1-车载网络-汽车电子控制单元[38页]
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车载网络系统(汽车电子控制技术)
（6）仲裁 只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文， 具有较高优先权报文的单元可以获得总线访问权，如果2个 或2个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有总线访问 冲突。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失，当具有相同 识别符的数据帧和远程帧同时初始化时，数据帧优先于远程 帧。仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的 总线电平进行比较，如果电平相同，则这个单元可以继续发 送；如果发送的是一“隐性”电平而监视的是一“显性”电 平，单元失去了仲裁，必须退出发送状态。 （7）错误检测 为了获得最安全的数据发送，CAN 的每一 个节点均采取了强有力的措施以便于错误检测、错误标定及 错误自检。错误检测的机制具有检测到所有的全局错误，检 测到发送器所有的局部错误，检测到报文里多达5个任意分 布的错误，检测到报文里长度低于15（位）的突发性错误， 检测到报文里任一奇数个的错误等属性。任何检测到错误的 节点会标志出损坏的报文，此报文会失效并将自动地开始重 新传送。 （8）故障界定 CAN 节点能够把永久故障和短暂扰动区别 开来，故障的节点会被关闭。
（7）传输协议具有三要素，分别规定了通信信息帧的格式， 通信信息帧的数据和控制信息，确定事件传输的顺序以及速 度匹配；并且还具有差错监测和纠正、分块和重装、排序、 流量控制功能得功能。
（8）传输仲裁是指当出现数个使用者同时申请利用总线发 送信息时，传输仲裁是用于避免发生数据冲突的机构。仲裁 可保证信息按其重要程度来发送。
20 K LIN协会
2～ 25 M
TIT公司
10.1.2 车载网络基础知识
（1）局域网是指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250m范围内。
汽车电子控制系统由那些部分组成
汽车电子控制系统主要由传感器，汽车电子控制系统主要由传感器，控制单元控制单元和执行器三部分组成。
根据控制功能不同，汽车电子控制系统可为动力性，汽车电子控制系统可为动力性，经济与排放经济与排放性，安全性，舒适性，操纵性，通过性和信息控制系统七种类型。
根据汽车总体结构，汽车电子控制系统可分为发动机电子控制系统，底盘电子控制系统，车身电子控制系统和综合控制系统四大类。
（1）汽车发动机电子控制系统。
它主要包括；电子控制发动机燃油喷射系统（EFI ）,空燃比反馈控制系统（AFC ）,怠速控制系统（ISC ）,断油控制系统，燃油蒸汽回收控制系统，排气再循环控制系统，加速踏板控制系统（EAP ），微机控制点火系统（MCI ），发动机爆震控制系统（EDC ），进气控制系统，进气控制系统，增压控制系统和汽增压控制系统和汽车巡航控制系统（CCS ）第二代车载故障诊断系统（OBD-11）等。
（2）汽车底盘电子控制系统。
它主要包括；电子控制自动变速系统（ECT ），防抱死控制系统（ABS ），电子控制制动力分配系统制制动力分配系统（（EBD ），电子控制制动辅助系统（EBA ），动态稳定控制系统（DSC ），驱动防滑控制系统（ASR ），电子控制动力转向系统（EPS ），电子控制悬架系统（ECS ），轮胎气压控制系统（TPC ），等。
（3）汽车车身电子控制系统。
它主要包括；辅助防护安全气nan 系统（SRS ），安全带张紧控制系统（STTS ），车辆保安系统（VESS ），中央门锁控制系统（CLCS ），前照灯控制与清洗系统（HAW ），刮水器与清洗器控制系统（WWCS ），座椅调节系统（SAMS ）。
（4）汽车综合控制系统。
它主要包括；维修周期显示系统（LSID ），液面与磨损监控系统液面与磨损监控系统（（FWMS ），车载计算机（OBC ），车载电话（CPH ），交通控制与通信系统（TCIS ），信息显示系统（IDS ），控制器区域网络系统（CAN ），自动空调系统（ACS ），雷达车距控制系统，倒车防撞报警系统（PWS ），等。
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。
汽车网络分布图
图1-8 翼片式(L型) l一空气滤清器；2一测量叶片； 3一进气总管；4一缓冲叶片；
5一电位计；6一ECU
30
汽车电子控制技术
图1-9卡门涡流式(LD)型 l一空气滤清器；2一ECU；3、6一超声波传 感器；4一进气总管；5一节气门；7一涡流 发生体
图1-10 热线式(LH型) 1 一空气滤清器； 2一热线；3一节气门； 4 一进气总管； 5一热线式空气流量计； 6一 ECU
汽车电子控制技术
一.现代汽车的网络化
信息娱乐及媒体系统 安全舒适 / 便利系统 动力传动系统
图 l一 1
车载网络结构
1
汽车电子控制技术
二.当今汽车电子控制的关键技术 1、线控技术(control -by-wire)
图1-2 线性控制转向系统
2
