车载网络通信

我们学习CAN总线时候必须了解一下的术语： 局域网：局域网 英文名称： local area network;LAN 定义： 一种覆盖一座或几座大楼、一个校园或者一个 厂区等地理区域的小范围的计算机网。 局域网（Local Area Network，LAN）是指在某一区域 内由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千 米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、 打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真 通信服务等功能。局域网是封闭型的，可以由办公室 内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台 计算机组成。
多路传输是指在同一通道或线路上同时传输多条 信息。事实上数据信息是依次传输的。但是数度 非常快，似乎就是同一时间传输的。 为什么要使用多路传输控制： 第一、减少线束的增加，由于汽车愈来愈先 进，配备愈来愈多的装备与功能，相对的却造成 线束的一直增加，当故障发生时，要捉出毛病的 所在，也就愈来愈困难了。 第二、由于微控制器日新月异，要做到此一 数字传输其实在是轻而易举。
多路传递方式 各控制单元之间的所有信息都通过两根数据线 进行交换——CAN数据总线
UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装 置，UART是一个并行输入转化成为串行输出 的芯片，通常集成在主板上，多数是 16550AFN芯片。 A A B B
从1980年起，汽车内开始装用网络。 1983年，丰田公司在汽车上最早使用光缆的 车门控制系统。此系统采用集中控制方法。车 身ECU对个车门的门锁。，电动玻璃窗进行 控制。这是早期在汽车采用的光缆系统。 1986-----1989年间在车身上使用铜线的网 络。1987年作为集中控制系统。同时德国 Robert Bosch 公司提出了汽车车载局域网 （LAN）的基本协议，就是我们将要学习的 （Controller Area Network),简称CAN.
X-by-wire Fly-by –wire系统，是指靠电线飞行的系统。 Drive-by-wire系统，是指靠电线行驶的系统。 在汽车上类似的系统还有Steering-by-wire系 统，Brake-by-wire系统。就将这些系统成为 X-by-wire。 这些实际是一些控制方式，就是指他们的工作 方式。
车用网络大致可以分为4个系统：动力传输系 统、车身系统、安全系统、信息系统。 动力系统模块的位置比较集中固定在一处。动力 CAN数据总线连接3块电脑，它们是发动机、 ABS 及自动变速器电脑 车身系统主要是指舒适CAN数据总线连接五块控 制单元，包括中央控制单元和四个车门的控制单 元。 安全系统主要指安全气囊启动的系统。 信息系统主要是指视频、音频、CD 、DVD等。
连接到车载网络的各个ECU按需要从总线上 接受最新的信息以操纵执行器。例如， 发动机转速传感器（EFI），将发动机转速数 据连续的亏送到总线：另一方面，其他几个需 要发动机转速的ECU，只需从总线上接送发 动机转速数据。对已接受ECU，他接受的最 新数据为现行数据 。
在实际实施中，每当ECU接收到数据，就见 这些数据存储在RAM区，并将这些数据按各 自的类型赋值，因此，RAM总有一个更新了 的数据复制并存储在其中，再通过对这些数据 的应用，使ECU获取最新的数据。
现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的 数字通讯为主的网络，也称现场网络。也就是 将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及 控制器之间的通讯进行特化的网络。原来这些 机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模 拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多 重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、 高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共 享）。
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接口是为两个系统、设配或部件之间连接服务的数据 流穿越界面。计算机通信接口游蛇配合说明组成的。 一般包括四个方面内容：物理、电气、逻辑和过程。 在物理方面，是指出插接器有多少个插脚。在电气方 面。要确定接口电路信号的电压、宽度和他们的时间 关系。在逻辑方面。包括说明为了传送如何把数据位 或字符变换成字段，以及说明传输控制字符的功能使 用等。如：电脑主机相连的串口、USB接口、PCI接 口、I-LINK(四针IEEE 1394接口)、连接声卡的MIDI接 口、无线接口等等。 重点我们看看USB接口
为了可靠的传输数据，通常将原始数据分割成 一定长度数据单元，把这些数据传输的单元， 成为帧。帧由几部分组成，不同的部分执行不 同的功能。如包括有：同步信号、错误信号、 流量控制。
汽车对通信的要求： 现代汽车典型的控制单元有电控燃油喷射系统、电控 传动系统、防抱死制动系统（ABS) 、访华控制系统 （ASR）、废气再循环控制、巡航系统和空调系统。 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。 采用J1939标准的分级式。 2:采用J1587/J1708标准的分开式。在这种网络中，各 个网络都有自己的操作系统，相互之间用桥接器来处 理多个ECU之间的通信。
现代汽车CAN-BUS 多路信息传输系统
汽车中电器的技术含量和数量是衡量汽车性能的一个重要标志。汽车 电器技术含量和数量的增加，意味着汽车性能的提高。但汽车电器的增 加，同样使汽车电器之间的信息交互桥梁———线束和与其配套的电器接 插件数量成倍上升。在1955年平均一辆汽车所用线束总长度为45米；而 到了2002年，一辆汽车所用的平均线束总长度达到了4000米。线束的增 加不但占据了车内的有效空间，增加了装配和维修的难度，提高了整车成 本，而且妨碍了整车可靠性的提高。 为了在提高性能与控制线束数量之间寻求一种有效的解决途径，在20 世纪80年代初，出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式———车载 网络。 在传统汽车中，开关、继电器、电磁仪表等与电子相关的零部件构成了汽 车电器，它们之间信息交互是建立在点对点电气信号连接基础上的。电气 信号的种类也局限于模拟信号和开关信号。实施信号连接的电线束，通常 称为线束。
