车载网络的基本概念
车联网技术与应用课件1第一章
车联网技术绪论
1.1车联网基本概念
车联网是汽车、电子、信息通信、道路交通运输等行业深度融合的新型产业， 是 全 球 创新 热 点 和 未 来 发 展 制 高 点 。 车 联 网 能 够 为 车 与 车 之 间 的 间 距 提 供 保 障 ， 降 低 车 辆 发 生 碰 撞 事故 的 概 率 。 车 联 网 可 以 帮 助 车 主 实 时 导 航 与 信 息 接 收 发 送 ， 通 过 与 其 他 车 辆 和 网 络 系 统 的 通信 以 实 现 道 路 环 境 预 警 ， 提 高 交 通 运 行 的 效率。
2） 中国的车联网技术发展：
1.3.2 车联网技术发展
1.3.2.2 中国车联网技术的发展目标
到2022年的起步阶段
到2025年的发展阶段
到2030年的成熟阶段
1.3.2 车联网技术发展
1.3.2.3 车联网技术发展现状
采用车联网技术的车辆应具备以下要求： 1）车 联 网 车 辆 应 具 有 人 机 语 音 交 互 能 力 。 2）车 联 网 车 辆 应 具 有 视 频 融 合 能 力 。 3）车 联 网 车 辆 应 具 有 数 据 服 务 能 力 。 4）车 联 网 车 辆 应 具 有 位 置 服 务 能 力 。 5）车 联 网 车 辆 应 具 有 泛 在 通 信 能 力 。
1.2 汽车电子技术的发展
1.2.1汽 车 电 子 技 术 的 发 展 历 史
第一阶段：1971年以前
第二阶段：1974—1982年
四个阶段
第三阶段：1982-1990年
第四阶段：2005年至今
1.2.2 现 代 汽 车 电 子 技 术 发 展 现 状
目前，汽车电子技术已进入优化人、车、环境整体关系的阶段。它朝着超微型磁体、 超高 效 电 机 和 集 成 电 路 的 微 型 化 方 向 发 展 ， 为 汽 车 的 集 中 控 制 提 供 了 基 础 。 特别 是 在 控 制 精度 、 控 制 范 围 、 智 能 化 、 网 络 化 等 方 面 取 得 了 重 大 突 破 。
车载网络技术简介
第5章 车载网络技术简介
图5-9 环型网络拓扑结构
第5章 车载网络技术简介
3) 总线型网络拓扑结构
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，如图5-10所示。 总线型网络拓扑结构的特点：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(受信道访问机制的 影响)。它适用于传输距离较短、地域有限的组网环境。 目前，局域网多采用此种方式。
第5章 车载网络技术简介
图5-8 星型网络拓扑结构
第5章 车载网络技术简介 2) 环型网络拓扑结构 环型网络是通过转发器将每台入网计算机接入网 络的，每个网络接口与相邻两个网络接口用物理链路 相连，所有转发器组成一个拓扑为环状的网络系统， 如图5-9所示。 环型网络拓扑结构的特点：实时性较高，传输控 制机制较为简单，但一个节点出故障可能会终止全网 运行，可靠性较差，网络扩充调整较为复杂。
第5章 车载网络技术简介 3．国内外多路总线传输系统的发展简史 早在1968年，艾塞库斯就提出了利用单线多路传输 信号的构想。 从1980年起，汽车内开始装用车载网络。 1983年，丰田公司在世纪牌汽车上采用了应用光缆 的车门控制系统。 从1986年起，在车身系统上装用了铜线传输媒介的 网络，并在日产和通用公司汽车的控制系统中得到应用。 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。 接着，美国汽车工程师学会(SAE)提出了J1850通信 协议规范。
线方式，即电线一端与开关相接、另一端与用电设备相
通的方式，导致汽车上导线数目急剧增加，如图5-1所示。
大数据技术在车联网中的应用研究
大数据技术在车联网中的应用研究随着互联网普及和智能手机的普及，人们对车联网（Connected Car）的需求越来越高。
车联网是指智能汽车和互联网的结合，将汽车、道路、驾驶员和周围环境连接在一起，以提供更智能、更便捷、更安全的出行体验。
在这一趋势下，大数据技术成为了车联网的重要组成部分。
一、大数据技术在车联网中的基本概念和应用1.1 大数据技术简介大数据技术（Big Data）是指以数据作为基础，通过数据挖掘、数据分析、数据展示等手段，对人类行为、经济活动、自然环境等现象进行深度挖掘和分析。
随着互联网的快速发展，产生的数据也日趋庞大和复杂，如何准确高效地处理这些数据成为了一项新的科技挑战。
大数据技术的应用范围非常广泛，既可以应用于商业领域，也可以应用于科学研究等方面。
1.2 车联网的基本概念车联网指的是通过计算机技术、通信技术、传感器技术等手段，将车辆、设备、网络和基础设施相互连接和智能化，构建起一个车辆-车辆之间、车辆-基础设施之间，以及车辆和网络之间相互关联的网络。
车联网在普及后，将会大幅提升驾驶体验的智能化水平和“人、车、路”的安全。
同时，车载设备和云服联合控制、数据采集、信息分析等技术将更加智能和人性化。
1.3 大数据技术在车联网中的应用在车联网领域，大数据技术广泛应用于以下几个方面：1）车辆安全性方面。
