汽车总线及车载网络技术
四种主流的汽车总线：CAN、LIN、FlexRay和MOST总线技术详解
四种主流的汽车总线：CAN、LIN、FlexRay和MOST总线技术详解车用总线就是车载网络中底层的车用设备或车用仪表互联的通信网络。
目前，有四种主流的车用总线：CAN总线、LIN总线、FlexRay 总线和MOST总线。
用一张表格来说明各种总线的区别一、汽车总线的诞生汽车总线的诞生离不开汽车电子的发展。
汽车电子化的程度也被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。
传统的汽车电子大多采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系，这样必然会形成庞大的布线系统。
据统计，一辆采用传统布线方法的高档汽车中，其导线长度可达2000米，电气节点可达1500个，而且该数字大约每10年就将增加1倍。
这进一步加剧了粗大的线束与汽车上有限的可用空间之间的矛盾。
无论从材料成本还是工作效率看，传统布线方法都不能适应现代汽车的发展。
另外，为了满足各电子系统的实时性要求，须对汽车公共数据(如发动机转速、车轮转速、节气门踏板位置等信息)实行共享，而每个控制单元对实时性的要求又各不相同。
因此，传统的电气网络已无法适应现代汽车电子系统的发展，于是新型汽车总线技术便应运而生。
二、CAN总线CAN总线又称作汽车总线，全称为“控制器局域网(Controller Area Network)”，是一种能有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络。
它将各个单一的控制单元以某种形式(多为星形)连接起来，形成一个完整的系统。
CAN总线最早是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通讯协议。
现今在汽车电子系统中已得到广泛应用，成为欧洲汽车制造业的主体行业标准，代表着汽车电子控制网络的主流发展趋势。
世界上很多著名的汽车制造厂商，如Volkswagen(大众)、Benz(奔驰)、BMW(宝马)、Porsche(保时捷)、Rolls.Royce(劳斯莱斯)等公司都已经采用CAN总线来实现汽车内部控制系统的数据通信。
《汽车车载网络技术详解 第2版》课件 第3章 常用车载网络系统的结构与原理
汽车检修技能提高教程从书
汽车车载网络 技术详解
目录
前言 第1章 车载网络系统基础知识 第2章 CAN总线传输系统 第3章 常用车载网络系统的结构与原理 第4章 光学总线系统 第5章 以太网与FlexRay总线 第6章 丰田汽车多路传输系统 第7章 奥迪大众车系车载网络系统 第8章 通用车系车载网络系统 第9章 本田多路集成控制系统 第10章 汽车车载网络系统检修
VAN互补数据对干扰的消除
2．电压水平
VAN互补数据对的信号形式
示波器显示的VAN信号
互补数据对形式的VAN信号
VAN信号接收-传输电路
VAN信号的接收过程
VAN信号的传输过程
3．诊断
VAN的物理层具备容错能力，因为它有3个共 用模式的比较器。这3个比较器用来将DATA 和DATAB与参照电压进行比较，以确定是否 存在故障
VAN入口的3个比较器
4．休眠/唤醒 VAN的物理层管理VAN数据总线的休眠/唤醒机制，为了实现这 种机制，VAN数据总线的线路接口提供3个主要接头以便完成以 下功能：
①主导由顾客操作引起的网络唤醒（例如：车辆解锁）；
②检测由另一个电脑造成的网络唤醒和允许正常功能运行；
③车辆从休眠状态解除情况下再次转入休眠状态。
9．VAN数据总线系统签收回复
VAN数据总线系统的签收回复是由数据发送 者激活和实现的。如果最后一个请求与一个 确切的电控单元相连接（“点对点”模式）， 它将激活签收回复命令。
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。
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