汽车电子控制技术
2. 车载网络技术 一般来说，汽车通信网络可以划分为四个不同的领域，每个领域都 有其独特的要求。现有的主流汽车总线协议都无法适应所有的要求： (1) 信息娱乐系统 (2) 高安全的线控系统（X-By-Wire） (3) 车身控制系统 (4) 低端控制系统
图1—69 燃油箱燃油液面传 感器 1-燃油箱；2-电动燃油泵；3燃油箱燃油液面传感器； 4-浮子
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汽车电子控制技术
图 1—70
器结构
燃油箱燃油液面传感
1 一插头； 2 一滑动触头弹簧； 3 一触头铆接点；4一电阻底板；5 一定位销；6一双触头； 7一浮子
杠杆；8一浮子；9一燃油箱底板
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汽车电子控制技术
25
汽车电子控制技术
2. 信息娱乐系统中的控制单元的位置 图2-25所示，为信息娱乐系统控制单元的组成及其位置。
汽车车载网络技术
图5-24 MOST电控单元之间的连接 24
第三节 蓝 牙 技 术
一、 蓝牙技术简介 二、蓝牙技术的特点 三、蓝牙技术在车载免提系统中的应用
一、 蓝牙技术简介
蓝牙技术(BluetoothTM)是一种无线通信新技术，其 目的是实现最高数据传输速率为1Mbit/s、最大传输距 离为10m的无线通信。
3. MOST数据的类型
在MOST网络中，传输的信息有同步数据、异步 数据和控制数据3种类型，分别由一个信息帧的同步 数据场、异步数据场和控制数据场传送，如图所示。
图5-17 MOST数据组成
二、 MOST的结构和控制原理
1. MOST的基本结构 2. MOST总线工作状态 3. MOST控制原理 4. MOST总线的诊断功能
NRZ编码协议
8
第二节 MOST总线
一、 MOST总线的特点和类型 二、 MOST的结构和控制原理 三、 MOST在汽车上的应用
一、 MOST总线的特点和类型
1. MOST的含义 2. MOST的特点 3. MOST数据的类型 4.基本概念
1. MOST的含义
多 媒 体 定 向 系 统 传 输 (Media Oriented Systems Transport，MOST)为车辆中使用的一种多媒体应用通 信技术。MOST利用一根光纤，最多可以同时传送15 个频道的CD质量的非压缩音频数据。在一个局域网上 ，最多可连接64个节点。
图5-28 诊断接口
二、诊断条件
表5-4 诊断插接器端子功能说明
三、诊断总线的地址格式扩展
表5-5 诊断总线的诊断条件
第五节 汽车光纤技术
一、光纤的类型和特点 二、光纤多路传输的组成与应用 三、光源光学星形网络的检测
第二章(lin总线)常用车载网络信息传输系统
43 2012-3-28
2.2.3 LIN的结构与协议
5．进入传输介质
LIN电控单元进入传输介质有随机方式和异步方式两种，这表 明这种进入可以根据需要和执行本地命令而随时进行。LIN节 点不可能根据本地命令进入LIN网络。为了能够达成连接，它 们必须事先获得LIN主节点的邀请，而这是需要通过一个中介 的。
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18
2.2.2 LIN的应用
例：车门模块—方案二
控制信号包括：门锁开关控制(控制四个车门门锁)，玻璃升 降锁止控制(控制四个车窗玻璃的升降是否被允许)，玻璃升 降控制(控制四个车窗玻璃的升降)，后视镜控制(控制左右后 视镜的左右和上下旋转运动)。 信号类型为：开关信号和测量信号。
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2.2.2 LIN的应用
例：车门模块—方案二
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2.2.2 LIN的应用
例：车门模块—方案二
左前门节点——控制左前门车门门锁、车窗玻璃升降器、电动后 视镜的动作，同时也可控制其它三个车门的门锁、车窗玻璃升降 器和右前门电动后视镜的动作，同时监测车门门锁的状态。主机 节点位于左前门内侧，各从机节点位于相应器件附近。
各节点LIN协议标识符表
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2.2.3 LIN的结构与协议
3．帧结构——举例：某车CAN-LIN车身网络协议制定
车灯节点（LIN） 数据场
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2.2.3 LIN的结构与协议
4．传输模式
在LIN bus 总线上发送的信息，有长度可选的固定格式。每 个报文帧都包含2、4或8字节的数据（数据场）以及3字节的 控制和安全信息（同步场、ID场、校验场）。LIN bus 总线 的通讯由单主机控制。每个报文帧都以一个间隔信号（同步间 隔）开始，接着是一个同步场和一个标识符场（ID 场）这些 都由主机任务发送。从机的任务则是发回数据场和校验场。见 下页图。 通过主机控制单元中的从机任务，数据可以被主机控制单元发 送到任何从机控制单元。主机通过相应的报文ID可以触发从 机—从机通信。