车联网利用传感器可以实时监控车辆的状态，如刹车、油门和方向盘等操作，以此来避免发生车祸。
通过收集驾驶员的驾驶习惯、交通事故等数据信息，可以进行数据分析、预测和预警，为驾驶员提供更加安全的出行体验。
2）车辆维修方面。
车联网通过传感器获取车辆的实时数据，在故障发生时可以自动检测和诊断，并通过移动设备通知车主和相关技术维修人员，提高车辆维修效率，并迅速将问题解决。
3）导航和交通流量方面。
车联网可以获取不同地域汽车的行驶数据，为驾驶员提供更好的导航和出行规划。
同时，大数据技术可以分析交通流量状况，为城市交通规划提供方向，并优化路线选择。
车载网络系统(汽车电子控制技术)
4）诊断系统总线协议标准是为了满足OBDⅡ（ON Board Diagnose）、OBD Ⅲ或E-OBD（European-On Board Diagnose）标准。
5）多媒体系统总线协议标准分为三种类型，分别是低速、高 速和无线，对应SAE的分类相应为：IDB-C（Intelligent Data BUS-CAN）、IDB-M（Multimedia）和IDB-Wireless。
数据总线原则上用一条导线就足以满足功能要求了，但通常 总线系统上还是配备了第二条导线，信号在第二条导线上按相 反顺序传送的，可有效抑制外部干扰。
10.2 控制器局域网
10.2.1 CAN的基本知识
1.CAN工作原理
当CAN 总线上的一个节点发送数据时，它以报 文形式广播给网络中所有节点，对每个节点来说， 无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收， 每组报文开头的11位字符为标识符 （CAN2.0A），定义了报文的优先级，这种报文 格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标 识符是唯一的，不可能有两个节点发送具有相同 标识符的报文。当一个节点要向其它节点发送数 据时，该节点的CPU 将要发送的数据和自己的标 识符传送给本节点的CAN芯片，并处于准备状态， 当它收到总线分配时，转为发送报文状态。
（10）车载网络传 输的基本原理 车载 网络系统由多个控制 单元组成，控制单元 通过收发器（发射/ 接收放大器）并联在 总线导线上，所有控 制单元的地位均相同， 也称之为多主机结构， 如图10-4所示，数 据交换是按顺序连续 完成的。
图10-4 车载CAN网络系统的总线连接图
数据总线是车内电子装置中的一个独立系统，用于在连接的 控制单元之间进行数据交换，如果数据传输总线系统出现故障， 故障就会存入相应的控制单元故障存储器内，可以用诊断仪读 出这些故障。控制单元拥有自诊断功能，通过自诊断功能，还 可识别出与数据传输总线相关的故障。诊断仪读出数据传输总 线故障记录后，可按这些数据准确地查寻故障，控制单元内的 故障记录用于初步确定故障，还可用于读出排除故障后的无故 障说明。
第五章 车载以太网【车载网络及信息技术】
车载以太网
• 由于车载以太网的特点，在车辆上主要作为信息主干网络和车载 信息系统的通信网络，图5-1是一个以车载以太网为骨干网的车 上通信网络示例。
• 其中，车辆电子控制系统、动力传动系统以及车身控制等这些要 求实时性可靠性高、传输的数据短、数据量少的系统会仍继续使 用CAN、FlexRay等网络
第五章 车载以太网
• 车载通信技术的发展是从串行通信，到工业总线，再到 总线网络。随着车载电子控制和信息装置的增加以及信 息服务需求的不断增加，更高级的计算机网络的应用是 必然的。
• 多媒体、电子地图、INTERNET网络信息等在车上的应用 • 在车上使用以太网，并对其适当修改，既要保持以太网
的优势特点，又要满足车辆环境的要求，这就是所谓车 载以太网
• 7） 媒介访问方式为CSMA / CD（载波侦听多路访问冲突检 测），原理简单，技术易实现，网络中各工作站地位平等， 不需集中或优先级控制；
• 8） 传输速度为10 Mbps，100 Mbps或以上，目前千兆以太 网和万兆以太网已经投入使用；
• 9） EMC性能——可以根据不同的实际应用情况进行设计， 以满足OEM的EMC要求。
Ethernet Ethernet
Ethernet
6
图5-1：以车载以太网为骨干网的车上通信网络架构
7
第一节 以太网简介
➢一、定义 • 符合IEEE802.3规范的计算机网络就称为以太网。以太网最
早由Xerox（施乐）公司推出，于1980年DEC、Intel和Xerox 三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛 的局域网，包括标准的以太网（10Mbit/s)、快速以太网 （100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网。它们都符合 IEEE802.3。
车载网络技术概述
⑨车辆应急预警系统。
图1-18 后座多媒体影音娱乐系统
当行驶中的车辆遇到紧急情况是，可以借助Telematics系统向外界 （其他车辆或道路交通管理部门）发出应急申请，亦可接收来自道路交通 管理部门发布的紧急情况警告及应急响应预案，确保行车安全和道路畅通。
车载网络技术概述 Telematics系统在汽车上的布置（图1-19）可分为前座 系统、后座系统与发动机系统三大子系统。
