第1章車載網(wǎng)絡技術緒論

1、汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡汽車車載網(wǎng)絡技術與應用技術與應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用課程簡介課程簡介n課程的提出課程的提出q汽車電子技術的發(fā)展，電控單元的數(shù)量增多，功能復雜；汽車電子技術的發(fā)展，電控單元的數(shù)量增多，功能復雜；q電控單元間需相互協(xié)作，完成復雜的控制功能電控單元間需相互協(xié)作，完成復雜的控制功能數(shù)據(jù)交互數(shù)據(jù)交互n端到端通信帶來的問題：端到端通信帶來的問題：q線束增加、車身可用空間減少、車身質量增加線束增加、車身可用空間減少、車身質量增加q增加了裝配和維修的難度、提高了整車成本增加了裝配和維修的難度、提高了整車成本q妨礙整車可靠性的提高妨

2、礙整車可靠性的提高q采用多路復用的總線系統(tǒng)，可以將各個獨立的電子控制單元采用多路復用的總線系統(tǒng)，可以將各個獨立的電子控制單元連接成一個網(wǎng)絡連接成一個網(wǎng)絡總線：總線：采用標準數(shù)據(jù)協(xié)議協(xié)議，采用一根或兩根數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線來完成電子部件之間的數(shù)字信息傳輸。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用課程說明課程說明車載網(wǎng)路技術及應用車載網(wǎng)路技術及應用n課程先修課課程先修課q計算機網(wǎng)絡、汽車電子、單片機計算機網(wǎng)絡、汽車電子、單片機n學習本課程的目的學習本課程的目的q了解汽車總線的概念；了解汽車總線的概念；q了解汽車總線的基本原理；了解汽車總線的基本原理；q掌握汽車總線的協(xié)議的原理和特點；掌握汽車總線的協(xié)議

3、的原理和特點；q掌握總線在汽車上的應用；掌握總線在汽車上的應用；q汽車網(wǎng)絡技術在汽車上的具體應用以及不同車型、不通車系汽車網(wǎng)絡技術在汽車上的具體應用以及不同車型、不通車系的網(wǎng)絡技術特點，深刻認識和體會汽車車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的故障的網(wǎng)絡技術特點，深刻認識和體會汽車車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的故障規(guī)律和故障特點。規(guī)律和故障特點。n課程學時課程學時q理論理論 34 + 實驗實驗 6課程考核課程考核q開卷考試開卷考試汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用課程說明課程說明-車載網(wǎng)路技術及應用車載網(wǎng)路技術及應用n教材教材q羅峰、孫澤昌羅峰、孫澤昌 編著編著. 汽車汽車can總線系統(tǒng)原理、設計與應用（第總線系統(tǒng)原理、設計

4、與應用（第1版）版）.電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社, 2010年年 q參考書目：參考書目：n汽車單片機及車載總線技術汽車單片機及車載總線技術. 北京理工大學出版社北京理工大學出版社n汽車汽車CAN總線系統(tǒng)、原理、設計與應用總線系統(tǒng)、原理、設計與應用. 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社nCAN總線測控技術及其應用電子工業(yè)出版社總線測控技術及其應用電子工業(yè)出版社 n現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線CAN原理與應用技術原理與應用技術(第第2版版)北京航空航天大學出版社北京航空航天大學出版社n凌永成等凌永成等 主編主編. 汽車網(wǎng)絡技術汽車網(wǎng)絡技術. 清華大學出版社清華大學出版社,2012 n屈敏屈敏 主編主編. 汽車車載

5、網(wǎng)絡技術原理與應用汽車車載網(wǎng)絡技術原理與應用. 國防工業(yè)出版社國防工業(yè)出版社2012 汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用車載網(wǎng)路技術及應用車載網(wǎng)路技術及應用-緒論緒論 第第1章章 緒論緒論汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用本章內容本章內容n汽車電子技術的發(fā)展汽車電子技術的發(fā)展n計算機網(wǎng)絡概述計算機網(wǎng)絡概述n車載網(wǎng)絡通信車載網(wǎng)絡通信q信號的編碼方式q介質訪問控制方式n現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)q汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)結構q汽車總線系統(tǒng)n發(fā)展和分類n特征n汽車計算機控制系統(tǒng)汽車計算機控制系統(tǒng)n汽車總線網(wǎng)絡協(xié)議汽車總線網(wǎng)絡協(xié)議汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.1

6、 汽車電子技術汽車電子技術n1.1.1 汽車電子技術的發(fā)展階段汽車電子技術的發(fā)展階段q電子管時代：電子管時代：n20世紀世紀50年代，汽車商安裝年代，汽車商安裝電子管收音機電子管收音機-汽車電子的雛形汽車電子的雛形.q晶體管時代：晶體管時代：n20世紀世紀60年代，硅整流交流發(fā)電機和晶體管調節(jié)器（放大、開關）；年代，硅整流交流發(fā)電機和晶體管調節(jié)器（放大、開關）；n20世紀世紀70年代后期，年代后期，集成電路的發(fā)展集成電路的發(fā)展，微控制器在汽車上廣泛應用，解，微控制器在汽車上廣泛應用，解決節(jié)能、排放、安全決節(jié)能、排放、安全.q集成電路時代：集成電路時代：n20世紀世紀90年代，年代，集成電路技術

7、集成電路技術廣泛應用于汽車，解決廣泛應用于汽車，解決節(jié)能、排放、安全、節(jié)能、排放、安全、舒適舒適問題。問題。q網(wǎng)絡化綜合技術時代：網(wǎng)絡化綜合技術時代：n21世紀（目前），集電子技術、計算機技術、綜合控制技術、智能傳感世紀（目前），集電子技術、計算機技術、綜合控制技術、智能傳感器技術等先進汽車電子技術于一體，器技術等先進汽車電子技術于一體，ECU通過汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)連接起通過汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)通信與控制的網(wǎng)絡化管理來，實現(xiàn)通信與控制的網(wǎng)絡化管理.汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.1 汽車電子技術汽車電子技術n1.1.2 汽車電子系統(tǒng)的基本構成汽車電子系統(tǒng)的基本構成q動力

8、電子系統(tǒng)：動力電子系統(tǒng)：n包括包括發(fā)動機管理和傳動裝置發(fā)動機管理和傳動裝置，是汽車的，是汽車的核心核心；n發(fā)動機控制系統(tǒng)需要快速高檔微處理器。發(fā)動機控制系統(tǒng)需要快速高檔微處理器。q底盤電子系統(tǒng)：底盤電子系統(tǒng)：n提高司乘人員的提高司乘人員的安全性（安全性（ABS防抱死制動系統(tǒng)防抱死制動系統(tǒng))；q車身電子系統(tǒng)：車身電子系統(tǒng)：n提高駕駛的舒適程度、為駕駛員提供車況信息提高駕駛的舒適程度、為駕駛員提供車況信息（儀表管理、座椅位置調節(jié)、空調系統(tǒng)、車門車（儀表管理、座椅位置調節(jié)、空調系統(tǒng)、車門車窗控制、頂棚控制等）。窗控制、頂棚控制等）。q車用通信系統(tǒng)（車用通信系統(tǒng)（Telematics）n為滿足行車過程