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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。
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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。
车载网络知识点总结
车载网络知识点总结一、车载网络的概念车载网络是指将汽车内部的电子设备、传感器、控制单元等与移动通信网络连接起来，实现车辆信息传输和互联的一种网络系统。
通过车载网络，车辆可以连接互联网，实现远程控制和互联互通。
车载网络的发展与智能化汽车的发展密切相关，可以为驾驶人员、乘客提供更丰富的信息服务和更便捷的交通出行方式。
二、车载网络的技术架构车载网络的技术架构主要包括车辆内部网络、车辆对外通信、车辆与云端通信等几个主要部分。
1. 车辆内部网络：车辆内部网络是指车载网络中用于连接车辆内部各种设备和传感器的网络系统。
通常采用CAN总线、LIN总线等方式进行连接，实现车辆内部各种设备之间的数据传输和通信。
2. 车辆对外通信：车辆对外通信是指车辆通过移动通信网络与外部互联网进行数据传输和通信的部分。
车辆可以通过3G/4G/5G网络连接互联网，实现远程控制、车辆信息传输等功能。
3. 车辆与云端通信：车辆与云端通信是指车辆通过移动通信网络与云端服务器进行数据传输和通信的部分。
通过车辆与云端的通信，可以实现车辆数据的上传、下载，车辆远程控制和管理等功能。
三、车载网络的应用场景车载网络的应用场景非常广泛，主要包括车辆信息服务、车辆远程控制、车辆安全监控等几个方面。
1. 车辆信息服务：通过车载网络，车辆可以连接互联网，实现导航、音乐、视频、在线购物等丰富的信息服务。
驾驶人员、乘客可以在车辆内部享受不同于传统汽车的娱乐和工作方式。
2. 车辆远程控制：通过车载网络，车主可以通过手机App或者互联网远程控制车辆的启动、熄火、空调、车窗、车灯等功能。
提高了车主对车辆的便捷控制。
3. 车辆安全监控：通过车载网络，车辆可以实时上传自身位置、状态信息到云端服务器，可以实现车辆追踪、监控和报警等功能。
提高了车辆的安全性和管理效率。
四、车载网络的安全性车载网络的安全性是非常重要的，因为一旦发生安全漏洞或攻击，可能对车辆和驾驶人员的生命财产造成严重威胁。
汽车总线及车载网络技术
主节点需要，从节点不 需要
每个节点都需要
• 2. LIN总线系统的结构
LIN总线
• （1）LIN的网络结构
• LIN总线上的最大电控单元节点数为16个，系统 中两个电控单元节点之间的最大距离为40m。
• LIN总线网络由一个主节点一个或多个从节点组 成。所有节点都包含一个从任务（Slave Task ），负责消息的发送和接收；主节点还包含一 个主任务（Master Task），负责启动LIN总线 网络中的通信。
• 在MOST总线中，各个终端设备（节点、控制 单元）之间通过一个数据只沿一个方向传输的 环形总线连接，音频、视频信息在环形总线上 循环，并由每个节点（控制单元）读取和转发 。各个控制单元之间通过光导纤维相互连接而 形成一个封闭环路，因此每个控制单元拥有两 根光导纤维，一根光导纤维用于发射器，一根 光导纤维用于接收器。
CAN总线
• CAN网络拓扑可以根据几何图形的形状分为五种类型：总线拓扑、环形拓扑、星型拓扑、网络拓扑和树 型拓扑，这些形状也可以混合形成混合拓扑。因为电动汽车的网络特性可以概括为通信距离短、网络复 杂度要求低、可扩展性要求高、实施可靠性要求高。
星形拓扑
网络拓扑
环形拓扑
树形拓扑
图 6-2 CAN 网络拓扑形式
CAN总线
• CAN数据传输线是双向串行总线，大都采用具 有较强抗干扰能力的双绞线，分为CAN-H线和 CAN-L线，两线缠绕绞合在一起，其绞距为 20mm，横截面积为0.35mm2或0.5mm2
CAN总线
• 终端电阻的作用是防止信号在传输线终端产生反射波，而使正常传输的数据受到干扰。
CAN总线
总线型拓扑
CAN总线