也就是说，Telematics技术整合了汽车网络技术（也包括 其他移动运输工具内部的网络技术）、无线通信技术、GPS （Global Positioning System，全球定位系统）卫星导航技 术，通过无线网络，随时给行车中的人们提供驾驶、生活、娱 乐所必需的各种信息。
车载网络技术概述
图1-11 Telematics信息交换过程示意图
2.串行传输
车载网络技术概述
图2-14 串行传输 1-发送装置；2-数据；3-接收装置
数据的传输速率（速度）比特率 比特率：每秒传输的数据位数（bit），单位为bit/s（bps）。 波特率：每秒信号变化的次数（B/s）。 在无调制的情况下，波特率精确等于比特率。采用调相技术 时，波特率不等于比特率。
图1-19 Telematics系统在汽车上的布置
车载网络技术概述
1.2 汽车网络技术的应用
车载网络技术概述
图1-22 汽车上的电子控制系统越来越多
车载网络技术概述
图1-23 汽车内部的电线（线束）数量 （装备3个电子控制单元）
图1-24 复杂的、多控制单元的汽车电脑控制系统
随着汽车电子化程度逐年提高，从发动机控制到传动系控 制，从行驶、制动、转向系控制到安全保障系统及仪表报警系 统，从电源管理到为提高舒适性而作的各种努力，使汽车电子 系统形成了一个复杂的大系统（图1-24）。
车载网络通信基础知识
车载网络通信基础知识目录一、基础概念 (2)1. 车载网络通信的定义 (3)2. 车载网络通信的重要性 (3)3. 车载网络通信的发展历程 (5)二、基本原理 (6)1. 车载网络通信的协议层次结构 (7)2. 数据传输方式 (9)2.1 串行传输 (11)2.2 并行传输 (12)3. 车载网络通信的拓扑结构 (13)3.1 星型拓扑 (14)3.2 总线拓扑 (16)3.3 环型拓扑 (17)3.4 网状拓扑 (18)三、常用车载网络通信协议 (18)四、车载网络通信设备 (20)1. 车载通信控制器 (21)2. 车载通信接口 (22)3. 车载通信线缆 (23)4. 车载通信设备故障诊断与维修 (25)五、车载网络通信系统的应用 (26)1. 汽车电子控制单元的通信 (28)2. 车辆网络化控制系统 (29)3. 车载信息服务系统 (30)4. 车载导航与娱乐系统 (31)六、未来发展趋势与挑战 (32)1. 车载网络通信技术的创新 (33)2. 车载网络通信的安全性问题 (35)3. 车载网络通信的标准化与互操作性 (36)4. 车载网络通信在智能交通系统中的应用 (37)一、基础概念车载网络通信技术：车载网络通信技术是指在汽车内部，通过各种通信协议和设备，实现车辆内部各个系统之间以及车辆与外部环境之间的数据传输和信息交互的技术。
通信协议：通信协议是车载网络通信的基础，它规定了车辆内部各个系统之间以及车辆与外部环境之间的数据传输格式、通信速率、可靠性等方面的要求。
车载通信设备：车载通信设备包括车载以太网、车载CAN总线、车载FlexRay总线、WiFi等，它们是实现车载网络通信的关键组件。
车载网络拓扑结构：车载网络拓扑结构是指车辆内部各个系统之间的连接关系和组织方式，常见的拓扑结构有星型、总线型和环型等。
车载网络通信协议栈：车载网络通信协议栈是指为实现车载网络通信而建立的一组层次化的协议，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等。
常用车载网络系统(CAN)知识讲解
常用车载网络系统
学习内容
1
CAN总线
2
LIN总线
3
VAN系统
4
LAN系统
5
MOST总线
6
车载蓝牙系统
4
常用车载网络系统
2.1 CAN总线的工作原理
CAN是Controller Area Network（控制器局域网）的 缩写，是国际标准化的串行通信协议。目前，CAN总线是汽 车网络系统中应用最多、也最为普遍的一种总线技术。
CAN总线的基本系统由多个控制单元和两条数据线组 成，这些控制单元通过所谓收发器（发射-接收放大器）并 联在总线导线上。
图2-21 CAN总线的数据传输与公交车载运乘客相似
12
常用车载网络系统
CAN总线系统采用双绞线进行数据传输。这两根导线 中，一根称为CAN-High导线，另一根导线称为CAN-Low导 线。
在双绞线上，信 号是按相反相位 传输的，这样可 有效抑制外部干 扰。
图2-22 CAN总线的双绞线
13
常用车载网络系统 2.信息的发送与接收
CAN数据总线在发送信息时，每个控制单元均可接收 其他控制单元发送出的信息。在通信技术领域，也把该原 理称为广播。
14
常用车载网络系统
图2-26 单线CAN总线数据传输示意图
21
常用车载网络系统
⑤安全域。安全域（长度为16bit）用于检验数据在传输中是 否出现错误。
22
常用车载网络系统
⑥ 应答域。应答域（长度为2bit）是数据接收器发给数据发 送器的确认信号，表示接收器已经正确、完整地收到了发送 器发送的数据。如果检测到在数据传输中出现错误，则接收 器会迅速通知发送器，以便发送器重新发送该数据。
车载自组织网络
