车载网络系统及其故障诊断方法
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网络节点（模块）、通信线路、软件及协议 解释：
①各种控制模块、网关、智能传感器 ②通信线路、不同子网(拓扑结构) ③支持各节点工作的软件、通信协议
1.节点（模块）
一种电子装置。 简单：智能传感器；复杂：微处理器。
电控单元：微处理器，实现某种自动控制功 能；
网关：微处理器，实现不同子网之间的数据 传输、数据管理；
车身控制A类网络总线结构图
CAN总线 车身总线
左前门控制 器ECU
玻璃升降机 电动执行器
电动门锁执 行器
后视镜电动 执行器
操作命令输 入装置ECU
LIN
图
B类网络的特点
➢ 主要面向独立模块间的数据共享， 适用于对实时性要求不高的场合， 以减少冗余的电子部件；
➢ 主要应用于车辆信息中心、故障诊 断、仪表显示等方面的控制。
CSMA/CD是“载波侦听多路访问/冲突检测” （Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect）的缩写，是一种总线常见的访问控制方 式。
二、车载网络的分类（1）
SAE将车载网络划分为A、B、C三个级别
A级速率：1~10 kb/s，主要应于电动门窗、座 椅调节、灯光照明等控制。
车载网络传输速度：
典型的现代汽车车载网络
Vehicle LAN（ 车载局域网）
A 类网络的特点
➢ 适用于对实时性要求不高的场合， 主要应用于电动门窗、座椅调节、 灯光照明等控制。
➢ 位速率一般小于10Kbps；
“bit”（比特）为网络数据计量单位； “bps”是“bit per second”（每秒传输数据）的简写，为网络数据流量 单位；“512Kbps”也就代表“512Kbit/秒”的数据流量； “byte”为文件字节单位，1 个byte = 8 个bit；
2、通信线路（数据总线）
节点之间传递数据的通道。（串行 传递）
单线制：光缆 双线制：两条数据总线绞在一起的。
3、网 络
为了实现信息共享，用通信线路 把多个节点连在一起，形成一个 有规则的网。
总线结构 环状结构 星形结构等
4.通信协议
通信实体双方控制信息交换规则的集合。
要实现车内ECU之间的通信，必须制 定规则保证通信双方能相互配合，即通信 方法、通信时间、通信内容双方同时遵守 的一组规定和规则。
现有A类网络协议
名称
UART Sinebus
LIN I2C CCD ACP BEAN J1708/J15 87/J1922
主要用户
GM GM 许多厂商 Renault Chrysler Ford Toyota T&B
主要应用场合
多种场合 Audio 智能连接器和传感器 HVAC HVAC，Audio等 Audio 车身控制 多种场合
➢ 位速率一般在10~125Kbps；
现有B类网络协议
名称
主要用户 应用场合
注释
GMLAN(SWC) GM
多种场合 GM是唯一用户
ISO11898-3 (Fault-Tol CAN) J2248
VAN
J1850
欧洲
GM, Ford, DC Renault & PSA GM, Ford, Chrysler
多种场合 多种场合 控制应用 多种场合
也称容错CAN
基于ISO 11898 基于ISO11519-3 有VPM，PWM两种 调制方式
ISO 11898-3、 VAN、 J1850性能比较
比较内容 应用场合 传输介质
位编码方式 介质访问方式 位速率
数据长度 节点成本
ISO 11898-3
VAN
控制、诊断 控制、诊断
智能传感器：具备上网功能；
电控单元的构成
①组合式CAN控制器 CAN控制器嵌入到微控制器中；
②独立式CAN控制器 CAN控制器独立于微机控制器；
③集成式CAN控制器
目前，发展趋势是CAN接口、收/发器、微控制器 集成到一个芯片上。
成本低；微控制器对CAN控制器的读写时间比独立 CAN控制器要小；速度快；系统可靠性高；
5 . 总线速度
1、波特率（每秒传输的码元数） 2、比特率（每秒传输的二进制位数）
如果一个码元只携带一个比特的信 息，则波特率和比特率在数值上相等。
6. 总线介质访问控制方式