• CAN总线系统的总体构成如图6-3所示，主要由 若干个节点（电控单元）、两条数据传输线（ CAN-H和CAN-L）及终端电阻组成。
汽车车载网络技术详解(第3版)
第一节 CAN总线的 工作原理
第三节 CAN总线的 应用
第四节 CAN总 线系统的检测
复习思考题
第一节 LIN总线系 统
第二节 VAN总线系 统
第三节 LAN总线系 统
第四节 BSD总线
第五节车载蓝 牙系统
复习思考题
第二节诊断总线
第一节网关
复习思考题
第二节 MOST总线 系统
第一节光学总线的 结构及信息传输
1
第一节互联网+ 与物联网
2
第二节车联网
3
第三节车联网 感知技术
4
第四节智能公 路和智能汽车
5
复习思考题
作者介绍
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精彩摘录
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第三节 byte flight总线
第四节光纤信 号的衰减及光
纤使用维修
复习思考题
第二节 FlexRay总 线
第一节以太网
第三节 FlexRay总 线在BMW车系中的
应用
第四节 FlexRay总线 在奥迪A8中的
应用
复习思考题
第二节迈腾轿车车 载网络系统检修
第一节奥迪A6轿车 车载网络系统
复习思考题
读书笔记
书中部分原理的解释应用了比较形象的比喻，更方便理解，整体内容也不错。
目录分析
第二节数据信号的 类别及传输方式
第一节车载网络系 统简介
第三节车载网络的 通信协议
第四节车载网络分类 和协议标准
第五节数据通信基本 知识
第六节汽车对通信网 络的要求及应用
常用车载网络系统(CAN)
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常用车载网络系统
2.3 错误帧
错误帧的功能是对所发送的数据进 行错误检测、错误标定及错误自检。 错误帧由两个不同的域组成，第1个 域为不同控制单元提供错误标志的叠 加，第2个域是错误界定符。 错误标志包括主动错误标志和被动 错误标志两种形式。
26
常用车载网络系统
2.4 过载帧
接收器在电路尚未准备好或在间歇 域期间检测到一个“显性”位时，会 发送过载帧，以延迟数据的传送。过 载帧包括过载标志和过载界定符两个 域。
10
常用车载网络系统
4.CAN总线的自诊断功能
①控制单元具有自诊断功能，通过自诊断功能还可识别出与 CAN总线相关的故障。 ②用诊断仪读出CAN总线故障记录之后，即可按这些提示信 息按图索骥、顺藤摸瓜，快速、准确地查寻并排除故障。 ③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，即确认故障已经被排除。如果想 要更新故障显示内容，必须重新起动发动机。 ④CAN总线正常工作的前提条件是车辆在任何工况均不应有 CAN总线故障记录。
电阻状态 高阻抗 低阻抗
总线电平 1 0
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2）多个收发器与总线导线的耦合 常用车载网络系统
当有多个收发 器与总线导线耦合 时，总线的电平状 态将取决于各个收 发器开关状态的逻 辑组合。
收发器A 1 1 1 1 0 0 0 0 收发器B 1 1 0 0 1 1 0 0
图2-32
3个收发器接到一根总线导线上
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常用车载网络系统 4 CAN总线系统元件的功能
CAN总线系统元件主要由K-线、控制单元、CAN构件、 收发器等组成。
1.K-线
K-线用于在CAN总线系统自诊断时连接汽车故障检测仪 （如VAS5051），属于诊断用的通讯线。
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。
《车载网络技术》课件
解决方案二
加强网络安全防护，建立完善的安全机制和体系
车载网络系统升级和维护问题
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总结词