Ad hoc网是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络，又称为多跳网（Multi-hop Network）、无基础设施网（Infrastructureless Network）或自组织网（Self-or-ganizing Network）。
整个网络没有固定的基础设施，每个节点都是移动的，并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。
在这种网络中，由于终端无线覆盖取值范围的有限性，两个无法直接进行通信的用户终端可以借助其它节点进行分组转发。
每一个节点同时是一个路由器，它们能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。
节点的单跳通信范围只有几百米到一千米，每一个节点（车辆）不仅是一个收发器，同时还是一个路由器，因此采用多跳的方式把数据转发给更远的车辆。
在电子检查中，短距离通信技术（DSRC）用于区分车辆，存储和转发其他检测数据。
DSRC技术用于提供移动车辆和路边设备之间的数据通信，以供电子检查机制处理。
DSRC是通过装在车顶部的转发器与安装在路边的读取器和天线互相通信实现的。
转发器要包含车辆ID信息。
转发器有声音和图像指示，用于给驾驶员提供信号。
可以看到，卫星通信系统分别为车载自组网提供全球定位服务（GPS，global positioning system）和数字多媒体服务（DMB，digital multimedia broad—casting）。
车与车通信使车辆之间能够通过多跳的方式进行自动互联，这好比车与车之间能够像人一样互相交谈，起到提高车辆运行的安全和疏导交通流量等作用。
车载自组网除了可以单独组网实现局部的通信外，还可以通过路灯、加油站等作为接入点的网关（gateway），连接到其他的固定或移动通信网络上，提供更为丰富的娱乐、车内办公等服务。
车载自组网在交通运输中出现，将会扩展司机的视野与车载部件的功能，从而提高道路交通的安全与高效。
典型的应用包括：行驶安全预警，利用车辆间相互交换状态信息，通过车载自组网提前通告给司机，建议司机根据情况作出及时、适当的驾驶行为，这便有效的提升了司机的注意力，提高驾驶的安全性；协助驾驶，帮助驾驶员快速、安全的通过“盲区”，例如在高速路出／入口或交通十字路口处的车辆协调通行；分布式交通信息发布，改变传统的基于中心式网络结构的交通信息发布形式，车辆从车载自组网中获取实时交通信息，提高路况信息的实时性，例如，综合出与自身相关的车流量状况，更新电子地图以便更高效地决定路径规划；基于通信的纵向车辆控制，通过车载自组网，车辆能根据尾随车辆和更多前边视线范围外的车辆相互协同行驶，这样能够自动形成一个更为和谐的车辆行驶队列，避免更多的交通事故。
车载网络系统基础知识
1.1.2车载网络系统的作用
车载网络优点
布线简化降低成本（减轻车重） ☞更少的线束 ☞ 更多的功能 ☞ 更少的空间需求
电控单元之间交流更加便捷 传感器数目减少，实现信息资源共享 提高汽车总体运行可靠性
1.1.3车载网络系统的发展史
• 从1980年起，汽车内开始装用网络。1983年，丰田公司在世纪牌汽车上最早采用 了应用总线的车门控制系统，实现了多个节点的连接通信。此系统采用了集中控 制方法，车身ECU对各个车门的门锁、电动玻璃窗进行控制。
– 7．网络 • 为了实现信息共享而把多条数据总线连在一起，或者把数据总线和模 块当作一个系统。从物理意义上讲，汽车上许多模块和数据总线距离 很近，因此被称之为LAN（局域网）。
有些电子元件之间的通 讯不属于网络通讯，如 传感器与控制模块之间 的通讯就是非网络通讯。
当两个或更多的模块共享信息 时，网络通讯进行。如果PCM 和温度自动电控（EATC）模块 通过网络共享ECT的传感器信 息，那么，这是网络通讯。因 为两个模块都使用了ECT的信 息来决定工作策略。
• 日本也提出各种各样的网络方案，丰田、日产、三菱、本 田以及马自达公司都已处于批量生产的阶段，但没有统一 以车身系统为主的控制方式。
1.1.3车载网络系统的发展史
• 现在欧洲又以与CAN协议不同的思路提出了控制系统的新协 议TTP(Time Triggered Protocol),并在X-by-wire系统即线 控操作中开始应用。为实现音响系统的数字化，建立起将音 频数据和信号系统综合在一起的AV网络。由于这种网络须将 大容量的数据连续输出，故这种网络上将采用光缆。
– 4．现场总线 • 现场总线（Field Bus）是在工业过程控制和生产自动化领域发展起 来的一种网络体系，是在过程现场安装在控制室先进自动化装置中的 一种串行数字通信链路。
车载网络技术概述
车载网络技术概述
学习内容
1 2 3 汽车网络技术的发展 汽车网络技术的应用 汽车网络标准与协议
车载网络技术概述
车载网络技术概述 一、数据传输方式 根据发送装置向接收装置传输信息时各字节的传输方式 不同，数据传输方式分为并行传输和串行传输两种形式。 1.并行传输
图2-13 并行传输 1—发送装置；2—数据；3—接收装置；MSB—最高值数位；LSB—最低值数位
⑥车况掌握。
图1-17 自适应巡航系统监测前、后车辆之间的车距
车辆性能与车况的自动监测、传输，进行多地、远程 “专家会诊”，指导车辆维修等。
⑦个人化信息接收与发布。收发电子邮件与个人化信息等。