在总线上某一时刻若有两个节点同时发送数 据，则这两个数据将会在总线上发生“冲突”， 为了避免冲突产生，就要有一个解决“争用”总 线的方法，以使各节点充分利用总线的信道空间 和时间来传送数据而不发生冲突，这正是介质访 问控制方式的管理机制。
注释
正被逐步淘汰 / 由LIN协会开发 极少使用 正被逐步淘汰 / / 正被逐步淘汰
A类网络协议之LIN协议
➢提高汽车上分层、多路复用网络的性能，降低汽 车电子控制装置开发、生产以及诊断服务的成本； ➢2003年，全世界新生产的汽车平均每辆会有3~10 个LIN节点。 ➢LIN目前仍处于发展阶段，但已广泛地被世界上 的大多数汽车公司以及零配件厂商所接受，有望 成为A类网络的世界标准，即A类网的主流协议。
双绞线
双绞线、扁 平线
NRZ
Manchester
竞争
竞争
10K~1Mbps 125Kbps
0~8个字节 中
28个字节 低
SAE J1850
通用、诊断
单线
Leabharlann Baidu
双绞线
VPW
PWM
竞争
10.4Kbp 41.6Kbps s
0~8个字节
低
B类网络的主流协议
过 去 十 年 间 ， CAN(ISO11898-3); SAE J1850以及VAN(Vehicle Area Network)在车 身网络中得到了广泛的应用。
B级速率：10~100 kb/s，主要应用于电子车辆 信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系 统。
C级速率：最高可达1M kb/s，主要用于悬架控 制、先进发动机控制、牵引控制、ABS等系统。
SAE：美国机动车工程师学会
二、车载网络的分类（2）
分类依据：功能和速率 ➢ A类：面向执行器、传感器的低速网络 ➢ B类：面向模块间数据共享的中速网络 ➢ C类：面向多路、实时闭环的高速网络 ➢ D类：面向信息、多媒体系统的网络 ➢ E类：面向乘员的安全系统
概述
1、车载网络应用的目地 解决由于汽车上大量应用电子装置
带来的问题 （1）汽车电子电器数量过多 （2）系统过大 （3）冗余度高成本增加 （4）技术效益低下
图1 传统信息传输：每个信息都需要一个独立的数据线传输 图2 网络信息传输：所有信息都通过两根数据线进行交换
第一部分 车载网络的基础知识
一、车载网络系统的组成
①各种控制模块、网关、智能传感器 ②通信线路、不同子网(拓扑结构) ③支持各节点工作的软件、通信协议
1.节点（模块）
一种电子装置。 简单：智能传感器；复杂：微处理器。
电控单元：微处理器，实现某种自动控制功 能；
网关：微处理器，实现不同子网之间的数据 传输、数据管理；
车身控制A类网络总线结构图
CAN总线 车身总线
左前门控制 器ECU
玻璃升降机 电动执行器
电动门锁执 行器
后视镜电动 执行器
操作命令输 入装置ECU
LIN
图
B类网络的特点
➢ 主要面向独立模块间的数据共享， 适用于对实时性要求不高的场合， 以减少冗余的电子部件；
➢ 主要应用于车辆信息中心、故障诊 断、仪表显示等方面的控制。
CSMA/CD是“载波侦听多路访问/冲突检测” （Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect）的缩写，是一种总线常见的访问控制方 式。
二、车载网络的分类（1）
SAE将车载网络划分为A、B、C三个级别
A级速率：1~10 kb/s，主要应于电动门窗、座 椅调节、灯光照明等控制。
车载网络传输速度：
典型的现代汽车车载网络
Vehicle LAN（ 车载局域网）
A 类网络的特点
➢ 适用于对实时性要求不高的场合， 主要应用于电动门窗、座椅调节、 灯光照明等控制。
➢ 位速率一般小于10Kbps；
“bit”（比特）为网络数据计量单位； “bps”是“bit per second”（每秒传输数据）的简写，为网络数据流量 单位；“512Kbps”也就代表“512Kbit/秒”的数据流量； “byte”为文件字节单位，1 个byte = 8 个bit；
2、通信线路（数据总线）
节点之间传递数据的通道。（串行 传递）
单线制：光缆 双线制：两条数据总线绞在一起的。
3、网 络
为了实现信息共享，用通信线路 把多个节点连在一起，形成一个 有规则的网。
总线结构 环状结构 星形结构等
4.通信协议
通信实体双方控制信息交换规则的集合。