9、信息化所提供的服務，駕乘人員為滿足行車過程信息化所提供的服務，駕乘人員隨時隨地與外界環(huán)境進行雙向信息交互；隨時隨地與外界環(huán)境進行雙向信息交互；n衛(wèi)星定位、無線通信、數(shù)字影音信息處理等軟硬衛(wèi)星定位、無線通信、數(shù)字影音信息處理等軟硬件；件；汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.1 汽車電子技術汽車電子技術n1.1.3 汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡化汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡化q早期存在問題：早期存在問題：n早期是點到點早期是點到點單一通訊，相互之間少有聯(lián)系單一通訊，相互之間少有聯(lián)系，隨著，隨著ECU的增加，線速急的增加，線速急劇增加；劇增加；n連接復雜、控制復雜、車身重量增加、油耗增大。連接復雜、控制復雜、車

10、身重量增加、油耗增大。q每增重每增重50kg，油耗，油耗0.2L/100kmq解決方案解決方案n在車內采用基于總線技術的網(wǎng)絡結構。在車內采用基于總線技術的網(wǎng)絡結構。n采用串行總線實現(xiàn)多路傳輸，組成汽車電子網(wǎng)絡。采用串行總線實現(xiàn)多路傳輸，組成汽車電子網(wǎng)絡。q多路傳輸：多路傳輸：指在計算機局域網(wǎng)中，將多種信息混合或交叉通過一個通信信道傳輸?shù)姆绞?。一個具有多路傳輸?shù)木W(wǎng)絡容許多個計算機同時對其進行訪問應用于汽車的優(yōu)勢： （1） 布線簡化，減低成本； （2）電控單元間的交流簡單快捷； （3） 信息資源共享； （4）提高汽車總運行可靠性汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.1 汽車電子技術汽車電

11、子技術n汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡化汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡化q幾個概念幾個概念n汽車總線技術：汽車總線技術：q在汽車上，采用在汽車上，采用標準數(shù)據(jù)協(xié)議標準數(shù)據(jù)協(xié)議，采用一根或兩根數(shù)據(jù)線來完成電子部，采用一根或兩根數(shù)據(jù)線來完成電子部件之間的件之間的數(shù)字信息傳輸數(shù)字信息傳輸技術。技術。n網(wǎng)絡：網(wǎng)絡：q在在協(xié)議協(xié)議的管理下，有若干終端、傳輸設備和通信控制處理器等組成的的管理下，有若干終端、傳輸設備和通信控制處理器等組成的系統(tǒng)的集合。系統(tǒng)的集合。n汽車電子控制網(wǎng)絡汽車電子控制網(wǎng)絡q按照按照特定的車載網(wǎng)絡協(xié)議特定的車載網(wǎng)絡協(xié)議，以共享資源為主要目的，將所有位，以共享資源為主要目的，將所有位置上分布且獨立工作的車載控制模

12、塊相互連接在一起的集合。置上分布且獨立工作的車載控制模塊相互連接在一起的集合。q對于任何遵循對于任何遵循車輛網(wǎng)絡協(xié)議車輛網(wǎng)絡協(xié)議的供應商所生產(chǎn)的控制單元都可輕的供應商所生產(chǎn)的控制單元都可輕易添加入該網(wǎng)絡系統(tǒng)中或者從網(wǎng)絡系統(tǒng)中拆出，系統(tǒng)幾乎不需易添加入該網(wǎng)絡系統(tǒng)中或者從網(wǎng)絡系統(tǒng)中拆出，系統(tǒng)幾乎不需要做任何硬件和軟件的修改，這完全符合現(xiàn)代汽車平要做任何硬件和軟件的修改，這完全符合現(xiàn)代汽車平 臺式設臺式設計的理念。計的理念。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡n1.2.1 計算機網(wǎng)絡概述計算機網(wǎng)絡概述q計算機網(wǎng)絡就是把多種形式的計算機網(wǎng)絡就是把多種形式的計算機計算

13、機用用通信線路通信線路連接起來，并使其能夠連接起來，并使其能夠互相進行互相進行信息交換信息交換的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。q計算機網(wǎng)絡包括：計算機、各種硬件、各種軟件、組成網(wǎng)絡的體系結構、網(wǎng)絡傳計算機網(wǎng)絡包括：計算機、各種硬件、各種軟件、組成網(wǎng)絡的體系結構、網(wǎng)絡傳輸介質和網(wǎng)絡通信技術。即計算機網(wǎng)絡是輸介質和網(wǎng)絡通信技術。即計算機網(wǎng)絡是計算機計算機和和通信技術通信技術結合的產(chǎn)物。結合的產(chǎn)物。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡 n計算機數(shù)字通信網(wǎng)的關鍵技術計算機數(shù)字通信網(wǎng)的關鍵技術q信息交換技術：信息交換技術： 電路交換電路交換-報文交換報文交換-分組交換的演變過程。分組

14、交換的演變過程。n電路交換：電路交換：線路獨占，利用率低線路獨占，利用率低n報文交換：報文交換：將整個信息包作為一個報文，并在到達某個站點將整個信息包作為一個報文，并在到達某個站點后先存儲，當有合適的線路時再轉發(fā)。優(yōu)點：線路利用率高；后先存儲，當有合適的線路時再轉發(fā)。優(yōu)點：線路利用率高；缺點：傳輸延遲大缺點：傳輸延遲大n分組交換：分組交換：將報文進行分組（分割成一小塊），再進行交換；將報文進行分組（分割成一小塊），再進行交換；接收方將收到的分組組裝成原來的信息。優(yōu)點：線路利用率接收方將收到的分組組裝成原來的信息。優(yōu)點：線路利用率高、差錯少、交換率高、延遲小。高、差錯少、交換率高、延遲小。思考：

15、思考：兩臺計算機通信，是否選擇合適的交兩臺計算機通信，是否選擇合適的交換技術、擁有通信線路就可以了？換技術、擁有通信線路就可以了？下一頁下一頁約定的重要性，藍白軍問題？汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡n1.2.2 計算機網(wǎng)絡體系結構計算機網(wǎng)絡體系結構n要讓兩臺計算機通信，必須使它們采用相同的信息交換原則要讓兩臺計算機通信，必須使它們采用相同的信息交換原則即即協(xié)議協(xié)議n網(wǎng)絡協(xié)議：網(wǎng)絡協(xié)議：q通信雙方關于如何進行通信的一種通信雙方關于如何進行通信的一種約定約定，包括：信息格式、數(shù)據(jù)交換（發(fā)送和接收）的，包括：信息格式、數(shù)據(jù)交換（發(fā)送和接收）的規(guī)則的約定。規(guī)則