车载网络技术概述 ⑧多媒体影音娱乐信息接收。 高画质与高音质的视听设备、游戏机、上网机、个人行 动信息中心、随选视频资讯等（图1-18）。
车载网络技术概述 2.串行传输
图2-14 串行传输 1-发送装置；2-数据；3-接收装置
数据的传输速率（速度）比特率 比特率：每秒传输的数据位数（bit），单位为bit/s（bps）。 波特率：每秒信号变化的次数（B/s）。 在无调制的情况下，波特率精确等于比特率。采用调相技术 时，波特率不等于比特率。 网速：4 Mbps 1Gbps=1000Mbps=1000*1000bps
车载网络技术概述
目前汽车上:
控制单元内部线路中使用并行数据传输方式， 控制单元外部传输信息则大都以串行传输方式进行。
串行数据传输既可以采用同步传输方式，也可以采用异 步传输方式。Fra bibliotek载网络技术概述
串行数据传输：同步传输方式，异步传输方式。 3.同步数据传输 使用一个共同的时钟脉冲发生器可保持发送装置和接收 装置时间管理的同步性。这种方式就是同步传输方式。
车载自组网(VANET)技术介绍
车载自组网（VANET）——以先进的车间通信技术提供车辆协作式安全应用【摘要】随着机动车数量的增加，越来越多的交通事故给社会经济和生命安全带来严重威胁。
交通安全问题不仅涉及车辆自身，更与交通环境密不可分。
先进的车载自组网（VANET）技术为交通安全问题提供了一种新的解决途径。
目前，主动安全系统基于反应式机理，并依赖于自治传感器（雷达、激光雷达、摄像头等）在给定时间内的实时反馈。
自治传感器的覆盖范围有限，缺乏协同性，并且存在盲区、适应性有限的问题。
VANET将车间无线通信和高精度定位技术融合到车辆传感器组件中，可以提供超视距提前感知能力，在主动安全系统中引入预期或前馈行为，能够实现协作式驾驶应用。
协作式安全系统使驾驶员有更长的反应时间避免进入危险驾驶情况，从而减少其它主动安全系统或被动安全系统的需求。
VANET所提供的超视距感知能力不仅有利于驾驶员和周围环境的安全，并且有利于节省油耗、增加舒适度以及减少环境（如路面结冰）带来的影响。
同时，VANET具备与其它网络互连的能力，能够提供多种信息增值服务，为驾驶员提供娱乐型、舒适型应用。
【车载自组网】图1 车载自组网（VANET）车载自组网（VANET）是指在交通环境中车辆之间、车辆与固定接入点之间及车辆与行人之间相互通信组成的开放式移动Ad hoc网络，其目标是为了在道路上构建一个自组织的、部署方便、费用低廉、结构开放的车辆间通信网络，提供无中心、自组织、支持多跳转发的数据传输能力，以实现事故预警、辅助驾驶、道路交通信息查询、车间通信和Internet接入服务等应用。
许多人将VANET视为无线自组织网络（Ad Hoc Network）的一种特殊的实际应用，不过，由于VANET 本身所具有的网络特点，例如拓扑高动态、时延要求严格、节点移动速度高、轨迹可预测、能量无限、定位准确等，还有其应用前景明朗且广阔，研究范围横跨智能交通系统领域、计算机网络领域以及无线通信领域三大传统研究领域，使得对VANET的研究吸引了许多学术界和工业界的注意。
汽车车载网络技术详解最新版精品课件第1章 车载网络系统基础知识
一个二进制信号只能识 别两种状态，即0和1， 或高和低。如车灯点亮 或车灯未亮；继电器触 点断开或继电器触点闭 合；供电或未供电；车 门打开或车门关闭等等。
4．信号电压
图1-18 信号电压 1—高电压范围 2—禁止使用的范围 3—
低电压范围 U—电压 t—时间
5．代码表示
代码就是一组由字符、符号或信号码元以离散 形式表示信息的明确的规则体系。例如，早年 间在无线电通信中广泛使用的电报机（图119），其发出的莫尔斯电码就是信息代码。莫 尔斯电码的每个字母和数字都是通过不同长度 的信号序列进行加密的。
导线数量的增加造成的影响如下：
1）整个汽车的布线将十分复杂，显得很凌乱，一根线束包 裹着几十根导线的现象很普遍。
2）占用空间更大，使得在有限的汽车空间内布线越来越困 难，限制了功能的扩展。
3）故障率随之增加，降低了汽车的可靠性，另外，一般情 况下线束都装在纵梁下等看不到的地方，一旦线束中出了问 题，查找相当麻烦，增加了维修的难度。
2000～
发表LIN发表TTP 发表Byte flight
发表TTCAN
发表了许多新的LAN
几种网络的成本比例及通信速度
二、车载网络系统的功能
1．多路传输功能 2．“唤醒”和“休眠”功能 3．失效保护功能 4．故障自诊断功能
三、车载网络系统的常用术语
1．数据总线
数据总线是模块间运行数据的通道，即所谓 的信息高速公路
4．模块/节点
模块是一种电子装置，简单一点的如温度和压力 传感器，复杂的如计算机（微处理器）。传感器 是一个模块装置，根据温度和压力的不同产生不 同的电压信号。这些电压信号在计算机（一种数 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。一般来说，普通传感器是不能作为多 路传输系统的节点的，如果传感器要想成为一 个模块/节点，则该传感器必须具备支持多路 传输功能的电控单元，如大众车系的转角传感 器。
模块1-车载网络技术认识
图1-9 现代汽车典型控制系统
13
