汽車網(wǎng)絡(luò)課件

汽車新技術(shù)概論之

汽車電子及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1

汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)概述2SchoolofAutomobileEngineeringHotTip

www.網(wǎng)絡(luò)化汽車的產(chǎn)生背景年份線束種類與導(dǎo)線數(shù)量1949線路數(shù)量約40條，連接器數(shù)量約60個(gè)1990線路數(shù)量約1900條，連接器數(shù)量約3800個(gè)；線束長度約3km，線束質(zhì)量約39kg1999線束長度、質(zhì)量約為1990年的3~4倍，ECU數(shù)量約60個(gè)。因此，采用總線連接成若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)3導(dǎo)線數(shù)量的增加造成的影響如下：(1)整個(gè)汽車的布線將十分復(fù)雜，顯得很凌亂，一根線束包裹著幾十根導(dǎo)線的現(xiàn)象很普遍。(2)占用空間，使得在有限的汽車空間內(nèi)布線越來越困難，限制了功能的擴(kuò)展。(3)增加的復(fù)雜電路也降低了汽車的可靠性，另外，一般情況下線束都裝在縱梁下等看不到的地方，一旦線束中出了問題，查找相當(dāng)麻煩，增加了維修的難度。(4)增加油耗，在一些高級(jí)轎車上，導(dǎo)線的質(zhì)量占到整車質(zhì)量的4%左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)線質(zhì)量每增加50?kg，油耗會(huì)增加0.2?L/100?km。

www.網(wǎng)絡(luò)化汽車的誕生5SchoolofAutomobileEngineering

www.網(wǎng)絡(luò)化汽車概述隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和汽車制造技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)與汽車一體化的步伐將進(jìn)一步加快。這種“網(wǎng)絡(luò)化汽車”將集各種先進(jìn)的電子元器件，如電話、電腦、電視、音響、衛(wèi)星接收和全球定位系統(tǒng)于一身，在車上形成一個(gè)功能非凡的“汽車網(wǎng)絡(luò)”。6SchoolofAutomobileEngineeringCycleDiagram優(yōu)化行車路線與外界保持實(shí)時(shí)聯(lián)絡(luò)豐富多彩的娛樂節(jié)目安全與防盜功能遠(yuǎn)程故障診斷特點(diǎn)

www.網(wǎng)絡(luò)化汽車的特點(diǎn)7SchoolofAutomobileEngineering

www.網(wǎng)絡(luò)化汽車8

20世紀(jì)90年代，由于集成電路技術(shù)和電子器件制造技術(shù)的迅速發(fā)展，用廉價(jià)的單片機(jī)作為總線的接口端，采用總線技術(shù)布線的價(jià)格逐步降低，總線技術(shù)布線進(jìn)入了實(shí)用化階段。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，歐洲提出了控制系統(tǒng)的新協(xié)議TTP(TimeTriggeredProtocol)。隨著汽車信息系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸信息量要求的不斷提高，先后提出了D2B協(xié)議和MOST協(xié)議。2000年后，車載網(wǎng)絡(luò)得以進(jìn)一步細(xì)分，低端LIN網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生。目前，多路總線傳輸技術(shù)在國內(nèi)外已成功地運(yùn)用到各種品牌汽車上。

www.國內(nèi)外多路總線傳輸系統(tǒng)的發(fā)展簡史10主要車載網(wǎng)絡(luò)的基本情況注：局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，簡稱LAN)是處于同一建筑、地域內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)，通過該網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)共享資源和交換信息，車載網(wǎng)絡(luò)屬于局域網(wǎng)的一種。12SchoolofAutomobileEngineering

www.汽車網(wǎng)絡(luò)的分類車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已成汽車電子應(yīng)用的決定性因素，目前世界上有近10種車輛網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但最主要的應(yīng)用則是控制器局域網(wǎng)CAN、局部互聯(lián)協(xié)議LIN、車輛多媒體網(wǎng)絡(luò)MOST，以及最近才開始得到商用的具有高速容錯(cuò)功能的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議FlexRay。14SchoolofAutomobileEngineering

www.汽車網(wǎng)絡(luò)的分類美國汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)根據(jù)速率的不同，將汽車網(wǎng)絡(luò)劃分為A、B、C三類。15SchoolofAutomobileEngineering

www.汽車網(wǎng)絡(luò)的分類A類網(wǎng)主要總線技術(shù)是LIN(本地因特網(wǎng))協(xié)議。LIN是在1999年由歐洲汽車制造商Audi、BMW、DaimlerChrysler、Volvo、Volkswagen和VCT公司以及Motorola公司組成的LIN協(xié)會(huì)，共同推出的用于汽車分布式電控系統(tǒng)的開放式的低成本串行通信標(biāo)準(zhǔn)，從2003年開始使用。它適用于汽車內(nèi)進(jìn)行低成本、短距離、低速網(wǎng)絡(luò)通信，其用途是傳輸開關(guān)設(shè)置狀態(tài)以及對(duì)開關(guān)變化回應(yīng)。16SchoolofAutomobileEngineering

www.汽車網(wǎng)絡(luò)的分類B類和C類網(wǎng)技術(shù)總線主要是CAN總線，是德國Bosch公司從20世紀(jì)80年代初，為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換問題而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá)1Mbps。