16、的約定。q網(wǎng)絡協(xié)議的三要素：網(wǎng)絡協(xié)議的三要素：n語法：語法：q指數(shù)據(jù)與信息控制的指數(shù)據(jù)與信息控制的結構或格式結構或格式，確定通信雙方之間確定通信雙方之間“如何講如何講”，即由邏輯說明構，即由邏輯說明構成，要對信息或報文中各字段格式化，說明報頭（或標題）字段、命令和應答的結成，要對信息或報文中各字段格式化，說明報頭（或標題）字段、命令和應答的結構。構。n語義：語義：q指需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種應答，語義確定通信雙方之指需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種應答，語義確定通信雙方之間間“講什么講什么”，對請求、執(zhí)行的功能等進行解釋，包括識別結果的處理，相當于對，對請求

17、、執(zhí)行的功能等進行解釋，包括識別結果的處理，相當于對一個語句含義的說明；一個語句含義的說明；n同步：同步：q事件實現(xiàn)的順序、速度匹配等詳細說明。事件實現(xiàn)的順序、速度匹配等詳細說明。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡n1、網(wǎng)絡分層結構、網(wǎng)絡分層結構q為了減少網(wǎng)絡設計的復雜性為了減少網(wǎng)絡設計的復雜性q絕大多數(shù)網(wǎng)絡組成了一堆相互絕大多數(shù)網(wǎng)絡組成了一堆相互疊加的疊加的層（層（layer or level）q協(xié)議（協(xié)議（ProtocolProtocol）: : 通信雙通信雙方關于如何通信的一種約定。方關于如何通信的一種約定。q對等體對等體(Peers):(Peers

18、):不同不同機器上機器上包含對應層的實體。對等體包含對應層的實體。對等體使用協(xié)議進行通信。使用協(xié)議進行通信。n接口接口(Interface): (Interface): 定義下層定義下層向上層提供原語操作和服務向上層提供原語操作和服務n網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡體系結構: :各層次及其協(xié)各層次及其協(xié)議的集合議的集合.n協(xié)議棧協(xié)議棧(protocol stack): (protocol stack): 一一個特定的系統(tǒng)所使用的一組協(xié)個特定的系統(tǒng)所使用的一組協(xié)議議, （每一層一個協(xié)議）（每一層一個協(xié)議）.汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡n網(wǎng)絡分層結構網(wǎng)絡分層結構n哲學

19、家哲學家-翻譯翻譯-秘書的體系結構秘書的體系結構.q每一個協(xié)議與其它層每一個協(xié)議與其它層協(xié)議是完全獨立的。協(xié)議是完全獨立的。 q接口是不變的接口是不變的.Two philosophers want to exchange their ideas.Now, lets try to solve this problem.汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡n網(wǎng)絡分層結構的好處網(wǎng)絡分層結構的好處q各層之間是獨立的各層之間是獨立的n每層無需知道其下層的實現(xiàn)方法，僅僅需要知道層間接口提供的每層無需知道其下層的實現(xiàn)方法，僅僅需要知道層間接口提供的服務服務即可；即可；n各

20、層實現(xiàn)簡單獨立的功能，將復雜的問題簡單化各層實現(xiàn)簡單獨立的功能，將復雜的問題簡單化n系統(tǒng)靈活性好系統(tǒng)靈活性好n當上層發(fā)生變化時，只要層間的接口關系保持不變，其他各層不受影當上層發(fā)生變化時，只要層間的接口關系保持不變，其他各層不受影響；響；n易于實現(xiàn)和維護易于實現(xiàn)和維護n在調試龐大的系統(tǒng)的時候可以分解成若干個獨立的子系統(tǒng)來調試在調試龐大的系統(tǒng)的時候可以分解成若干個獨立的子系統(tǒng)來調試n能促進標準化工作能促進標準化工作n每層的功能和服務都有了明確的說明。每層的功能和服務都有了明確的說明。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡n通信例子通信例子Headerbreak

21、up the incoming messages into packets Tailframepacket汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡n2、服務類型、服務類型q服務：服務：網(wǎng)絡中各層向其相鄰上層提供的一組操作，是相鄰兩層之間的界面。網(wǎng)絡中各層向其相鄰上層提供的一組操作，是相鄰兩層之間的界面。n分類：分類：面向連接的服務（面向連接的服務（Connection-oriented Service）：）：q是是電話系統(tǒng)服務模式電話系統(tǒng)服務模式的抽象；的抽象；q每一次完整的數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)過每一次完整的數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)過建立連接、數(shù)據(jù)傳輸和終止連接建立連接、數(shù)據(jù)傳

22、輸和終止連接三個過程；三個過程；q數(shù)據(jù)傳輸過程中，各數(shù)據(jù)包地址不需要攜帶目的地址，而是使用連接號；數(shù)據(jù)傳輸過程中，各數(shù)據(jù)包地址不需要攜帶目的地址，而是使用連接號；q類似于管道類似于管道，發(fā)送者在管道的一端放入數(shù)據(jù)，接受者在另一端取出數(shù)據(jù)；，發(fā)送者在管道的一端放入數(shù)據(jù)，接受者在另一端取出數(shù)據(jù)；q特點：接到的數(shù)據(jù)和發(fā)出的數(shù)據(jù)在內容和順序上一致特點：接到的數(shù)據(jù)和發(fā)出的數(shù)據(jù)在內容和順序上一致無連接服務（無連接服務（ Connectionless Service ）電話系統(tǒng)服務模式的特點電話系統(tǒng)服務模式的特點?線路接通、數(shù)據(jù)先發(fā)先到線路接通、數(shù)據(jù)先發(fā)先到汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2

23、 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡n服務類型服務類型q服務：服務：網(wǎng)絡中各層向其相鄰上層提供的一組操作，是相鄰兩層之間的界面。網(wǎng)絡中各層向其相鄰上層提供的一組操作，是相鄰兩層之間的界面。n分類：分類：面向連接的服務（面向連接的服務（Connection-oriented Service）：）：無連接服務（無連接服務（ Connectionless Service ）q是是郵件系統(tǒng)服務模式郵件系統(tǒng)服務模式的抽象；的抽象；q每個報文每個報文帶有完整的目的地址帶有完整的目的地址，每個報文在系統(tǒng)中獨立傳送；，每個報文在系統(tǒng)中獨立傳送；q不能保證報文到達的先后次序不能保證報文到達的先后次序；q無連接服務不保證報文的