比较不同车载网络拓扑结构的优缺点，根据实际需求选择合适的拓扑结构。
总结词
在选择车载网络拓扑结构时，需要考虑网络规模、通信需求、可靠性和稳定性等因素。星型拓扑结构适用于小型车队或特定场景下的车辆通信；网状拓扑结构适用于大规模车队或需要车辆间直接通信的场景；混合拓扑结构则能够更好地平衡网络性能和稳定性，适用于各种规模的车队和不同通信需求的场景。在实际应用中，应根据具体需求和场景选择合适的拓扑结构。
总结词
01
车载网络技术的发展经历了多个阶段，从最初的点对点连接到现在的高度集成化、智能化、网联化的车载网络系统。
详细描述
02
车载网络技术的发展历程可以分为以下几个阶段
1. 点对点连接阶段
03
早期的汽车电子部件之间的连接采用简单的点对点连接方式，每个电子部件都需要单独的线缆连接到控制器或传感器上，这种方式布线复杂、成本高、扩展性差。
02
车载网络通信协议
CAN总线是一种串行通信协议，主要用于汽车内部传感器和执行器的通信。
概述
高可靠性、灵活性和实时性，支持分布式控制，节点间数据共享。
特点
发动机控制、刹车系统、气囊控制等。
应用
LIN总线是一种低成本的串行通信协议，用于汽车中的辅助系统。
概述
低成本、高可靠性和实时性，适用于单个节点间的通信。
国际标准
ISO 21434道路车辆网络安全管理体系
05
车载网络发展趋势与挑战
随着通信技术的不断发展，车载网络技术也在不断升级，从CAN总线到以太网，车载网络的带宽和传输速度得到了大幅提升。
车辆总线技术发展综述
车辆总线技术发展综述
车辆总线技术是汽车电子化和智能化的重要基础技术之一，它通过统一的数字通信方式，将车载各种电子设备进行联网，实现了车辆控制、信息交换和数据共享。
车辆总线技术的发展历程可分为以下几个阶段：
1、CAN总线：CAN总线是车辆电子控制系统最早应用的总
线技术之一，它可以连接各种车载电子设备，实现数据传输和控制指令的发送。
CAN总线技术广泛应用于汽车制造业，被
大量的车辆控制单元采用，成为车载电子控制系统的主要通讯标准之一。
2、LIN总线：LIN总线是一种低成本、低复杂度的总线技术，主要用于汽车的次要控制系统，如车门控制、转向和仪表盘控制等。
LIN总线通过简单的串行通讯方式，实现了车载电子设
备之间的数据传输和控制。
3、FlexRay总线：FlexRay总线是一种高速、低延迟、嵌入式
实时通讯总线技术。
它广泛应用于高端汽车控制系统，如发动机管理、制动系统和安全系统控制等。
FlexRay总线能够实现
高速数据传输和精确的实时控制，提高了汽车的控制稳定性和安全性。
4、MOST总线：MOST总线是一种多媒体传输总线技术，主
要用于音频和视频传输系统。
它可以连接各种车载多媒体设备，如音响系统、DVD播放器和娱乐系统等，实现高质量的音视
频传输和控制指令的发送。
总的来说，随着汽车电子化和智能化的发展，车辆总线技术不断升级和优化，从最初的CAN总线到LIN、FlexRay和MOST总线，车载电子设备之间的互联和数据共享越来越便利和高效。
汽车行业正在向着更加智能、更加安全、更加便捷的方向迈进。
常用车载网络系统(MOST)
MOST总线支持与汽车诊断系统的连接，可 以方便地对汽车进行故障诊断和远程监控。
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车载网络系统可以实时监控车辆状态，如油量、胎压、车速等，同时 还可以远程控制车辆，如开启空调、车门等。
安全保障
车载网络系统可以实时监测车辆周围环境，如行人、车辆、路况等， 并及时发出预警或采取相应措施，保障驾驶者和乘客的安全。
车载网络系统的分类
CAN总线
CAN总线是汽车内部最常用的通信协 议之一，具有高可靠性和实时性，主 要用于汽车内部传感器和执行器的通 信。
传输和控制。
MOST总线由德国宝马、奔驰和奥迪等汽车制造商共 同开发，并已成为国际标准。
MOST总线的特点
高带宽
MOST总线的数据传输速率高达 20Mbps，远高于其他车载网络系统。
实时性
MOST总线支持实时传输，确保了音 频和视频数据的实时传输和处理。
可靠性