2.2.3 LIN的结构与协议
5．进入传输介质
LIN电控单元进入传输介质有随机方式和异步方式两种，这表 明这种进入可以根据需要和执行本地命令而随时进行。LIN节 点不可能根据本地命令进入LIN网络。为了能够达成连接，它 们必须事先获得LIN主节点的邀请，而这是需要通过一个中介 的。
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2.2.2 LIN的应用
例：车门模块—方案二
控制信号包括：门锁开关控制(控制四个车门门锁)，玻璃升 降锁止控制(控制四个车窗玻璃的升降是否被允许)，玻璃升 降控制(控制四个车窗玻璃的升降)，后视镜控制(控制左右后 视镜的左右和上下旋转运动)。 信号类型为：开关信号和测量信号。
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2.2.2 LIN的应用
例：车门模块—方案二
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2.2.2 LIN的应用
例：车门模块—方案二
左前门节点——控制左前门车门门锁、车窗玻璃升降器、电动后 视镜的动作，同时也可控制其它三个车门的门锁、车窗玻璃升降 器和右前门电动后视镜的动作，同时监测车门门锁的状态。主机 节点位于左前门内侧，各从机节点位于相应器件附近。
各节点LIN协议标识符表
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2.2.3 LIN的结构与协议
3．帧结构——举例：某车CAN-LIN车身网络协议制定
车灯节点（LIN） 数据场
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2.2.3 LIN的结构与协议
4．传输模式
在LIN bus 总线上发送的信息，有长度可选的固定格式。每 个报文帧都包含2、4或8字节的数据（数据场）以及3字节的 控制和安全信息（同步场、ID场、校验场）。LIN bus 总线 的通讯由单主机控制。每个报文帧都以一个间隔信号（同步间 隔）开始，接着是一个同步场和一个标识符场（ID 场）这些 都由主机任务发送。从机的任务则是发回数据场和校验场。见 下页图。 通过主机控制单元中的从机任务，数据可以被主机控制单元发 送到任何从机控制单元。主机通过相应的报文ID可以触发从 机—从机通信。
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
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。
新能源汽车电气技术教学课件-新能源汽车车载网络系统的认知
四、新能源汽车车载网络的要求
1.多媒体娱乐及信息系统 这个领域的数据传输要求相对来说较高，不仅在通信的速率上，而且还要具备高带宽或者是高 速无线传输的能力。 2.拥有更加安全稳定的线控系统 由于这个系统在制动和导航系统上所涉及的安全性很高，因此在数据交换中对传输的实时性、 可靠性、容错性有着更高的技术要求。 3.车身系统的控制 就此领域而言，已经拥有近三十年的技术积累和广泛的商业应用，技术环境相对成熟。其中包 括了传统的车身控制系统和电传辅助控制系统。 4.支线端控制系统 这个系统主要是一些简单的电子控制单元，比如说对随动大灯、电动天窗及后视镜的控制和对 载有智能传感器车门的控制等。对LIN技术的广泛应用是当下各家车企的主流方向。
CAN总线通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据 的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等。CAN协议的 一个最大特点是废除了传统的节点地址编码，而对通信数据块进行编码。采用这种方 法可使网络内的节点个数在理论上不受限制，但在实际应用中，节点数目受网络硬件 的电气特性所限制。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据 通信的可靠性。
三、新能源汽车车载网络分类
B类：属于中速的网络。所面向的多数是独立模块，在模块间完成对数 据的共享作用，速率一般处与10-100kbps之间。一般运用于车辆的信息控制 中心，作用是诊断车辆所产生的各类故障，如：仪表盘故障指示灯的告警功 能，各类安全气囊和自动空调系统的自检等。这类网络系统的标准主要包括 控制器、各类处理器（ECU、TCU、BMS等模块）、局域网协议三个方面。在 故障诊断和容错性能方面，控制器局域网具有显著的优势，对汽车内部的电 子系统可靠性、实时性有着较高的要求，并在将来的一段时间内占据着无法 替代的地位。
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。
信息娱乐系统与车载网络-车载网络系统
第六节 车载网络系统
二、Lin总线
1、Lin总线主要组成部件及其功能 （2）LIN 从机控制单元
➢ 依靠从主机得到的头部信息来接收、传输或者忽略数据 ➢ 可以通过唤醒信号唤醒主机 ➢ 在接收数据时检查校验和 ➢ 在发送数据时生成校验和 ➢ 同步于主机的同步字节 ➢ 只有根据主机的需求才可以与其它从机进行数据交换 （3）传输导线——信息传递的载体
