圖 汽車CAN總線布線網絡圖174 各種車用總線的介紹- LIN 局域網互聯(LIN)是用于汽車分布式電控系統的一種新型低成本串行通信系統，它是一種基于UART的數據格式、主從結構的單線12V的總線通信系統，主要用于智能、傳感器和執(zhí)行器的串行通信，而這正是CAN總線的帶

9、寬和功能所不要求的部分。由于目前尚未建立低端多路通信的汽車標準，因此LIN正試圖發(fā)展成為低成本的串行通信的行業(yè)標準。LIN的標準簡化了現有的基于多路解決方案的低端SCI，同時將降低汽車電子裝置的開發(fā)、生產和服務費用。LIN采用低成本的單線連接，傳輸速度最高可達20kb/s，對于低端的大多數應用對象來說，這個速度是可以接受的，它的媒體訪問采用單主、多從的機制，不需要進行仲裁。從節(jié)點中不需要晶體震蕩器而能進行自同步，這極大地減少了硬件平臺的成本。184 各種車用總線的介紹- MOSTv面向媒體的系統傳輸（Media Oriented Systems Transport，MOST）是在汽車制造商和供

10、應商中越來越受推崇的一種網絡標準。它提供了一個可以管理所有多媒體設備的單個界面，能夠處理針對不同目標的多個數據流，而不失和諧。v MOST 系統是利用光導纖維作為信息傳導媒介，進行數字信號的傳輸。首先各控制元件將電磁脈沖信號轉化為光脈沖信號，傳送到光纖上，而后相應的接收電腦又將光脈沖信號轉換回電磁脈沖信號，從而完成相應的控制功能。由于MOST 系統的高傳輸速率，因此它可以做到只用兩根光纖即可同時傳遞多路信號。 19MOST網絡的優(yōu)點 低成本 - 4 各種車用總線的介紹- MOST204 各種車用總線的介紹- FlexRayv FlexRay是一個為車載應用系統高層網絡和“線控”系統開發(fā)的通信標

11、準。它的最大特點就是在提高數據傳輸率的條件下，能夠滿足汽車安全要求的可靠性指標。FlexRay利用兩條獨立的物理線路進行通信，每條線路的數據速率為10Mb/s。兩條通信線路主要用來實現冗余，因此消息傳輸具有容錯能力，也可以利用兩條線路來傳輸不同的消息，以使數據吞吐量可以加倍。214 各種車用總線的介紹- FlexRayvTTP/C和FlexRay比較：v 在總線訪問方式上，TTP/C和FlexRay都提供了時間觸發(fā)和事件觸發(fā)方式，它們都能滿足未來的“線控”（X-by-wire）系統對系統的實時性和可靠性的要求，但FlexRay在事件觸發(fā)方面，其節(jié)點共享決定了其靈活性更好。 v 從成本方面來考慮

12、，初始價格FlexRay不占優(yōu)勢，但是生產商在后期組裝線上節(jié)約的時間和金錢以及用戶維護成本的下降，將使得FlexRay在TTP/C的競爭上具有優(yōu)勢。 224 各種車用總線的介紹- FlexRay FlexRay在物理連接結構方面總線監(jiān)控與其監(jiān)控的節(jié)點共用電源和同步時鐘。 FlexRay的節(jié)點結構圖234 各種車用總線的介紹- FlexRayvFlexRay具有以下特點： 一個有故障耐受能力的系統必須保證網上成員不能將系統阻斷。網絡上的物理故障，例如：短路，可以將出問題的網絡分支封閉，故障的封閉由獨立事件控制。故障耐受故障耐受能力能力 最大數據傳輸率為10Mb/s，還可更高一些。FlexRay網

13、的結構可以有四種形式，即：總線式星形網、星形總線混合式及多個星形串接式。數據傳輸數據傳輸率及結構率及結構 時間同步時間同步 整個網絡有一個總體時鐘，每一個控制單元有一個局部時鐘，FlexRay系統有一個特定的控制算法，使網絡中每一單個節(jié)點的局部時鐘與總體時鐘同步，利用偏移修正和時間修正這兩種方法與總體時鐘同步。244 各種車用總線的介紹- FlexRayvFlexRay的車載網絡應用v FlexRay的重要應用之一是線控操作(如線控轉向、線控剎車等)，即利用容錯的電氣/電子系統取代機械/液壓部分。線控操作包括從轉向到剎車和加速等所有汽車控制應用互連技術，它可以補充并將最終代替目前的機械和液壓解決