17SchoolofAutomobileEngineering

www.汽車網(wǎng)絡(luò)的分類非SAE網(wǎng)絡(luò)總線：

X-by-wire總線TTP，TTCAN，Byteflight，F(xiàn)lexRay安全總線

SafeBus，Byteflight18SchoolofAutomobileEngineering

www.CAN總線CAN(控制器局域網(wǎng))是汽車產(chǎn)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)與控制通信網(wǎng)路，通過遍布在車內(nèi)的各種感應(yīng)控制模塊及時(shí)采集各項(xiàng)數(shù)據(jù)，控制模塊之間進(jìn)行相互通信、讓全車的信息資源得以共享，以及各控制器的自動(dòng)協(xié)調(diào)應(yīng)變來增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。低速CAN具有許多容錯(cuò)功能，一般用在車身電子控制中；而高速CAN則大多用在汽車底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制中。20SchoolofAutomobileEngineering

www.CAN通訊在汽車中的應(yīng)用在現(xiàn)代轎車的設(shè)計(jì)中，CAN已經(jīng)成為必須采用的裝置，奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃、雷諾等汽車都采用了CAN作為控制器聯(lián)網(wǎng)的手段。CAN為雙線總線，既可用于動(dòng)力及其傳動(dòng)系統(tǒng)，也可用于車身系統(tǒng)。、21SchoolofAutomobileEngineering

www.LINLIN，全稱為“LocalInterconnectNetwork”(本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò))，始創(chuàng)于1998年，由Audi、BMW等7家汽車制造商及Motorola集成電路制造商聯(lián)合提出，專為降低汽車成本而開發(fā)的一種總線系統(tǒng)，它是現(xiàn)有汽車CAN網(wǎng)絡(luò)功能的補(bǔ)充。LIN主要用于汽車外圍設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接，應(yīng)用最多的是燈光照明、車窗座椅、電動(dòng)天窗等的控制傳輸。23SchoolofAutomobileEngineering

www.LINLIN是一種結(jié)構(gòu)簡單、配置靈活、成本低廉的新型低速串行總線。LIN總線為主從節(jié)點(diǎn)構(gòu)架，即一個(gè)主節(jié)點(diǎn)（MasterNode）最多可支持16個(gè)從節(jié)點(diǎn)（SlaveNode）；在從節(jié)點(diǎn)中不用晶振（CrystalOscillator）或陶瓷諧振器（CeramicResonator）時(shí)鐘，也能做到自同步性。LIN基于UART/SCI接口協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)極低的軟硬件成本；其信號(hào)傳播時(shí)間可預(yù)先計(jì)算，以滿足傳輸?shù)拇_定性?？偩€電纜的長度最多可以擴(kuò)展到40米左右，數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)20kbps。24SchoolofAutomobileEngineering

www.LIN總線在汽車中的應(yīng)用26SchoolofAutomobileEngineering

www.MOST總線MOST(MediaOrientedSystemsTransport)總線是由汽車工業(yè)協(xié)會(huì)在1999年制定的一種高速媒體總線，主要應(yīng)用在車載多媒體設(shè)備上或家庭多媒體設(shè)備上，它為用戶提供了一種低成本的標(biāo)準(zhǔn)媒體接口。MOST總線是一種以光纖作為物理載體的環(huán)形總線，它能夠傳輸最高達(dá)25Mbit/S的數(shù)據(jù)流。提供MOST總線接口的設(shè)備可以方便的掛接到總線上或從總線上去除。由于它是以光纖為載體的總線系統(tǒng)，所以它大大的提高了車載設(shè)備的信號(hào)傳輸質(zhì)量，并且大大減輕了車內(nèi)線束的質(zhì)量負(fù)擔(dān)。27MOST總線典型車載高端娛樂系統(tǒng)CompanyLogo

www.28SchoolofAutomobileEngineering

www.MOST總線的現(xiàn)狀目前世界上已有多款高檔轎車應(yīng)用了MOST總線技術(shù)，但是國內(nèi)MOST總線的相關(guān)設(shè)備研發(fā)和技術(shù)的研究基本上都處在剛剛起步階段，國內(nèi)也沒有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的MOST總線設(shè)備或開發(fā)平臺(tái)，這些設(shè)備基本上依賴進(jìn)口，其核心技術(shù)掌握在國外的企業(yè)中。30FlexRayCompanyLogo

www.31SchoolofAutomobileEngineering

www.FlexRayFlexRay專為車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，它不會(huì)替代任何現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，而是與已經(jīng)成熟的系統(tǒng)配合使用，如控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)、局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN)和媒體導(dǎo)向系統(tǒng)傳輸(MOST)。FlexRay可控制先進(jìn)的電子安全系統(tǒng)，如線控制動(dòng)和線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。FlexRay技術(shù)是確定性的雙信道架構(gòu)，每個(gè)信道的總數(shù)據(jù)速率高達(dá)10Mbps。由于兩個(gè)信道都在獨(dú)立運(yùn)行，因此總數(shù)據(jù)速率可達(dá)到20Mbps，至少是CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率的20倍。32SchoolofAutomobileEngineering

www.FlexRayFlexRay總線是一種高速網(wǎng)絡(luò)，由FlexRay聯(lián)盟為高速通信所制訂的標(biāo)準(zhǔn)，最初是作為電動(dòng)控制(x-by-wire)應(yīng)用的通信協(xié)議被提出的。FlexRay由時(shí)間觸發(fā)，并且完全可預(yù)測(cè)，不受任何外界影響。這對(duì)需要始終如一、絕對(duì)可靠的高速性能的安全應(yīng)用來說至關(guān)重要。FlexRay車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為同類產(chǎn)品的基準(zhǔn)，將在未來很多年內(nèi)，引導(dǎo)整個(gè)汽車電子產(chǎn)品控制結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。33FlexRay

www.34SchoolofAutomobileEngineeringDiagram特點(diǎn)FlexRay

www.FlexRay高速