4、结合实车人为模拟CAN总线各种故障，然后通过示波器观察其故障波形 和正常波形有差异。记录对比各种故障情况下的波形，讨论总结CAN总线可 能出现的故障现象和对应诊断分析思路（参照课本内容）。
第六节 车载网络系统
二、Lin总线
Lin总线是一种以单线传输信息的主、从结构的总线系统，传输速 率为20Kbps。Lin从用户不能进行直接诊断，必须通过Lin总线主控单 元进行间接诊断。
第六节 车载网络系统
一、CAN总线
CAN-Bus是Controller Area Network的缩写，称为控制单元的局域网， 它是车用控制单元传输信息的一种传送形式。车上的布线空间有限，CANBus系统的控制单元连接方式采用铜缆串行方式。由于控制器采用串行合用方 式，因此不同控制器之间的信息传送方式是广播式传输。也就是说每个控制单 元不指定接收者，把所有的信息都往外发送；由接收控制器自主选择是否需要 接收这些信息。 1、CAN总线结构组成
一、CAN总线
3、CAN总线常见故障现象与诊断分析 CAN总线系统出现故障时，对于高速CAN（500Kb）整个系统所有控
制单元都无法到达。判断总线故障最有效的办法就是通过示波器来测量相 关总线的波形，然后通过波形来分析故障原因是什么。如果没有示波器也 可以用万用表来测量其通断和短路，同时结合依次断开CAN总线控制单元 来确定故障原因。
汽车车载网络系统数据分析与检测
第1期2020［38］汽车车载网络系统数据分析与检测程 阳（襄阳汽车职业技术学院，湖北襄阳 441021）如今科技快速发展的阶段，网络技术的不断发展，使得汽车技术发生了巨大的变化。
车载网络系统作为一种汽车技术，也是最表汽车科技代表性的技术。
信息技术的不断更新。
促进了汽车技术的更快发展。
为了进一步满足人们对汽车的各种需要，有必要对汽车车载网络进行实时化监控。
除了能够达到数据共享之外，还能够减少错综复杂的数据线。
因此，为了使汽车中的电子系统能够更好的工作而不占用更多空间，必须对其设计加大改进和优化的力度，以促进车载网络系统的成熟化发展。
1车载网络的定义车载网络就是利用网络系统将智能设备进行连接，通过相关传感器的信号进行信息传输。
车载网络属于控制器局域网。
同时，为了能够进一步实现数据与数据之间的快速交换，研究者开发了一种数据通信仪器，这种仪器可以实现数据的快速转换。
在汽车的车载数据和信息之间组成的车载网络系统称为CAN-BUS 总线。
车载网络数据总线通过各种系统的传输数据，从而使每个控制单元形成一个整体，再将所有信息进行分析和传输。
控制单元的数量和互连信息的数量随着数量的增加而增加，这样可以使信息传输的速率提高。
2车载网络数据总线的组成与结构2.1车载网络控制器车载网络控制器可以对每个控制单元的数据进行接收，并对数据进行智能分析，之后发送到车载网络收发器中，与此同时，车载网络收发器所传送的数据通过车载网络控制器进行接收，并将这些数据进行分析处理，再传输到控制单元，由此可见这一数据传输过程是可逆的。
2.2车载网络收发器车载网络收发器的作用是将所发送的数据信息转化为电信号，在此过程中，将电信号发送到所对应的传输路线里。
2.3数据传输终端数据传输终端的主要功能取决于装置中的一个电阻器，其目的是阻止系统数据在传输终端中出现方向传输的现象，如果这样，数据的传输会受到严重影响。
3车载网络系统在汽车当中的检测手段很多时候，车辆网络中不可避免的会出现问题，虽然不足以威胁汽车网络的正常运行，但是这些小毛病很多，例如线路的线结不紧，线路磨损时间过长等。
车载网络系统基础知识 教学PPT课件
● （2）同轴电缆 同轴电缆的基本结构如图所示。像双绞线 一样，同轴电缆也是由两个导体组成，但其结构不同。
● （3）光纤 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，特别在一些要 求传输速度高的车上网络（如车上信息与多媒体网络）上 有很好的应用前景。
塑料光缆 1—光纤芯 2—外壳 3—包装层
● 4）电控单元并不是仅仅与负载设备简单地连接，更多的是与外围设备及其 他电控单元进行信息交流
图1-2 汽车电控系统的发展 a）中央电脑集中控制 b）多电脑分散控制 c）网络控制
（1）数据传输总线
所谓数据传输总 线，就是指在一 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 高系统整体效率， 充分利用有限的 资源。
1986年12月欧洲车采用LAN
VNP开发CCD开发 北美北美
1987年12月日本车采用LAN
表1-3 几种车载网络的开发年份、采用厂家与发表年份
MOST开发CCD开发 VAN开发
美国车采用
1991 1992 1994 1995～
CAN开发
DDBDDB Octical 开发
J1850VAN
欧洲车采用 日本车采用 SAE认可ISO标准
TIT计算机技术公司
TTCAN（Time Triggered 重视安全、按用途分类的控制用LAN协议时间
CAN）
同步的CAN
Byteflight
重视安全、按用途分类的控制用LAN协议通用 时分多路复用（FTDMA）
FlexRay
重视安全、按用途分类的控制用LAN协议
1Mbit/s 10Mbit/s 5Mbit/s