24、無連接服務不保證報文的可靠性可靠性。郵件系統(tǒng)服務模式郵件系統(tǒng)服務模式的特點的特點?需要有明確地址、到達次序需要有明確地址、到達次序無法保證、可能丟失無法保證、可能丟失汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用二、計算機網(wǎng)絡概述二、計算機網(wǎng)絡概述n服務與協(xié)議的區(qū)別服務與協(xié)議的區(qū)別q服務：服務：某一層向上一層提供的一組某一層向上一層提供的一組操作操作。定義了該層打算代表其用戶執(zhí)行哪些操作，但是。定義了該層打算代表其用戶執(zhí)行哪些操作，但是不涉及如何實現(xiàn)這些操作。服務涉及兩層間的不涉及如何實現(xiàn)這些操作。服務涉及兩層間的接口接口，低層是服務的提供者，上層是服務的，低層是服務的提供者，上層是服務的用戶。

25、用戶。q協(xié)議：協(xié)議：定義的是同層對等實體間定義的是同層對等實體間交互幀交互幀、數(shù)據(jù)包的格式和意義數(shù)據(jù)包的格式和意義的一組規(guī)則。實體利用協(xié)議的一組規(guī)則。實體利用協(xié)議實現(xiàn)他們的服務定義；對等實體可以自由的改變協(xié)議，但是不能改變服務。實現(xiàn)他們的服務定義；對等實體可以自由的改變協(xié)議，但是不能改變服務。q協(xié)議是協(xié)議是“水平的水平的”，即協(xié)議是控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則。，即協(xié)議是控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則。q服務是服務是“垂直的垂直的”，即服務是由下層通過層間接口向上層提供的。，即服務是由下層通過層間接口向上層提供的。 汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用3、ISO/OSI參考模型參考模

26、型OSI:Open Systems InterconnectionISO:International Standards Organization 汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡概述計算機網(wǎng)絡概述nISO/OSI參考模型參考模型物理層物理層: :在通信信道上傳輸位流（在通信信道上傳輸位流（bit 流）流）,確定連接確定連接電纜插頭的定義及連接法。電纜插頭的定義及連接法。 物理層關心用什么樣的信號來表示數(shù)據(jù)物理層關心用什么樣的信號來表示數(shù)據(jù)“1”和和“0”；每一位持續(xù)時間；數(shù)據(jù)傳輸是否是雙向的；連接的每一位持續(xù)時間；數(shù)據(jù)傳輸是否是雙向的；連接的建立和終止建立和終止

27、;注意：注意：傳遞信息的物理媒體，如雙絞線、同軸電纜、傳遞信息的物理媒體，如雙絞線、同軸電纜、光纜等，是在物理層的下面，當做第光纜等，是在物理層的下面，當做第0 層。層。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡nOSI參考模型參考模型數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層： 其主要任務是在兩個其主要任務是在兩個相鄰結點相鄰結點間的線路上間的線路上無差錯無差錯地傳送以幀地傳送以幀（frameframe）為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。）為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。 數(shù)據(jù)鏈路層通過物理網(wǎng)絡鏈路提供數(shù)據(jù)鏈路層通過物理網(wǎng)絡鏈路提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸可靠的數(shù)據(jù)

28、傳輸。定義了網(wǎng)絡和協(xié)議特征，其中包括物理編址、網(wǎng)絡拓撲結構、錯誤校定義了網(wǎng)絡和協(xié)議特征，其中包括物理編址、網(wǎng)絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。驗、幀序列以及流控。數(shù)據(jù)鏈路層實際上由兩個獨立的部分組成：數(shù)據(jù)鏈路層實際上由兩個獨立的部分組成：介質存取控制（介質存取控制（Media Access Control,MAC）邏輯鏈路控制層（邏輯鏈路控制層（Logical Link Control,LLC）MAC描述描述在共享介質在共享介質環(huán)境中如何進行環(huán)境中如何進行站的調度站的調度、發(fā)生發(fā)生和和接收接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。MAC確保信息跨鏈路的可靠傳輸，對數(shù)據(jù)傳輸進行確保信息跨鏈路的可靠傳輸，對數(shù)據(jù)傳輸進行

29、同步，識別錯誤和同步，識別錯誤和控制數(shù)據(jù)的流向控制數(shù)據(jù)的流向。邏輯鏈路控制子層管理邏輯鏈路控制子層管理單一網(wǎng)絡鏈路上的設備間的通信單一網(wǎng)絡鏈路上的設備間的通信，IEEE 802.2標準定義了標準定義了LLC。LLC支持支持無連接服務和面向連接的無連接服務和面向連接的服務。服務。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡nOSI參考模型參考模型網(wǎng)絡層：網(wǎng)絡層：網(wǎng)絡層的任務就是要選擇合適的路由，網(wǎng)絡層的任務就是要選擇合適的路由，使發(fā)送站的傳輸層所傳下來的分組能夠正確無誤使發(fā)送站的傳輸層所傳下來的分組能夠正確無誤地按照地址找到目的站，并交付給目的站的傳輸?shù)匕凑盏刂氛业侥?/p>

30、的站，并交付給目的站的傳輸層。層。說明：說明： （1）它一般包括網(wǎng)絡尋徑，還可能包括流量）它一般包括網(wǎng)絡尋徑，還可能包括流量控制、錯誤檢查等?？刂?、錯誤檢查等。 （2）相同）相同MAC標準的不同網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)傳標準的不同網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)傳輸一般只涉及到數(shù)據(jù)鏈路層，而不同的輸一般只涉及到數(shù)據(jù)鏈路層，而不同的MAC標準標準之間的數(shù)據(jù)傳輸都涉及到網(wǎng)絡層。例如之間的數(shù)據(jù)傳輸都涉及到網(wǎng)絡層。例如IP路由器路由器工作在網(wǎng)絡層，因而可以實現(xiàn)多種網(wǎng)絡間的互聯(lián)。工作在網(wǎng)絡層，因而可以實現(xiàn)多種網(wǎng)絡間的互聯(lián)。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡概述計算機網(wǎng)絡概述nOSI參考模型參考模型傳輸層

31、：傳輸層：傳輸層向高層提供傳輸層向高層提供可靠的端到端的可靠的端到端的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流服網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流服務，使它們看不見運輸層以下的數(shù)據(jù)通信的細節(jié)務，使它們看不見運輸層以下的數(shù)據(jù)通信的細節(jié) 。傳輸層的功能一般包括傳輸層的功能一般包括流控流控、多路傳輸多路傳輸、差錯校驗和恢復差錯校驗和恢復。流控流控：管理設備之間的數(shù)據(jù)傳輸，確保傳輸設備不發(fā)送比管理設備之間的數(shù)據(jù)傳輸，確保傳輸設備不發(fā)送比接收設備處理能力大的數(shù)據(jù)；接收設備處理能力大的數(shù)據(jù)；多路傳輸多路傳輸使得多個應用程序的數(shù)據(jù)可以傳輸?shù)揭粋€物理鏈使得多個應用程序的數(shù)據(jù)可以傳輸?shù)揭粋€物理鏈路上；路上；差錯校驗差錯校驗包括為檢測傳輸錯誤而建立的各種不同結構；包