MOST总线采用环形拓扑结构，具有 自动冗余功能，提高了系统的可靠性 和稳定性。
汽车中的低速网络连接，例如车辆诊断和网络管 理等功能。
04 FlexRay总线系统
FlexRay总线的概述
1 2 3
FlexRay总线的定义
FlexRay是一种用于汽车内部通信的高速串行总 线系统，被广泛应用于汽车领域。
FlexRay总线的起源
FlexRay总线由BMW和戴姆勒-克莱斯勒共同开 发，旨在满足汽车行业对高性能、高可靠性和高 安全性的通信需求。
数据。
数据传输采用异步串行通讯方 式，每个数据帧包含起始位、 数据位、奇偶校验位和停止位 。
LIN总线支持多种传输速率，例 如20kbps、40kbps和 9600bps等。
汽车车载网络的分类及应用
汽车车载网络的分类及应用汽车车载网络是指在汽车内部进行信息和数据传输所需的网络系统。
它可以分为以下几种类型：1. 乘用车网络：乘用车网络是指为提供车内座舱中的各种电子设备提供连接和通信功能的网络系统。
例如，车载娱乐系统、导航系统、安全系统等都依赖于乘用车网络来进行数据传输和交互。
2. 通信网络：通信网络是指提供车辆与外部通信的网络系统。
例如，在智能汽车中，通信网络可以与云服务器进行连接，实现车辆远程监控、远程维修等功能。
同时，通信网络还可以用于实现车辆之间的通信，提供车辆间的协同和安全性。
3. 汽车总线网络：汽车总线网络是指连接汽车各个电子设备的网络系统。
它可以将各个设备之间的数据进行传输和共享，提供设备间的协作功能。
常见的总线网络有CAN总线和LIN总线等。
4. 高速数据传输网络：高速数据传输网络是指为满足日益增长的数据处理需求而设计的网络系统。
例如，在高级驾驶辅助系统（ADAS）中，车载摄像头、雷达等传感器需要通过高速网络传输大量的数据，以提供实时的环境感知和决策功能。
这些汽车车载网络的应用十分广泛，主要体现在以下几个方面：1. 车载娱乐系统：乘用车网络可以将娱乐系统与车辆的总线网络相连接，实现音频、视频等娱乐内容的传输和控制。
乘客可以通过车载娱乐系统观看电影、听音乐等，提高驾乘体验。
2. 导航系统：导航系统是现代汽车的常见配置之一，它依赖于车载网络将地图数据、导航信息等传输到车辆控制面板上，提供驾驶导航和位置服务。
3. 安全系统：乘用车网络可以与车辆的安全系统相连接，实现车辆的实时监控和报警功能。
例如，当车辆状况异常时，安全系统可以通过网络向驾驶员发送警报信息，以保障驾驶员和乘客的安全。
4. 远程监控和维修：通信网络可以与云服务器进行连接，实现车辆的远程监控和故障诊断。
通过云端的监控系统，车主和厂家可以获得车辆的运行状态、维修提醒等信息，以及远程执行诊断和维修操作。
5. 自动驾驶：自动驾驶技术需要大量的传感器和高速数据传输网络来实现对环境的感知和决策。
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4
能够理解MOST总线的原理，熟悉MOST总 线在汽车中的应用
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能够理解车载以太网的主要技术，熟悉车载 以太网的应用
01 •汽车总线
汽车总线技术的产生与分类
• 1.汽车总线技术的产生
• 请说说为什么要使用总线技术？
汽车总线技术的产生与分类
• 2.汽车总线的分类
• 美国汽车工程师学会（SAE）的汽车网络委员会按照系统的复杂程度、传输流量、传输速度、传输可靠性、 动作响应时间等参量，将汽车数据传输网络划分为A、B、C、D、E五类。
LIN总线
• 2. LIN总线系统的结构
• （1）LIN的网络结构 • LIN总线上的最大电控单元节点数为16个，系统中
两个电控单元节点之间的最大距离为40m。 • LIN总线网络由一个主节点一个或多个从节点组成。
所有节点都包含一个从任务（Slave Task），负责 消息的发送和接收；主节点还包含一个主任务 （Master Task），负责启动LIN总线网络中的通 信。
CAN总线