要实现车内ECU之间的通信，必须制 定规则保证通信双方能相互配合，即通信 方法、通信时间、通信内容双方同时遵守 的一组规定和规则。
现有A类网络协议
名称
UART Sinebus
LIN I2C CCD ACP BEAN J1708/J15 87/J1922
主要用户
GM GM 许多厂商 Renault Chrysler Ford Toyota T&B
主要应用场合
多种场合 Audio 智能连接器和传感器 HVAC HVAC，Audio等 Audio 车身控制 多种场合
➢ 位速率一般在10~125Kbps；
现有B类网络协议
名称
主要用户 应用场合
注释
GMLAN(SWC) GM
多种场合 GM是唯一用户
ISO11898-3 (Fault-Tol CAN) J2248
VAN
J1850
欧洲
GM, Ford, DC Renault & PSA GM, Ford, Chrysler
多种场合 多种场合 控制应用 多种场合
也称容错CAN
基于ISO 11898 基于ISO11519-3 有VPM，PWM两种 调制方式
ISO 11898-3、 VAN、 J1850性能比较
比较内容 应用场合 传输介质
位编码方式 介质访问方式 位速率
数据长度 节点成本
ISO 11898-3
VAN
控制、诊断 控制、诊断
智能传感器：具备上网功能；
电控单元的构成
①组合式CAN控制器 CAN控制器嵌入到微控制器中；
②独立式CAN控制器 CAN控制器独立于微机控制器；
③集成式CAN控制器
目前，发展趋势是CAN接口、收/发器、微控制器 集成到一个芯片上。
成本低；微控制器对CAN控制器的读写时间比独立 CAN控制器要小；速度快；系统可靠性高；
5 . 总线速度
1、波特率（每秒传输的码元数） 2、比特率（每秒传输的二进制位数）
如果一个码元只携带一个比特的信 息，则波特率和比特率在数值上相等。
6. 总线介质访问控制方式
在总线上某一时刻若有两个节点同时发送数 据，则这两个数据将会在总线上发生“冲突”， 为了避免冲突产生，就要有一个解决“争用”总 线的方法，以使各节点充分利用总线的信道空间 和时间来传送数据而不发生冲突，这正是介质访 问控制方式的管理机制。
注释
正被逐步淘汰 / 由LIN协会开发 极少使用 正被逐步淘汰 / / 正被逐步淘汰
A类网络协议之LIN协议
➢提高汽车上分层、多路复用网络的性能，降低汽 车电子控制装置开发、生产以及诊断服务的成本； ➢2003年，全世界新生产的汽车平均每辆会有3~10 个LIN节点。 ➢LIN目前仍处于发展阶段，但已广泛地被世界上 的大多数汽车公司以及零配件厂商所接受，有望 成为A类网络的世界标准，即A类网的主流协议。
双绞线
双绞线、扁 平线
NRZ
Manchester
竞争
竞争
10K~1Mbps 125Kbps
0~8个字节 中
28个字节 低
SAE J1850
通用、诊断
单线
Leabharlann Baidu
双绞线
VPW
PWM
竞争
10.4Kbp 41.6Kbps s
0~8个字节
低
B类网络的主流协议
过 去 十 年 间 ， CAN(ISO11898-3); SAE J1850以及VAN(Vehicle Area Network)在车 身网络中得到了广泛的应用。
B级速率：10~100 kb/s，主要应用于电子车辆 信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系 统。
C级速率：最高可达1M kb/s，主要用于悬架控 制、先进发动机控制、牵引控制、ABS等系统。
SAE：美国机动车工程师学会
二、车载网络的分类（2）
分类依据：功能和速率 ➢ A类：面向执行器、传感器的低速网络 ➢ B类：面向模块间数据共享的中速网络 ➢ C类：面向多路、实时闭环的高速网络 ➢ D类：面向信息、多媒体系统的网络 ➢ E类：面向乘员的安全系统
概述
1、车载网络应用的目地 解决由于汽车上大量应用电子装置
带来的问题 （1）汽车电子电器数量过多 （2）系统过大 （3）冗余度高成本增加 （4）技术效益低下
图1 传统信息传输：每个信息都需要一个独立的数据线传输 图2 网络信息传输：所有信息都通过两根数据线进行交换
第一部分 车载网络的基础知识
一、车载网络系统的组成