32、括為檢測傳輸錯誤而建立的各種不同結構；差錯恢復差錯恢復包括所采取的行動（如請求數(shù)據(jù)重發(fā)），以便解包括所采取的行動（如請求數(shù)據(jù)重發(fā)），以便解決發(fā)生的任何錯誤。決發(fā)生的任何錯誤。傳輸控制協(xié)議（傳輸控制協(xié)議（TCP）是提供可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)模┦翘峁┛煽繑?shù)據(jù)傳輸?shù)腡CP/IP協(xié)議協(xié)議族中的傳輸層協(xié)議。族中的傳輸層協(xié)議。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡概述計算機網(wǎng)絡概述nOSI參考模型參考模型表示層：表示層：關注所傳遞信息的語法和語義；關注所傳遞信息的語法和語義；表示層提供多種功能用于應用層表示層提供多種功能用于應用層數(shù)據(jù)編碼和轉化數(shù)據(jù)編碼和轉化，以確保以一個系統(tǒng)應用層發(fā)送的信

33、息可以被另一個以確保以一個系統(tǒng)應用層發(fā)送的信息可以被另一個系統(tǒng)應用層識別。系統(tǒng)應用層識別。表示層的編碼和轉化模式包括公用數(shù)據(jù)表示格式、表示層的編碼和轉化模式包括公用數(shù)據(jù)表示格式、性能轉化表示格式、公用數(shù)據(jù)壓縮模式和公用數(shù)據(jù)性能轉化表示格式、公用數(shù)據(jù)壓縮模式和公用數(shù)據(jù)加密模式。加密模式。會話層：會話層：建立、管理和終止表示層與實體之間的通建立、管理和終止表示層與實體之間的通信會話。信會話。會話：通常是指各種服務，包括對話控制、令牌管會話：通常是指各種服務，包括對話控制、令牌管理、同步管理理、同步管理對話控制：對話控制：記錄該有誰來傳送數(shù)據(jù)；記錄該有誰來傳送數(shù)據(jù)；令牌管理：令牌管理：禁止雙方同時執(zhí)

34、行同一個關鍵操作；禁止雙方同時執(zhí)行同一個關鍵操作；同步管理：同步管理：在一個長的傳輸中創(chuàng)建在一個長的傳輸中創(chuàng)建檢查點檢查點，使通信，使通信發(fā)生中斷的時候可以返回到以前的一個狀態(tài)。發(fā)生中斷的時候可以返回到以前的一個狀態(tài)。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡nOSI參考模型參考模型應用層：應用層：聯(lián)網(wǎng)的目的在于支持運行與不同計算機的進聯(lián)網(wǎng)的目的在于支持運行與不同計算機的進程進行通信，這些應用是為用戶完成不同任務而設程進行通信，這些應用是為用戶完成不同任務而設計的。該應用不受網(wǎng)路結構的限制。示例：計的。該應用不受網(wǎng)路結構的限制。示例：telnet，HTTP,FTP

35、,WWW等。等。 汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用郵政系統(tǒng)發(fā)送郵件的過程郵政系統(tǒng)發(fā)送郵件的過程汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡nTCP/IP參考模型參考模型該模型被ARPANET所使用和繼承-全球范圍內的Internet使用主機到網(wǎng)絡主機到網(wǎng)絡/ /網(wǎng)絡嵌入層：網(wǎng)絡嵌入層：指出主機必須通過某個協(xié)議指出主機必須通過某個協(xié)議連接到網(wǎng)絡上，一遍可以將分組發(fā)送到網(wǎng)絡上連接到網(wǎng)絡上，一遍可以將分組發(fā)送到網(wǎng)絡上 ；但；但TCP/IP模型并沒有定義這樣的協(xié)議模型并沒有定義這樣的協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)層互聯(lián)網(wǎng)層/ /網(wǎng)絡層：網(wǎng)

36、絡層：是將整個網(wǎng)絡體系結構貫穿在一起是將整個網(wǎng)絡體系結構貫穿在一起的關鍵層；的關鍵層；任務：任務： 容許主機將分組發(fā)送到任何網(wǎng)絡上，并讓這些分容許主機將分組發(fā)送到任何網(wǎng)絡上，并讓這些分組獨立的到達目標端組獨立的到達目標端說明：說明： 不能保證分組達到的正確順序，順序的重排由高不能保證分組達到的正確順序，順序的重排由高層來完成。層來完成。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡nTCP/IP參考模型參考模型該模型被ARPANET所使用和繼承-全球范圍內的Internet使用傳輸層：傳輸層：允許源和目的主機上的對等體之間可以進行允許源和目的主機上的對等體之間可以進行

37、對話。對話。定義了兩個端到端的傳輸協(xié)議：定義了兩個端到端的傳輸協(xié)議： TCP(傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議) 可靠的、面向連接的協(xié)議；可靠的、面向連接的協(xié)議； 允許一臺主機發(fā)送的字節(jié)流正確無誤的遞交到互允許一臺主機發(fā)送的字節(jié)流正確無誤的遞交到互聯(lián)網(wǎng)上的另一臺主機；聯(lián)網(wǎng)上的另一臺主機； UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議) 不可靠的、無連接的協(xié)議；不可靠的、無連接的協(xié)議； 用于用于“不想要不想要TCP的序列化或流量控制功能，這些功的序列化或流量控制功能，這些功能有自己完成能有自己完成”的應用程序，的應用程序， 多用于傳輸語音、視頻多用于傳輸語音、視頻如何保證數(shù)據(jù)如何保證數(shù)據(jù)正確無誤（無差錯、無丟失

38、）正確無誤（無差錯、無丟失）的的到達目的主機能？到達目的主機能？分組、對發(fā)送的分組編號、流量控制汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡- OSI參考模型與參考模型與TCP/IP模型比較模型比較nOSI有有7層而層而 TCP/IP 有有4層層. 對于大多數(shù)應用來說，表示層和會話層是不用的；對于大多數(shù)應用來說，表示層和會話層是不用的；n無連接和面向連接的通信無連接和面向連接的通信 q OSI在網(wǎng)絡層支持兩種通信服務，但在傳輸層只支在網(wǎng)絡層支持兩種通信服務，但在傳輸層只支持面向連接的通信。持面向連接的通信。qTCP/IP 模型在網(wǎng)絡層只有無連接通信，而在傳輸模型在網(wǎng)