● 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
车载网络技术
所 不 同 。为 方便研 究 和设计 应用 ， 国汽 车工程 师 协 美
满 足 系统 要 求 ， 并
兰厂］ 且 与 传 统 的 系 统 Ｉ］ ｆ Ｉ 厂
设计 相 比 ， 身 线 车 束 大 大减 少 ， 计 设
Ｉｆ ＣＮ Ｉ ｌＡ
更为 简单方 便 。
当 大 量 共 享 ｒ ＝ ＿ 数 据 需 要 在 车 辆 各 智 能 模 块 问 进
的 网络 分类 仅仅 是 功能 上 的分类 ： Ａ类 网面 向低 水平
的传 感 器／ 行 器 控 制 ； 执 Ｂ类 网侧 重 于 参 数共 享 ； Ｃ类 网面 向实 时控 制 。３类 网络 的功 能 均 向下涵 盖 ， ： 即 Ｂ
在 众 多 的车 载 网 络标 准 中 ，Ａ 以 其 良好 的运 行 特 ＣＮ
率要 求 极 低 ， 速 低
Ａ 类 网 就 能 充 分
图 ｌ 汽车防盗 系统 Ａ类网络
长足 的进步 ，采用 网络 化设 计 已成为 一种 必然趋 势 。
为推动 网络技 术在 汽车 上 的广泛 应用 ， 改善 汽车 各 方 面性 能 ， 缩短 同国外 汽 车技 术 的差距 ， 纯依 靠 技 术 单 引进不 利于 长期发 展 ， 消化 、 收 、 吸 研究 和 开发我 国 自 己的车 载网络 和应用 系统 已势在必 行 。 车载 网络 的种类 目前 存 在 的多种 车载 网络标 准 ， 侧 重 的功能 有 其
的是 ， 近年来 ， 在一 些大 公 司新 开 发 的车型 中 ， 步采 逐
常 时没 有 信 号 ， 所
以 对 数 据 传 输 速
用 了诸 如 电喷系统 、 自动变 速系 统 、 防抱死 制动 系统 、 安 全气囊 系 统 、 星定位 系统 等先 进 电子 系统 。特别 卫 是 进入 ２ 世 纪后 ，我 国轿 车电子 技术 的发 展 已有 了 １
满 足 系统 要 求 ， 并
兰厂］ 且 与 传 统 的 系 统 Ｉ］ ｆ Ｉ 厂
设计 相 比 ， 身 线 车 束 大 大减 少 ， 计 设
Ｉｆ ＣＮ Ｉ ｌＡ
更为 简单方 便 。
当 大 量 共 享 ｒ ＝ ＿ 数 据 需 要 在 车 辆 各 智 能 模 块 问 进
的 网络 分类 仅仅 是 功能 上 的分类 ： Ａ类 网面 向低 水平
的传 感 器／ 行 器 控 制 ； 执 Ｂ类 网侧 重 于 参 数共 享 ； Ｃ类 网面 向实 时控 制 。３类 网络 的功 能 均 向下涵 盖 ， ： 即 Ｂ
在 众 多 的车 载 网 络标 准 中 ，Ａ 以 其 良好 的运 行 特 ＣＮ
率要 求 极 低 ， 速 低
Ａ 类 网 就 能 充 分
图 ｌ 汽车防盗 系统 Ａ类网络
长足 的进步 ，采用 网络 化设 计 已成为 一种 必然趋 势 。
为推动 网络技 术在 汽车 上 的广泛 应用 ， 改善 汽车 各 方 面性 能 ， 缩短 同国外 汽 车技 术 的差距 ， 纯依 靠 技 术 单 引进不 利于 长期发 展 ， 消化 、 收 、 吸 研究 和 开发我 国 自 己的车 载网络 和应用 系统 已势在必 行 。 车载 网络 的种类 目前 存 在 的多种 车载 网络标 准 ， 侧 重 的功能 有 其
的是 ， 近年来 ， 在一 些大 公 司新 开 发 的车型 中 ， 步采 逐
常 时没 有 信 号 ， 所
以 对 数 据 传 输 速
用 了诸 如 电喷系统 、 自动变 速系 统 、 防抱死 制动 系统 、 安 全气囊 系 统 、 星定位 系统 等先 进 电子 系统 。特别 卫 是 进入 ２ 世 纪后 ，我 国轿 车电子 技术 的发 展 已有 了 １
ECUElectronicControlUnit电子控制单元
ECU Electronic Control Unit 电子控制单元电控单元是电子控制单元(ECU)的简称。
电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。
电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。
ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。
从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。
它和普通的单片机一样,由微处理器（CPU）、存储器（ROM、、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。
ECU的电压工作范围一般在6.5-16V（内部关键处有稳压装置）、工作电流在0.015-0.1A、工作温度在零下40-80度。
能承受1000Hz以下的振动，因此ECU损坏的概率非常小，在ECU中CPU是核心部分，它具有运算与控制的功能，发动机在运行时，它采集各传感器的信号，进行运算，并将运算的结果转变为控制信号，控制被控对象的工作。
它还实行对存储器（ROM、、RAM）、输入/输出接口（I/O）和其它外部电路的控制；存储器ROM中存放的程序是经过精确计算和大量实验取的数据为基础，这个固有程序在发动机工作时，不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算。