二、车载网络技术的应用
（1）汽车多个ECU之间的典型网络布局 汽车多个ECU之间的网络布局常见的有分级式和分开式两种。 ①分级式：采用J1939标准的分级式网络布局，将整个网络分成不同功能层级，并用特制的微机对不同层级进 行处理和控制，如图1-10所示。这种网络布局具有超过30个ECU的容量。
1
模块一 车载网络技术认识
2
车载网络技术认识
知识目标 1.认识车载网络技术； 2.了解车载网络技术的发展和应用； 3.熟悉典型车载网络的结构和组成； 4.熟悉车载网络技术常用术语； 5.熟悉车载网络系统通信协议标准。
汽车车载网络技术
技能目标 1.能够对车载网络的结构组成进行分析； 2.能够对不同种类车载网络技术的特点和适用范畴进行点评； 3.能够对车载网络技术的现在和发展进行分析。
。
表1-1 主要车载网络基本情况
车载网络名称
概要
通信速度
组织/推动单位
CAN（Controller Area Network）
车身/动力传动系统控制用LAN协议，最有可能成为世界标准的车用 LAN协议。
1Mbit/s
Robert Bosch公司（开发），ISO
VAN(）
车身系统控制用LAN协议，以法国为中心
素养目标 1.培养学生乐与思考、敢于实践、做事认真的工作作风； 2.培养学生谦虚严谨、刻苦钻研、积极进取的工作学习态度； 3.培养学生劳模精神、劳模精神、工匠精神和创新意识。
思政目标 通过思政学习，培养学生在汽车技术领域敢于实践、刻苦钻
研、勇于创新的精神。
3
一、车载网络技术概述
（一）车载网络技术的定义 汽车车载网络技术是通过总线使汽车上的 各种电子装置与设备连成一个网络，使不同汽 车电子系统的ECU能够在一个共同的环境下协 调工作，实现相互之间的信息共享。其应用减 少了连接导线的量和重量，简化了布线，减少 了电气节点的数量和导线的用量，增加了信息 传送的可靠性，使布线简单、设计简化、成本 降低、可靠性和可维护性提高，实现了信息共 享，提高了汽车性能，满足了现代汽车电子设 备的功能要求。
汽车车载网络技术-第二章-车载网络基础知识
第三节 常用基本术语
7.报文及帧 帧有两种不同的帧格式:具有11位识别符的帧称为标准帧,具有29位识别符 的帧称为扩展帧。帧按照携带的信息类型可分为以下4种帧格式: (1)数据帧 数据帧携带数据,将数据从发送器传输到接收器。 (2)远程帧 远程帧由总线单元发送,用于请求发送具有相同识别符的数据 帧。 (3)过载帧 过载帧用于在先行和后续的数据帧(或远程帧)之间提供一附 加的延时。 (4)错误帧 任何单元检测到总线错误,就发出错误帧。
三、现场总线的几种常见类型
1.FF FF的体系结构参照ISO/OSI参考模型的第1、2、7层协议,即物理层、数据链路 层和应用层。另外增加了用户层。FF分为低速H1总线和高速H2总线两种。 2.Profibus Profibus有3种类型,即分散化的外围设备(Profibus-DP)、现场总线报文规范 (Profibus-FMS)和过程自动化(Profibus-PA)。 3.LonWorks 采用的LonTalk协议被封装在Neuron芯片中,内含3个8位微处理器,分别用于负 责媒体访问控制、网络处理和应用处理。通常将局部操作网络及其技术统称为 LonWorks技术。
二、通信协议标准
2.车载网络协议标准 (1)A类总线协议标准 面向传感器和执行器控制的低速网络,数据传输 速率通常只有1~10kbit/s。网络协议种类主要有LIN、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)和CCP等 (2)B类总线协议标准 面向独立电控单元之间数据共享的中速网络,传输 速率一般为10~100kbit/s。主要应用于车辆电子信息中心、故障诊断、SRS 和组合仪表等,以减少冗余的传感器和其他电子部件 (3)C类总线协议标准 面向高速、实时闭环控制的多路传输,最高传输速 率可达1Mbit/s,主要用于发动机、ABS/ASR、悬架等控制。 (4)D类总线协议标准 D类网络称为智能数据总线(IDB),主要面向信息和 多媒体系统等。D类网络协议的速率为250kbit/s~400Mbit/s。
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车载网络的基本概念
1 计算机网络 把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统通过通信设 备和线路连接起来，在功能完善的软件和协议的管理下进行信息 交换，实现资源共享、互操作和协同工作的系统操作计算机网络。 总体来看，计算机网络是具有资源共享和通信功能的计算机系统 的集合体。随着计算机科学技术和计算机应用的发展，资源共享 和网络通信的含义也在不断丰富，如资源共享由数据资源共享、 存储系统共享，发展到分布计算以及协同工作。而计算机网络中 的“计算机”的概念也不再像以往那样突出。网络的终端有很多 并非是传统概念上的计算机或终端设备，可能是一个控制模块， 或是一个智能传感器。
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按网络拓扑结构分类 计算机网络的拓扑结构，即是指网上计算机或设备与传输媒介形成的节点与线 的物理构成模式。计算机网络的拓扑结构主要有：星型结构、总线型结构、环 型结构和树型结构，