39、絡層只有無連接通信，而在傳輸層支持兩種通信模式。層支持兩種通信模式。nOSI模型的核心模型的核心是：服務、接口、協(xié)議；但在是：服務、接口、協(xié)議；但在TCP/IP模型當中并沒有明確的區(qū)分，導致，在模型當中并沒有明確的區(qū)分，導致，在使用新技術（藍牙技術等）設計新的網(wǎng)絡時，使用新技術（藍牙技術等）設計新的網(wǎng)絡時，TCP/IP模型有局限。模型有局限。nOSI模型對計算機網(wǎng)絡的理論指導是非常有用的；模型對計算機網(wǎng)絡的理論指導是非常有用的；TCP/IP模型的協(xié)議比較實用；工程師就將兩者模型的協(xié)議比較實用；工程師就將兩者結合，提出了混合參考模型。結合，提出了混合參考模型。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技

40、術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡- OSI參考模型與參考模型與TCP/IP模型比較模型比較作業(yè)：作業(yè)： （1）協(xié)議與服務有何區(qū)別？有何關系？）協(xié)議與服務有何區(qū)別？有何關系？ （2）說明在因特網(wǎng)中常用的客戶服務器的工作方式。）說明在因特網(wǎng)中常用的客戶服務器的工作方式。 （3）長度為）長度為100個字節(jié)的應用層數(shù)據(jù)交給傳輸層，需加上個字節(jié)的應用層數(shù)據(jù)交給傳輸層，需加上20個字節(jié)的個字節(jié)的TCP首部。再交給網(wǎng)絡層傳輸，需加上首部。再交給網(wǎng)絡層傳輸，需加上20個字節(jié)的個字節(jié)的IP首部，最后交給數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)傳送，加上首部和尾部首部，最后交給數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)傳送，加上首部和尾部共共18個字節(jié)。

41、試求數(shù)據(jù)的傳輸率。若應用層數(shù)據(jù)為個字節(jié)。試求數(shù)據(jù)的傳輸率。若應用層數(shù)據(jù)為1000個字個字節(jié)，數(shù)據(jù)的傳輸率為多少。節(jié)，數(shù)據(jù)的傳輸率為多少。提示：數(shù)據(jù)傳輸率指發(fā)送的應用層數(shù)據(jù)除以所發(fā)送的總數(shù)據(jù)。提示：數(shù)據(jù)傳輸率指發(fā)送的應用層數(shù)據(jù)除以所發(fā)送的總數(shù)據(jù)。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡n1.2.3 局域網(wǎng)主要的拓撲結構局域網(wǎng)主要的拓撲結構q局域網(wǎng)局域網(wǎng)LAN:指范圍在指范圍在幾百米到幾千米幾百米到幾千米內辦公樓群或校園內的計算機集群連內辦公樓群或校園內的計算機集群連接所構成的計算機網(wǎng)絡。接所構成的計算機網(wǎng)絡。q網(wǎng)絡中各臺計算機連接的形式和方法稱為網(wǎng)絡的拓撲結構網(wǎng)絡

42、中各臺計算機連接的形式和方法稱為網(wǎng)絡的拓撲結構 星型結構星型結構總線結構總線結構總線型拓撲通過總線型拓撲通過一根傳輸線路一根傳輸線路將網(wǎng)絡中所有結點連將網(wǎng)絡中所有結點連接起來，這根線路稱為總線。接起來，這根線路稱為總線。網(wǎng)絡中各結點都通過總線進行通信，在同一時刻只網(wǎng)絡中各結點都通過總線進行通信，在同一時刻只能允許一對結點占用總線通信。能允許一對結點占用總線通信。總線型拓撲簡單，易實現(xiàn)，易維護，易擴充，但故總線型拓撲簡單，易實現(xiàn)，易維護，易擴充，但故障檢測比較困難。障檢測比較困難。 星型拓撲中各結點都與中心結點連接，呈星型拓撲中各結點都與中心結點連接，呈輻射狀輻射狀排列排列在中心結點周圍。在中心

43、結點周圍。網(wǎng)絡中任意兩個結點的通信都要通過中心結點轉接。網(wǎng)絡中任意兩個結點的通信都要通過中心結點轉接。單個結點的故障不會影響到網(wǎng)絡的其它部分，但中心單個結點的故障不會影響到網(wǎng)絡的其它部分，但中心結點的故障會導致整個網(wǎng)絡的癱瘓。結點的故障會導致整個網(wǎng)絡的癱瘓。 汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.2 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡n局域網(wǎng)主要的拓撲結構局域網(wǎng)主要的拓撲結構環(huán)狀結構環(huán)狀結構環(huán)型拓撲中各結點首尾相連形成一個環(huán)型拓撲中各結點首尾相連形成一個閉合的環(huán)閉合的環(huán)，環(huán)中的數(shù)據(jù)沿著環(huán)中的數(shù)據(jù)沿著一個方向繞環(huán)一個方向繞環(huán)逐站傳輸。逐站傳輸。環(huán)型拓撲的抗故障性能好，但網(wǎng)絡中的任意一個結環(huán)型拓撲的抗

44、故障性能好，但網(wǎng)絡中的任意一個結點或一條傳輸介質出現(xiàn)故障都將導致整個網(wǎng)絡的故點或一條傳輸介質出現(xiàn)故障都將導致整個網(wǎng)絡的故障。障。 樹型拓撲由總線型拓撲演變而來，其結構圖看上去樹型拓撲由總線型拓撲演變而來，其結構圖看上去象一棵倒掛的樹。象一棵倒掛的樹。樹最上端的結點叫根結點，一個結點發(fā)送信息時，樹最上端的結點叫根結點，一個結點發(fā)送信息時，根結點接收該信息并向全樹廣播。根結點接收該信息并向全樹廣播。樹型拓撲易于擴展與故障隔離，但對根結點依賴性樹型拓撲易于擴展與故障隔離，但對根結點依賴性太大。太大。 樹狀結構樹狀結構汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.3 車載網(wǎng)絡信號的編碼方式車載網(wǎng)絡信

45、號的編碼方式n1.3.1 目前車輛網(wǎng)絡中常用的編碼方式目前車輛網(wǎng)絡中常用的編碼方式q不歸零編碼（不歸零編碼（NRZ)NRZ)n在一個比特時間內電平保持不變，在一個比特時間內電平保持不變，0 用用-x 表示，表示，1用用x表示，實現(xiàn)容易。表示，實現(xiàn)容易。n缺點：缺點：q存在直流分量，傳輸中不能使用變壓器；存在直流分量，傳輸中不能使用變壓器；q不具備自同步機制不具備自同步機制，傳輸時必須使用外同步；，傳輸時必須使用外同步；q奔馳、大眾、戴姆勒克萊斯等公司采用不歸零碼奔馳、大眾、戴姆勒克萊斯等公司采用不歸零碼圖汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.3 車載網(wǎng)絡信號的編碼方式車載網(wǎng)絡信號的編