把比较和计算的结果控制发动机的点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数的控制。
它还有故障自诊断和保护功能，当系统产生故障时，它还能在RAM中自动记录故障代码并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维持发动机的运转，使汽车能开到修理厂。
正常情况下，RAM也会不停地记录你行驶中的数据，成为ECU的学习程序，为适应你的驾驶习惯提供最佳的控制状态，这个程序也叫自适应程序。
但由于是存储于RAM中，就象错误码一样，一但去掉电瓶而失去供电，所有的数据就会丢失。
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须安装OBD-II。 OBD-II法规的OBD系统的故障灯上多显示为Service Engine Soon和Check Engine，也常常使用一个发动机形状的灯中间显示 Check字样来表示Check Engine
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OBD-Ⅱ系统
数据连接口
每一台具有OBD功能的车上都有一个数据连接口(Data Link Connector)，缩 写为DLC
①采用标准的OBD-Ⅱ16端子数据通信连接器（DLC）
01/2015
页数: 24
OBD-Ⅱ系统
DLC 的位置
01/2015
页数: 25
OBD-Ⅱ系统
统一的故障码编制方法及含 义，使得故障码的识别和分 析更快速。
故障码类型 0-----SAE通用故障码 1-----制造厂规定故障码
故障系统 P-----动力系统 B-----车身 C-----底盘 U------网络通讯
车载网络—汽车电子控制单元
01/2015
页数: 1
汽车电子技术的发展：
第1阶段：20世纪60年代至70年代 侧重于开发单独性的电子零部件， 以改善单个机械部件的性能。
第2阶段：20世纪70年代至90年代 侧重于开发独立的控制系统
第3阶段：20世纪90年代至今 广泛应用计算机网络与信息技术
01/2015
页数: 5
模拟量输入通道组成
01/2015
页数: 6
电平转换 及光电隔 离电路
01/2015
数字量输入
页数: 7
模拟量输出
01/2015
页数: 8
数字量输出
控制喷油器的输出电路
01/2015
电磁阀控制电路
页数: 9
01/2015
三相步进电机的控制示意图
页数: 10
01/2015
玛瑞利单点电脑内部电路框图
2001/100/EC
作用：
1. 检测到排放相关故障时，OBD 系统用仪表板上的 MIL 灯给驾驶员 报警
2. 故障车可以及时得到修理，减少车辆排放 3. OBD 系统储存有识别故障件、故障系统和故障原因的重要信息，
有助于技师迅速诊断，对症修理，可以降低车主维修成本，并在 第一时间使车辆得到正确维修
01/2015
页数: 21
故障指示灯(MIL)
• MIL，即Malfunction Indicator Lamp • EOBD要求使用一个在ISO 2575(1)定义的符号作为MIL。我国采
用了EOBD的规定。
01/2015
页数: 22
故障指示灯(MIL)
• MIL，即Malfunction Indicator Lamp • 1990年修订的《清洁空气法》 要求自1996年开始，在美国销售的车辆上必
01/2015
页数: 28
汽车自诊断系统对故障的确认方法 ①值域判定法 ② 时域判定法 ③功能判定法 ④逻辑判定法
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页数: 29
OBD-Ⅱ系统
• OBD系统的主要诊断功能 • 综合部件监测 • 氧传感器诊断 • 催化转化器诊断 • 燃油蒸发脱附装置流量诊断 • 失火诊断 • 废气再循环压力诊断 • 电子节气门 • CAN数据总线数据诊断 • 二次空气流量诊断 • 进气压力限值诊断
页数: 11
MC68HC11F1 结构框图
01/2015
页数: 12
01/2015
MC68HC11F1 68-Pin PLCC封装图
页数: 13
01/2015
点火电路原理图
页数: 14
01/2015
喷油控制电路原理图
页数: 15
01/2015
怠速控制电路原理图
页数: 16
01/2015
电源部分工作原理图
01/2015
P0301
故障子系统 0-----燃油和空气计量 1-----车身 2-----底盘 3------点火系统、缺火 4-----辅助排放控制 5-----车速控制、怠速控制 6-----计算机输出电路 7------变速器 8------变速器
故障具体部位
页数: 26OBD-Ⅱ系统来自扫描工具01/2015
页数: 20
OBDⅡ系统
• OBDI系统达不到日益严格的排放法规的要求，在美国加州大气资源委 员会(CARB)的倡导之下，美国汽车工程师协会 (SAE)制定了一个更加完 善的OBD-Ⅱ系统，并于1996年在美国强制实施。
（1）排放监测功能加强。 （2）通用性好。OBD-Ⅱ系统采用了大量标准化的内容 . ①采用标准的OBD-Ⅱ16端子数据通信连接器（DLC） ②标准的通信协议、诊断模式和通用的诊断仪，使诊断仪使用很方便。 ③统一的故障码编制方法及含义，使得故障码的识别和分析更快速。 ④统一的部件名称和缩写，标准的诊断信息数据格式，使得各种信息不 再混乱。 （3）信息量大。