• CAN网络拓扑可以根据几何图形的形状分为五种类型：总线拓扑、环形拓扑、星型拓扑、网络拓扑和树型 拓扑，这些形状也可以混合形成混合拓扑。因为电动汽车的网络特性可以概括为通信距离短、网络复杂度要 求低、可扩展性要求高、实施可靠性要求高。
星形拓扑
网络拓扑
环形拓扑
树形拓扑
图 6-2 CAN 网络拓扑形式
LIN总线
• （2）LIN的节点结构 • 一个LIN节点主要由微控制器和LIN收发器组成，而微控制器通过UART/SCI接口与LIN收发器连接，几乎所
有微控制器都具备UART/SCI接口，并且LIN收发器（如TJA1020、MC33399等）的RXD、TXD引脚可与微 控制器的RXD、TXD引脚直接连接，无需电平转换。在LIN系统中，加入新节点时，不需要其他从节点作任 何软件或硬件的改动。LIN和CAN一样，传送的信息带有一个标识符，它给出的是这个信息的意义或特征， 而不是这个信息传送的地址。
• 3. MOST总线的数据类型
• 1）同步数据：实时传送音频信号、视频信号等流 动型数据；
• 2）异步数据：传送访问网络及访问数据库等的数 据包；
• 3）控制数据：传送控制报文及控制整个网络的数 据。
FlexRay总线
• FlexRay总线主要用于线控转向和线控刹车等需要 高实时安全性的系统中，2006年首次应用于量产 车，作为数据主干网用在了BMW X5的悬架系统 上。
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智能网联汽车技术概述
◣ 第六章 汽车总线及车载网络技术
机械工业出版社
授课教师：
学习目录
1
能够理解CAN总线的原理，熟悉CAN总线 在汽车中的应用
2
能够理解LIN总线的原理，熟悉LIN总线在 汽车中的应用
3
能够理解FlexRay总线的原理，熟悉CAN总 线在汽车中的应用
CAN总线
• 请说说如何消除can总线数据传输中的外界干扰的？
CAN总线
• 4.CAN总线在传统汽车中的应用
• 由于CAN总线在汽车上的具体应用系统和数据传 输速率不同，CAN总线有不同的类别。而功能相 同或相近的CAN总线系统，不同的汽车公司，称 谓也不尽相同。
• （1）请说说大众汽车公司的CAN总线的应用？ • 由于各种数据总线和网络的传输速率、信号表示、
CAN总线
• CAN数据传输线是双向串行总线，大都采用具有 较强抗干扰能力的双绞线，分为CAN-H线和 CAN-L线，两线缠绕绞合在一起，其绞距为 20mm，横截面积为0.35mm2或0.5mm2
CAN总线
• 终端电阻的作用是防止信号在传输线终端产生反射波，而使正常传输的数据受到干扰。
CAN总线
• 2.CAN总线的硬件结构和网络通信原理
• CAN节点主要由微控制器、CAN控制器、CAN收发器组成，目前汽车上多采用内部集成CAN控制器的微控 制器。
• 请说说点1向节点n传输数据的流程？
传
执
感 器
微控制器1
行 器
1 CAN控制器1 1
传
执
感 器
微控制器n
行 器
n CAN控制器n n
…
CAN收发器1
• 奥迪A6的空调系统、舒适系统、供电管理系统、 动力转向系统、轮胎压力监控系统、安全气囊系 统等采用LIN总线进行连接。
• 请以奥迪A6轿车中的空调系统LIN总线为例，说 明一下LIN总线系统的数据传递过程?
MOST总线
• 1. MOST总线系统概述
• MOST总线是Media Oriented Systems Transport的缩写，是用于多媒体数据传送的网络 系统。MOST总线可连接汽车音响系统、视频导航 系统、车载电视、高保真音频放大器、车载电话、 多碟CD播放器等模块，其数据传输速率最高可达 24.8Mbit/s，而且没有电磁干扰。
车载以太网的相关技术
• 以太网（Ethernet）是互联网中使用最多和最广 泛的网络技术，自从1973年5月22日作为个人计 算机的局域网技术被发明以来，以太网技术快速 发展并且作为IEEE 802下的一个开放标准集合。 汽车智能化、网联化甚至自动驾驶时代已经到来， ADAS技术的不断创新，高质量汽车娱乐音频和视 频的应用，以及OTA远程升级、V2X、大数据、云 计算等技术的发展都取得了进展。车载网络容量 需求的爆炸性发展明显超过了传统车载网络（如 CAN或FlexRay）的承载能力，这也是以太网和汽 车深度融合的机会。