46、碼方式n目前車輛網(wǎng)絡中常用的編碼方式有：目前車輛網(wǎng)絡中常用的編碼方式有：q曼切斯特編碼（曼切斯特編碼（Manchester）n將時間劃分成將時間劃分成等間隔等間隔的小段，每個小段代表一個的小段，每個小段代表一個bit。同時每個。同時每個小段時間又分層兩半，前半個時間段表示所傳輸比特值小段時間又分層兩半，前半個時間段表示所傳輸比特值反碼反碼，后半段表示傳輸比特值本身。后半段表示傳輸比特值本身。n特點特點q在一個比特的時間段中心點上總有一次電平轉換，此類編碼在一個比特的時間段中心點上總有一次電平轉換，此類編碼不需要傳輸同步信號，接收方可以在接收編碼數(shù)據(jù)位同時可不需要傳輸同步信號，接收方可以在接收編

47、碼數(shù)據(jù)位同時可恢復時鐘信號?；謴蜁r鐘信號。q雷諾、標致、雪鐵龍公司的雷諾、標致、雪鐵龍公司的VAN協(xié)議采用之協(xié)議采用之汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.3 車載網(wǎng)絡信號的編碼方式車載網(wǎng)絡信號的編碼方式n目前車輛網(wǎng)絡中常用的編碼方式有：目前車輛網(wǎng)絡中常用的編碼方式有：q脈寬調制編碼（脈寬調制編碼（PWM)n在該編碼方式中，每位數(shù)據(jù)由在該編碼方式中，每位數(shù)據(jù)由PWM信號的占空比決定。信號的占空比決定。PWM信號的信號的頻率決定了位傳輸速率，而相應的脈沖寬度決定了數(shù)據(jù)的值。通常頻率決定了位傳輸速率，而相應的脈沖寬度決定了數(shù)據(jù)的值。通常占占空比為空比為1/3時時表示傳輸?shù)闹禐楸硎緜鬏數(shù)闹?/p>

48、為邏輯邏輯1，占空比為占空比為2/3時表示傳輸為時表示傳輸為邏輯邏輯0.n傳輸數(shù)據(jù)的傳輸數(shù)據(jù)的每一位內必定有一次電平轉變每一位內必定有一次電平轉變，故帶有信號傳輸?shù)耐叫?，故帶有信號傳輸?shù)耐叫盘?，不需要另外加同步信號。號，不需要另外加同步信號。n福特福特HBCC協(xié)議和馬自達公司的協(xié)議和馬自達公司的PALMENT協(xié)議采用協(xié)議采用PWM汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.3 車載網(wǎng)絡信號的編碼方式車載網(wǎng)絡信號的編碼方式n目前車輛網(wǎng)絡中常用的編碼方式有：目前車輛網(wǎng)絡中常用的編碼方式有：q可變脈寬調制編碼（可變脈寬調制編碼（VPWM)n在該編碼方式中，每位數(shù)據(jù)由在該編碼方式中，每位數(shù)據(jù)由

49、兩個連續(xù)跳變的時間和電平兩個連續(xù)跳變的時間和電平共同共同決定，并且兩個連續(xù)比特的電平是不相同的。決定，并且兩個連續(xù)比特的電平是不相同的。n在在J1850中定義的中定義的VPW波形，當輸出速率為波形，當輸出速率為10.4kb/S時，時，q邏輯邏輯“1”定義為，在總線上定義為，在總線上低低電平持續(xù)電平持續(xù)128us或或高高電平持續(xù)電平持續(xù)64us;q邏輯邏輯“0”定義為，在總線上定義為，在總線上高高電平持續(xù)電平持續(xù)128us或或低低電平持續(xù)電平持續(xù)64us0 1 0010 0 1 001010 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1VPWM在特定的轉換速率下在特定的轉換速率下數(shù)據(jù)傳輸速率大

50、約是數(shù)據(jù)傳輸速率大約是PWM的的2倍。倍。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.3 車載網(wǎng)絡信號的編碼方式車載網(wǎng)絡信號的編碼方式n目前車輛網(wǎng)絡中常用的編碼方式有：目前車輛網(wǎng)絡中常用的編碼方式有：q位填充位填充 發(fā)送節(jié)點發(fā)送發(fā)送節(jié)點發(fā)送5個連續(xù)的相同極性位后，個連續(xù)的相同極性位后， 在位流中自動插入一個在位流中自動插入一個極性相反的位，此為極性相反的位，此為位填充位填充。接收節(jié)點對相同的極性位的數(shù)量。接收節(jié)點對相同的極性位的數(shù)量進行檢測，從位流中將填充位去掉，此為清除填充。進行檢測，從位流中將填充位去掉，此為清除填充。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.3 車載網(wǎng)絡信號的編

51、碼方式車載網(wǎng)絡信號的編碼方式q1、CSMA/CD (載波監(jiān)聽多路訪問載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測沖突檢測)q特點：特點：n先聽后發(fā)，邊發(fā)邊聽先聽后發(fā)，邊發(fā)邊聽n發(fā)后仍監(jiān)聽，若沖突，則停止，并向總線發(fā)送阻塞通知發(fā)后仍監(jiān)聽，若沖突，則停止，并向總線發(fā)送阻塞通知n節(jié)點訪問總線具有不確定性（隨機的）節(jié)點訪問總線具有不確定性（隨機的）n廣泛用于局域網(wǎng)中廣泛用于局域網(wǎng)中n2、CSMA/CR (載波監(jiān)聽多路訪問載波監(jiān)聽多路訪問/沖突解決沖突解決)n可從根本上避免沖突可從根本上避免沖突n載波監(jiān)聽載波監(jiān)聽+仲裁機制（若存在沖突可能，并有仲裁機制（若存在沖突可能，并有仲裁機制仲裁機制決定優(yōu)先級別決定優(yōu)先級別高的發(fā)送

52、）高的發(fā)送）n汽車網(wǎng)絡中，大多數(shù)據(jù)總線是以該訪問機制為基礎汽車網(wǎng)絡中，大多數(shù)據(jù)總線是以該訪問機制為基礎什么時候出現(xiàn)沖突？什么時候出現(xiàn)沖突？檢測沖突就一定能避檢測沖突就一定能避免沖突嗎？免沖突嗎？多個節(jié)點同時訪問總線多個節(jié)點同時訪問總線1.3.2 車載網(wǎng)絡介質訪問控制方式車載網(wǎng)絡介質訪問控制方式汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.3 車載網(wǎng)絡信號的編碼方式車載網(wǎng)絡信號的編碼方式n3、主從訪問控制方式、主從訪問控制方式n總線上的節(jié)點分總線上的節(jié)點分主節(jié)點（主節(jié)點（1個）個）和和從節(jié)點（多個從節(jié)點（多個）；）；n主節(jié)點通過主節(jié)點通過周期性周期性的詢問從節(jié)點來控制基于節(jié)點通信的的詢問從節(jié)點