车身电子 电动车窗、电动门锁、电动后视镜、电动天线、
系统 自动空调、座位调节系统等。
信息与通 信系统
电子声音复制，声控操作，音响，车内计算机， 车载电话，交通控制信息系统，电子仪表显示， 局域网技术等。
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页数: 3
汽车电控单元结构
01/2015
页数: 4
电源电路
CAN-BUS系统
01/2015
页数: 2
汽车电子控制系统
系统类别
电子装置
动力控制 系统
电子点火系统，电子控制燃油喷射系统，废气再 循环控制系统，电子控制强制怠速系统，排放控 制等
安全与底 盘电子系
统
自动变速器，防滑差速器，动力转向，四轮转向， 制动防抱死，驱动防滑，巡航控制，悬架控制， 自动安全带、安全气囊，雷达防撞，倒车报警器， 防盗系统等、自动前照灯。
页数: 17
01/2015
继电器部分工作原理图
页数: 18
On
B oard
D iagnostics
01/2015
页数: 19
OBD的定义与作用
OBD定义：
OBD指用于排放控制的车载诊断系统，它具有识别可能的故 障区域的能力，用储存在计算机存储器内的故障码来显示。
－Defined by European Union: 70/220/EEC, as last amended by
01/2015
页数: 27
OBD-Ⅱ系统
• OBD系统的诊断功能 • OBD系统的监测范畴决定于法规要求、发动机管理系统的功能以
及车辆制造厂和电喷系统供应商的要求。 • 德尔福（Delphi） • 西门子（Simens） • 博世（Bosch） • 电装（Denso） • 马瑞利（MagnetiMarelli）
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OBD-Ⅱ系统
数据连接口
每一台具有OBD功能的车上都有一个数据连接口(Data Link Connector)，缩 写为DLC
①采用标准的OBD-Ⅱ16端子数据通信连接器（DLC）
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OBD-Ⅱ系统
DLC 的位置
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OBD-Ⅱ系统
统一的故障码编制方法及含 义，使得故障码的识别和分 析更快速。
故障码类型 0-----SAE通用故障码 1-----制造厂规定故障码
故障系统 P-----动力系统 B-----车身 C-----底盘 U------网络通讯
车载网络—汽车电子控制单元
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汽车电子技术的发展：
第1阶段：20世纪60年代至70年代 侧重于开发单独性的电子零部件， 以改善单个机械部件的性能。
第2阶段：20世纪70年代至90年代 侧重于开发独立的控制系统
第3阶段：20世纪90年代至今 广泛应用计算机网络与信息技术
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模拟量输入通道组成
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电平转换 及光电隔 离电路
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数字量输入
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模拟量输出
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数字量输出
控制喷油器的输出电路
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电磁阀控制电路
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三相步进电机的控制示意图
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玛瑞利单点电脑内部电路框图
2001/100/EC
作用：
1. 检测到排放相关故障时，OBD 系统用仪表板上的 MIL 灯给驾驶员 报警
2. 故障车可以及时得到修理，减少车辆排放 3. OBD 系统储存有识别故障件、故障系统和故障原因的重要信息，
有助于技师迅速诊断，对症修理，可以降低车主维修成本，并在 第一时间使车辆得到正确维修
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故障指示灯(MIL)
• MIL，即Malfunction Indicator Lamp • EOBD要求使用一个在ISO 2575(1)定义的符号作为MIL。我国采
用了EOBD的规定。
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故障指示灯(MIL)