LIN总线
• LIN系统总线的网络节点数不仅受标识符长度的限 制，而且受总线物理特性的限制。在LIN系统中， 建议节点数不要超过16个，否则网络阻抗降低， 在最坏工作情况下会发生通信故障。LIN系统每增 加一个节点大约使网络阻抗降低3%。
• 请说说LIN收发器的VBAT与LIN引脚间二极管的 作用是什么？
CAN总线
• 5.请说说CAN总线在智能网联汽车中面临的挑战有哪些？
• 视频参考：CAN总线数据仲裁
LIN总线
• 1. LIN总线概述
• 请说说什么是LIN总线？
特性 工作方式 仲裁机制 物理层（数据传输线）
总线传输速率（bit/s）
总线最远传输距离 信息标识符（ID）位数
（bit） 总线最大节点数 每帧信息数据量（Byte）
LIN总线
• （2）LIN总线的信息传输模式 • 1）主节点请求从节点数据 • 2）主节点向从节点发送数据 • 3）从节点之间发送数据
LIN总线
• 4.LIN总线在汽车中的应用
• 现以奥迪A6轿车为例，说明LIN总线在汽车中的实际应用。奥迪A6轿车LIN总线系统组成及元件位置分布如 图
LIN总线
错误检测
石英/陶瓷振荡器
LIN 一主多从方式
无需仲裁 单线，12V
最高20K，A级网络
40m
6
16 2或4或8
8位累加和校验
主节点需要，从节点不需 要
CAN 一主多从或多主方式 采用非破坏性仲裁
双绞线，5V 最高1M，B级或C级网
络 10km
11或29
110 0～8 15位循环冗余校验 （CRC）
每个节点都需要
LIN总线
• 3. LIN总线系统的数据通信
• （1）LIN总线的数据通信及波形 • LIN总线上的信息帧由信息标题和信息内容两部分
组成，一个LIN网络上的通信总是由主节点（主节 点）的主发送任务所发起的，主节点向LIN总线发 送一个信息标题（包括同步间隔区、同步分界区、 同步区和标识符区），然后由主节点或从节点向 LIN总线发送对应的信息内容（包括数据和对应的 校验和）。
• FlexRay总线具有可靠性特点，特别是冗余通信能 力，通过硬件实现全网配置复制和进度监控，支 持多种拓扑，如总线、星型和混合拓扑。
• FlexRay的总线拓扑和星型拓扑均支持双通道，即 FlexRay总线有两个通道，其最高速率都可达到 10Mbit/s，也就是说总线的两个通道上的数据总 速率可达20Mbit/s，网络带宽是CAN的20倍以上。
CAN总线
• 为了提高网络通信的可靠性和实时性，CAN总线只有物理层、数据链路层和应用层。其中数据链路层和物 理层的协议分别由CAN控制器和CAN收发器硬件自动完成，因此在CAN总线应用系统设计时，主要任务是 对其应用层程序进行设计。
CAN总线
• （1）CAN总线的仲裁机制分析
• 如果CAN总线上的多个节点同时向总 线上发送数据时，多个数据就会在总 线上出现“撞车”的现象，这就像生 活中很多人在一起讨论问题，如果几 个人同时讲话，就会乱套，此时需要 进行仲裁，决定哪个人先讲，哪个人 后讲。
转向控制 器
500KBIT/ S
B-CAN
无钥匙 进入/ 启动
车身稳定 系统
安全气囊 控制器
自动空调 控制器
发动机控 制器
变速器控 制器
胎压监测 控制器
网关
音响系统
车载电话
MOST 10MBIT/ S
收音机
导航系统
视频控制 系统
TV
500KBIT/ S
组合仪表 控制器
车载信息 系统
车身控制 器
02 •车载以太网
总线型拓扑
CAN总线
• CAN总线系统的总体构成如图6-3所示，主要由若 干个节点（电控单元）、两条数据传输线（CANH和CAN-L）及终端电阻组成。
• CAN总线上的每个节点独立完成网络数据交换和 测控任务，理论上CAN总线可以连接无数个节点， 但实际上受总线驱动能力的限制，目前每个CAN 总线系统中最多可以连接110各个节点。
• 在带有CAN、MOST、FlexRay多总线的车载网络结构中，网关可以实现不同总线之间的信息共享，还可以 激活和监控CAN、LIN和FlexRay总线网络的工作状态并实现车辆数据同步，另外可以通过OBD接口读取网 关数据而实现故障诊断。