53、來控制基于節(jié)點通信的總線訪問權限總線訪問權限；n主要用于：主要用于：LINn優(yōu)點：優(yōu)點：q實現(xiàn)簡單；實現(xiàn)簡單；q主節(jié)點定時向從節(jié)點發(fā)送詢問幀，每個節(jié)點獲得總線訪問時間基本確定；主節(jié)點定時向從節(jié)點發(fā)送詢問幀，每個節(jié)點獲得總線訪問時間基本確定；n缺點：缺點：q帶寬利用率不高；帶寬利用率不高；q主節(jié)點故障將會導致整個網(wǎng)絡癱瘓。主節(jié)點故障將會導致整個網(wǎng)絡癱瘓。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.3 車載網(wǎng)絡信號的編碼方式車載網(wǎng)絡信號的編碼方式q4、令牌訪問控制方式、令牌訪問控制方式n為解決為解決CSMA機制中由于隨機發(fā)送數(shù)據(jù)導致的沖突問題機制中由于隨機發(fā)送數(shù)據(jù)導致的沖突問題n令牌在網(wǎng)絡環(huán)路

54、中不斷傳遞，擁有令牌的節(jié)點擁有發(fā)送的權利令牌在網(wǎng)絡環(huán)路中不斷傳遞，擁有令牌的節(jié)點擁有發(fā)送的權利n邏輯上是一個環(huán)狀結構網(wǎng)絡，物理上是一個總線結構邏輯上是一個環(huán)狀結構網(wǎng)絡，物理上是一個總線結構汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.3 車載網(wǎng)絡信號的編碼方式車載網(wǎng)絡信號的編碼方式q5、TDMA(時分多路訪問時分多路訪問)n用于傳輸數(shù)據(jù)的周期被劃分成很多的用于傳輸數(shù)據(jù)的周期被劃分成很多的時間片時間片，網(wǎng)絡上的各個消，網(wǎng)絡上的各個消息按照事先規(guī)定的發(fā)送順序，在發(fā)送周期的固定時間片上發(fā)送息按照事先規(guī)定的發(fā)送順序，在發(fā)送周期的固定時間片上發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，故數(shù)據(jù)到總線上，故各節(jié)點訪問介質的時間片是

55、確定的各節(jié)點訪問介質的時間片是確定的。n主要用于：主要用于：X-by-wire系統(tǒng)的網(wǎng)絡協(xié)議，如系統(tǒng)的網(wǎng)絡協(xié)議，如FlexRay.存在什么問題？存在什么問題？時間基準同步時間基準同步汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.4 現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)n汽車總線網(wǎng)絡汽車總線網(wǎng)絡q在汽車內部在汽車內部各電控單元各電控單元之間采用類似計算機內之間采用類似計算機內 部總線的方式進行部總線的方式進行信息傳遞，可以達到信息傳遞，可以達到信息共享，減少布線，降低成本信息共享，減少布線，降低成本以及以及提高提高 總總體可靠性體可靠性的目的。的目的。n車載網(wǎng)絡分類車載網(wǎng)絡分類q目前存在多

56、種汽車網(wǎng)絡標準，為了方便研究和設計應用。目前存在多種汽車網(wǎng)絡標準，為了方便研究和設計應用。SAE (Society of Automotive Engineers，美國汽車工程師協(xié)會，美國汽車工程師協(xié)會)車輛網(wǎng)絡車輛網(wǎng)絡委員會根據(jù)其側重的功能不同將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)劃分為委員會根據(jù)其側重的功能不同將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)劃分為A、B、C、D三類。三類。1.4.1 汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)結構汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)結構汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.4 現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)nSAE分類分類qA 類類: n面向面向傳感器傳感器/執(zhí)行器控制執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡的低速網(wǎng)絡n數(shù)據(jù)傳輸位數(shù)率只有數(shù)據(jù)傳輸

57、位數(shù)率只有1-10kbit/s。n主要應用于后視鏡調整、電動門窗、中控鎖、座椅調節(jié)、燈光照主要應用于后視鏡調整、電動門窗、中控鎖、座椅調節(jié)、燈光照明燈控制。明燈控制。n如：如：LIN(Local interconnect network): 用于汽車分布式電控系統(tǒng)的用于汽車分布式電控系統(tǒng)的一種一種低成本串行通信系統(tǒng)低成本串行通信系統(tǒng)；用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信；用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信；媒體訪問采用的是媒體訪問采用的是單主單主/多從的機制多從的機制，不需要仲裁。，不需要仲裁。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.4 現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)qB 類類:

58、n面向面向獨立模塊間獨立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡；位速率一般為數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡；位速率一般為10-125kbit/s。n主要應用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等主要應用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等舒適系統(tǒng)。舒適系統(tǒng)。 nB類的國際標準是類的國際標準是CAN總線，如總線，如J1850,LS-CAN,FT_CAN,汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.4 現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)qC 類類: n面向高速、實時閉環(huán)控制的多面向高速、實時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，最高位速率可達路傳輸網(wǎng)，最高位速率可達1Mbit/s，n主要用于與主要用于與

59、汽車安全相關汽車安全相關，對，對實時性要求比較高的地方如發(fā)實時性要求比較高的地方如發(fā)動機和自動變速的動力控制、動機和自動變速的動力控制、防滑控制、懸架控制等系統(tǒng)，防滑控制、懸架控制等系統(tǒng)，以簡化分布式控制和進一步減以簡化分布式控制和進一步減少車身線束。少車身線束。n在歐洲，汽車廠商大多使用在歐洲，汽車廠商大多使用“高速高速CAN”作為作為C類總線，它類總線，它實際上就是實際上就是ISO 11898-1 中位速中位速率高于率高于125KB/S的那部分標準。的那部分標準。n美國則在卡車極其拖車、課程、美國則在卡車極其拖車、課程、建筑機械和農業(yè)動力設備中大建筑機械和農業(yè)動力設備中大量使用專門的通訊協(xié)

60、議量使用專門的通訊協(xié)議 SAEJ1939。汽車車載網(wǎng)絡技術及應用汽車車載網(wǎng)絡技術及應用1.4 現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)現(xiàn)代汽車電子網(wǎng)絡系統(tǒng)qD類類: n面向多媒體設備、高速數(shù)據(jù)流傳輸?shù)母咝阅芫W(wǎng)絡，位速率一面向多媒體設備、高速數(shù)據(jù)流傳輸?shù)母咝阅芫W(wǎng)絡，位速率一般在般在 2Mbit/S 以上，主要用于以上，主要用于CD等播放機和液晶顯示設備。等播放機和液晶顯示設備。 nD類總線近期才被采納入類總線近期才被采納入SAE對總線的分類范疇之中。其帶寬對總線的分類范疇之中。其帶寬范疇相當大，用到的傳輸介質也有好幾種：范疇相當大，用到的傳輸介質也有好幾種：q其又被分為低速（其又被分為低速（IDB-C為代表）、高速