• MIL，即Malfunction Indicator Lamp • 1990年修订的《清洁空气法》 要求自1996年开始，在美国销售的车辆上必
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汽车自诊断系统对故障的确认方法 ①值域判定法 ② 时域判定法 ③功能判定法 ④逻辑判定法
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OBD-Ⅱ系统
• OBD系统的主要诊断功能 • 综合部件监测 • 氧传感器诊断 • 催化转化器诊断 • 燃油蒸发脱附装置流量诊断 • 失火诊断 • 废气再循环压力诊断 • 电子节气门 • CAN数据总线数据诊断 • 二次空气流量诊断 • 进气压力限值诊断
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MC68HC11F1 结构框图
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MC68HC11F1 68-Pin PLCC封装图
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点火电路原理图
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喷油控制电路原理图
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怠速控制电路原理图
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电源部分工作原理图
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故障子系统 0-----燃油和空气计量 1-----车身 2-----底盘 3------点火系统、缺火 4-----辅助排放控制 5-----车速控制、怠速控制 6-----计算机输出电路 7------变速器 8------变速器
故障具体部位
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OBDⅡ系统
• OBDI系统达不到日益严格的排放法规的要求，在美国加州大气资源委 员会(CARB)的倡导之下，美国汽车工程师协会 (SAE)制定了一个更加完 善的OBD-Ⅱ系统，并于1996年在美国强制实施。
（1）排放监测功能加强。 （2）通用性好。OBD-Ⅱ系统采用了大量标准化的内容 . ①采用标准的OBD-Ⅱ16端子数据通信连接器（DLC） ②标准的通信协议、诊断模式和通用的诊断仪，使诊断仪使用很方便。 ③统一的故障码编制方法及含义，使得故障码的识别和分析更快速。 ④统一的部件名称和缩写，标准的诊断信息数据格式，使得各种信息不 再混乱。 （3）信息量大。
车身电子 电动车窗、电动门锁、电动后视镜、电动天线、
系统 自动空调、座位调节系统等。
信息与通 信系统
电子声音复制，声控操作，音响，车内计算机， 车载电话，交通控制信息系统，电子仪表显示， 局域网技术等。
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汽车电控单元结构
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电源电路
CAN-BUS系统
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汽车电子控制系统
系统类别
电子装置
动力控制 系统
电子点火系统，电子控制燃油喷射系统，废气再 循环控制系统，电子控制强制怠速系统，排放控 制等
安全与底 盘电子系
统
自动变速器，防滑差速器，动力转向，四轮转向， 制动防抱死，驱动防滑，巡航控制，悬架控制， 自动安全带、安全气囊，雷达防撞，倒车报警器， 防盗系统等、自动前照灯。
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继电器部分工作原理图
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On
B oard
D iagnostics
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OBD的定义与作用
OBD定义：
OBD指用于排放控制的车载诊断系统，它具有识别可能的故 障区域的能力，用储存在计算机存储器内的故障码来显示。
－Defined by European Union: 70/220/EEC, as last amended by
01/2015
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OBD-Ⅱ系统
• OBD系统的诊断功能 • OBD系统的监测范畴决定于法规要求、发动机管理系统的功能以
及车辆制造厂和电喷系统供应商的要求。 • 德尔福（Delphi） • 西门子（Simens） • 博世（Bosch） • 电装（Denso） • 马瑞利（MagnetiMarelli）