车载网络的基本概念
按网络拓扑结构分类 计算机网络的拓扑结构，即是指网上计算机或设备与传输媒介形成的节点与线 的物理构成模式。计算机网络的拓扑结构主要有：星型结构、总线型结构、环 型结构和树型结构，
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按网络地理覆盖范围划分，可分为局域网、城域网和广域网三种。 ①局域网 局域网是由一系列用户终端和具有信息处理与交换功能的节点及节点间的传输 线路组成，限制在有限的距离之内，实现各计算机间的数据通信，具有较高的 网络传输速率。局域网范围一般不超过10km，往往局限于企事业单位内。局 域网具有组建灵活，成本低廉，运行可靠，速度快等优点。车载网络是多个局 域网络的互联结构。 ②城域网 也称都市网，它的覆盖范围一般是一个城市，它是在局域网不断普及，网络产 品增加，应用领域拓展等情况下兴起的。它是将一个城市范围的局域网互联起 来，以得到更高的数据传输速率。 ③广域网 覆盖范围广阔，又称远程网。广域网覆盖的地理范围可以是一个城市地区、一 个省、一个国家。最大的是Internet。广域网的传输速率低。
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汽车总线的分类 2. B类总线： 面向独立控制模块间信息共享的中速网络，位速一般在10~125 KB/S之间，主要应用于车身电子的舒适型模块和显示仪表等设备 中。 B类总线中以CAN（Controller Area Network 控制器局域网络）最 为著名。CAN网络最初是BOSCH公司为欧洲汽车市场所开发的, 只用于汽车内部测量和执行部件间的数据通讯,逐渐的发展完善技 术和功能,1993年ISO正式颁布了道路交通运输工具一数字信息交 换一高速通讯控制器局域网(CAN)国际标准(ISO11898-1)，近几年 低速容错CAN的标准ISO 11519-2 也开始在欧洲的一些车型中得到 广泛的应用。
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汽车总线的分类 3. C类总线： 面向闭环实时控制的多路传输高速网络，位速率多在 125KB/S ~ 1MB/S 之间。C类总线主要用于车上动力系统中 对通讯的实时性要求比较高的场合，主要服务于动力传递系 统。 在欧洲，汽车厂商大多使用“高速CAN”作为C类总线，它实 际上就是ISO 11898-1 中位速率高于125KB/S的那部分标准。 美国则在卡车极其拖车、客车、建筑机械和农业动力设备中 大量使用专门的通讯协议 SAEJ1939。车载网络的基本概念 Nhomakorabea
随着汽车技术的不断发展，汽车上采用的计算机数量 越来越多，多个处理器之间相互连接、协调工作并共 享信息构成了汽车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，并使用网关服务 器来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 大量的计算机专用术语，如网络、总线、通信协议、 网关、节点、多路传输等等。所以有必要在这里简单 介绍以下这些基本概念。
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汽车车载网络的组成：主要由控制单元（节点）、数据总线、网络、通信协 议、节点、网关等组成。 通讯协议：计算机与计算机之间的通信离不开通信协议，通信协议实际 上是一组规定和约定的集合。两台计算机在通信时必须约定好通信做什 么，是进行文件传输，还是发送电子邮件；怎样通信（信息代码规则）， 什么时间通信等。通信双方要遵从相互可以接受的协议（相同或兼容的 协议）才能进行通信，如目前因特网上使用的TCP/IP协议等，任何计算 机连入网络后只要运行TCP/IP协议，就可访问因特网。 计算机网络的协议主要由语义、语法和交换规则三部分组成，即协议三 要素： （1）语法 确定通信双方通信时数据报文的格式 （2）语义 确定通信双方的通信内容 （3）时序规则 指出通信双方信息交互的顺序，对事件实现顺序的详细说明， 指出事件的顺序以及速度匹配。
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汽车总线的分类 5. E类网络协议 除了以上所说的A、B、C、D四类网络外，还有一类网络主 要是面向乘员的安全系统，称之为E类网络，主要应用于车 辆被动安全领域。 在E类网络的应用场合中可能存在两条或多条总线。