车载网络并不是但但我们今天所说的CAN这种协议，它包括 的类型很多：但是Can协议可能成为世界标准的车用LAN协 议。各种车使用的网络协议都不是一样的，各有各的特点， 就是现在也没有统一下来。 通信速度
CAN LIN FlexRay TTP
成本比例
表1.1-2 是几种车在网络开发年份，采用厂家与发表年份。
1:通信协议的含义：两个实体要想成功的通信，他们必须“说同 样的语言”，并按照既定的控制法则来保证相互的配合。具体 地说，在通信内容、怎样通信以及如何通信等方面。两个实 体要遵守相互可以接受的一组约定和法则。这些约定和规则 的集合称为协议。 2：通信协议的内容： A：模块部分主从，但是必须规定优先规则，模块间相互间 传递信息，并都知道该接受什么信息。 B:一个模块式主模块，其他则是从模块，根据优先规则， C： 所以的模块都可以传信息也都可以接受信息。 D： 通信协议中有个仲裁系统。它是是指当优先级相同时 由仲裁来决定哪个先传数据
CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN) 的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国 BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准 （ISO118?8）。是国际上应用最广泛的现场总线之 一。 在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算 机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并 且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车 辆设计的J1939协议。近年来，其所具有的高可靠性和 良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计 算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大 的工业环境 他是国际应用最广泛的总线之一。
目前，在汽车上应用的数据传输形式有 两种： 1.传统方式 每项信息均通过各自独立的数据线进 行交换
在该需要一个独立的数据线
为了在提高性能与控制线束数量之间寻求一种有 效的解决途径，在20世纪80年代初，出现了一种 基于数据网络的车内信息交互方式———车载网 络。 车载网络采取基于串行数据总线体系结构， 这是业界的共识。在各种串行数据总线中，最常 见的是PC机上的串口UART，因此最早的车载网 络是在UART的基础上建立的，如通用汽车的 E&C、克莱斯勒的CCD、福特的ACP、丰田的 BENA等车载网络都是UART在汽车上的应用实 例。UART在汽车上的成功应用，标志着汽车电 器系统在融入汽车电子之后，再一次向汽车网络 化方向迈进。
既然我们can是一种局域网那就可定有和它配套 的协议。 什么是协议？协议在我们生活中见了很多如：劳 动保障协议，国际贸易公平协议，土地使用协议 等等。 协议（protocol）是指两个或两个以上实体为了 开展某项活动，经过协商后达成的一致意见。协 议总是指某一层的协议。准确地说，它是在同等 层之间的实体通信时，有关通信规则和约定的集 合。 网络协议：是由许多具有信息交换和处理能力的 节点互连而成的. 要使整个网络有条不紊地工作, 就要求每个节点必须遵守一些事先约定好的有关 数据格式及时序等的规则。 这些为实现网络数据 交换而建立的规则、约定或标准就称为网络协
今后。为了实现音响系统的数字化，建立了将 音频与信号系统综合在一起的AV网络。因为 这种网络需要将大量的数据连线的输出，因 此，在这种网络上将采用光缆。 当对汽车引入智能交通系统（ITS）时，由于 要与车外交换数据，所以，在信息系统将会采 取更大容量的网络，如：D2B协议，MOST及 IEEE1394等。
其中的系统总线，即通常意义上所说的总线，一般又含有三种不同功能的总线，即数据总线DB （Data Bus）、地址总线AB（Address Bus）和控制总线CB（Control Bus）。 有的系统中，数据总线和地址总线是复用的，即总线在某些时刻出现的信号表示数据而另一 些时刻表示地址；而有的系统是分开的。51系列单片机的地址总线和数据总线是复用的，而一般 PC中的总线则是分开的。 “数据总线DB”用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，即他既可以把CPU的数 据传送到存储器或I／O接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到CPU。数据总线的位数 是微型计算机的一个重要指标，通常与微处理的字长相一致。例如Intel 8086微处理器字长16位， 其数据总线宽度也是16位。需要指出的是，数据的含义是广义的，它可以是真正的数据，也可以 是指令代码或状态信息，有时甚至是一个控制信息，因此，在实际工作中，数据总线上传送的并 不一定仅仅是真正意义上的数据。 “地址总线AB”是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存储器或I／O端口，所 以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同。地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存 空间大小，比如8位微机的地址总线为16位，则其最大可寻址空间为2^16＝64KB，16位微型机 （个人觉得很有必要解释下x位处理器的意思：一个时钟周期内微处理器能处理的位数（1 、0） 多少，即字长大小）的地址总线为20位，其可寻址空间为2^20＝1MB。一般来说，若地址总线为 n位，则可寻址空间为2^n字节。 “控制总线CB”用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和I／ O接口电路的，如读／写信号，片选信号、中断响应信号等；也有是其它部件反馈给CPU的，比 如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。因此，控制总线的传送方向由 具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控 制总线的具体情况主要取决于CPU。