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汽车车载网络的组成：主要由控制单元（节点）、数据总线、网络、通信协议、节点、 网关等组成。 网关 (Gateway)：又称网间连接器、协议转换器，是一种充当转换重任的计算机系 统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的 两种系统之间，网关是一个翻译器，主要任务是使两个速度不同系统之间能进行 信息交换。 (1)识别和改变不同总线网络的信号和速率：由于不同区域车载网络的速率和识别代号 不同，一个信号要从一个总线进入到另一个总线区域，必须把它的识别信号和速 率进行改变，能够让另一个数据总线系统接受，这个任务由网关(Gateway)来完成。 图2-6中，通过网关将5个系统联成网络，由于电压和电阻配臵不同，所以在CAN 动力数据总线和CAN舒适/信息数据总线之间无法进行藕合连接。 (2)改变信息优先级：如车辆发生相撞事故，安全气囊控制单元会发出负加速度传感器 的信号，这个信号的优先级在动力系统总线中是非常高的，但转到舒适系统车载 网络后，网关调低了它的优先级，因为它在舒适系统中其功能只是打开车门和灯。 (3)网关可作为诊断接口：根据车辆的不同，网关可能安装在组合仪表内、车上供电控 制单元内或在自己的网关控制单元内。由于通过CAN数据总线的所有信息都供网 关使用，所以网关也用作诊断接口。
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汽车总线的分类 4. D类总线： 面向多媒体设备、导航系统等高速数据流传输的高性能网络， 位速率一般在 2MB/S 以上，主要用于CD等播放机和液晶显 示设备。 D类总线近期才被采纳入SAE对总线的分类范畴之中。其带 宽范畴相当大，用到的传输介质也有好几种。其又被分为低 速（IDB-C为代表）、高速（IDB-M为代表）和无线 （Bluetooth 蓝牙为代表）三大范畴。
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随着汽车技术的不断发展，汽车上采用的计算机数量 越来越多，多个处理器之间相互连接、协调工作并共 享信息构成了汽车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，并使用网关服务 器来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 大量的计算机专用术语，如网络、总线、通信协议、 网关、节点、多路传输等等。所以有必要在这里简单 介绍以下这些基本概念。
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汽车总线的分类 美国汽车工程师协会（SAE）根据速率的不同，将汽车网络 划分为A、B、C、D四类。 1. A类总线： 面向传感器或执行器管理的低速网络，它的位传输速率通常 小于 10KB/S。 A类总线以LIN（Local Interconnect Network 本地互联网） 规范最有前途。其由摩托罗拉（Motorola）与奥迪（Audi） 等知名企业联手推出的一种新型低成本的开放式串行通讯协 议，主要用于车内分布式电控系统，尤其是面向智能传感器 或执行器的数字化通讯场合。
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汽车车载网络的组成：主要由控制单元（节点）、数据总线、网络、通信协 议、节点、网关等组成。 控制单元(ECU)：也称为节点，简单的如温度传感器和压力传感器，控 制单元是检测信号或进行信号处理的电子装臵。 数据总线：汽车上的电子系统彼此依赖日见密切，于是它们之间的信息 交流也就更加迫切了。为了传输这些信息，人们使用一种称为“数据总 线”的交流载体。同时还需要对这些信息交流进行管理。属于“安全” 范畴的信息具有优先权。通过总线传输的每一帧或信息都按照某种标准 编成码。这些数据分别为传感器测量到的数值、故障信息以及计算机运 行状态信息(正常或故障模式下的运行)。 数据总线是控制单元间运行数据传递的通道，即所谓的信息“高速公 路”。如果一个控制单元可以通过总线发送数据，又可以从总线接收数 据，则这样的数据总线就称之双向数据总线。汽车上的数据总线实际是 一条导线或两条导线或者是光导纤维。高速数据总线及网络容易产生电 磁干扰，这种干扰会导致数据传输出错。
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汽车车载网络 通讯协议——就是数据在总线上的传输规则。事实上通讯协议的种类有 很多种，比如说：1、在一个简单的通讯协议中，模块或是计算机中不分 主从，根据规定的优先原则，进行相互之间的信息传递，并且都知道应 该接受什么信息。 2、一个模块或是计算机是主机，则其它的为丛属模块 根据优先原则，由主模块或是计算机来决定信息的传递规则。3、各个计 算机或是模块之间是平等的关系，所有的信息都包含在数据总线中，各 个模块或是计算机根据自己的需要进行数据的接收和发送，但是这一规 则下的传输速度最慢，效率最低，很少采用。 4、在通讯协议之中有一个 仲裁系统，按照每条信息的数字拼法为各数据传输设定优先规则。 总线速度——在形容数据的传输速度时经常用到“比特率”，比特率是 每秒千字节（KB/sec)。既然谈到了总线速度，顺便说一下理论上是速度 越快越好，但是速度越快越容易产生电磁干扰，这种电磁干扰会导致数 据在传输的过程当中出错。
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