【課件】1-2 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分類與應(yīng)用認(rèn)知

項(xiàng)目一車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知任務(wù)二車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分類與應(yīng)用認(rèn)知VehicleNetworkandBusTechnology任務(wù)導(dǎo)入隨著汽車的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，越來越多的電子設(shè)備安裝在汽車上，使得原本復(fù)雜的布線系統(tǒng)變得更加龐大，增加了維修時(shí)的難度。為了解決這一問題，技術(shù)人員開始對(duì)汽車總線進(jìn)行研究。目前汽車領(lǐng)域應(yīng)用比較常見的有CAN、LIN、Most、Flexray總線，可以實(shí)現(xiàn)10M的帶寬速度。隨著自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)傳輸速度提出更高要求，車載以太網(wǎng)技術(shù)成為未來車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。關(guān)于這些線束，未來從事線束工程師的你，是否能夠區(qū)分這些線束應(yīng)用的領(lǐng)域呢？任務(wù)目標(biāo)了解車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各個(gè)分類的概念和功能上的區(qū)別；掌握動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和信息系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用；能夠正確說出A類網(wǎng)絡(luò)中的三種總線的傳輸原理和特點(diǎn)；掌握低速CAN、J1850和VAN在特點(diǎn)和應(yīng)用上的區(qū)分；能夠描述D、E類網(wǎng)絡(luò)的分類、原理、作用和應(yīng)用領(lǐng)域。獲得分析問題和解決問題的一些基本方法；積極主動(dòng)與小組成員交流、討論學(xué)習(xí)成果，取長補(bǔ)短，完成自我提升。新授PART.01NewTeaching目錄CONTENTS各個(gè)類型車載網(wǎng)絡(luò)的概述01車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類02車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用03一、各個(gè)類型車載網(wǎng)絡(luò)的概述目前存在的多種汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，其側(cè)重的功能有所不同。按照系統(tǒng)的復(fù)雜程度、通信速率、必要的動(dòng)作響應(yīng)速度、工作可靠性等方面的因素，美國汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)劃分為A、B、C、D和E共5類。下表為汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)的類型：類型功能A類面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸位速率通常小于10kbit/s，主要用于后視鏡調(diào)整、電動(dòng)窗、刮水器、空調(diào)、照明等車身低速控制；B類面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中低速網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸位速率在10~125kbit/s，主要應(yīng)用于車身電子舒適性模塊、儀表顯示等系統(tǒng)；C類面向?qū)崟r(shí)性控制的中高速多路傳輸網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸位速率在125kbit/s~1Mbit/s之間，主要用于牽引控制、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、自動(dòng)變速器控制、ABS控制等系統(tǒng)；D類面向媒體信息的高速傳輸網(wǎng)鉻，數(shù)據(jù)傳輸位速率一般在1Mbit/s以上，主要應(yīng)用于車載視頻、車載音響、車載電話、導(dǎo)航等信息娛樂系統(tǒng)；E類面向乘員的安全系統(tǒng)高速、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，位速率在10Mbit/s以上，主要用于車輛被動(dòng)性安全領(lǐng)域；二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（一）A類網(wǎng)絡(luò)A類網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用在“控制模塊與智能傳感器或智能執(zhí)行器”之間的通信網(wǎng)絡(luò)（子總線）。特點(diǎn)是低傳輸位速率、低成本，A類的網(wǎng)絡(luò)通信大部分采用UART（UniversalAsynchronousReceiverTransmitter，通用異步收發(fā)器）標(biāo)準(zhǔn)，目前還在應(yīng)用的主要是LIN協(xié)議、TTP/A協(xié)議和豐田專用BEAN協(xié)議等，二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（一）A類網(wǎng)絡(luò)總線名稱用戶主要使用場合備注UART（ALDL）通用汽車多種場合正在淘汰Sinebus通用汽車音頻應(yīng)用于無線操縱車輪控制E&C通用汽車娛樂媒體正在淘汰12C雷諾汽車極少使用——J1708/J1587/J1922T&B多種場合正在逐步被淘汰CCD克萊斯勒傳感器總線正在逐步被淘汰ACP福特汽車娛樂媒體正在淘汰BEAN豐田汽車控制——LIN許多公司車身控制由LIN協(xié)會(huì)開發(fā)TTP/ATTTech互聯(lián)網(wǎng)汽車公司智能傳感器由維也納工業(yè)大學(xué)開發(fā)A類網(wǎng)絡(luò)總線協(xié)議二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（二）B類網(wǎng)絡(luò)B類總線對(duì)比主要應(yīng)用的B類總線標(biāo)準(zhǔn)有三種：低速CAN、J1850和VAN。低速CAN是B類總線的國際標(biāo)準(zhǔn)，以往廣泛適用于美國車型的J1850正逐步被基于CAN總線的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議所取代?？偩€名稱用戶使用場合備注J2284通用汽車、福特汽車多種場合基于ISO11898，500kbit/sCAN歐洲車身系統(tǒng)控制基于ISO11519，也稱為容錯(cuò)CANJ1939TB多種場合在載貨汽車、大客車應(yīng)用時(shí)為250kbit/sJ1850通用汽車、福特、克萊斯樂多種場合主要應(yīng)用于北美汽車公司VAN雷諾汽車、車身控制基于ISO11519-3，法國二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（三）C類網(wǎng)絡(luò)由于高速總線系統(tǒng)主要用于與汽車安全相關(guān)，以及實(shí)時(shí)性要求比較高的地方，如動(dòng)力系統(tǒng)等，所以其有高傳輸速率，通常在“125kbit/s～1Mbit/s”之間。支持實(shí)時(shí)的周期性的參數(shù)傳輸，高速網(wǎng)絡(luò)主要用于動(dòng)力控制系統(tǒng)、電子制動(dòng)系統(tǒng)等。二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（三）C類網(wǎng)絡(luò)名稱TTP/CFlexRayISO11898-2（高速CAN）主要用戶TTP管理組織、奧迪、雷諾、日本電氣等寶馬、摩托羅拉、戴姆勒、克萊斯勒通用汽車、歐洲應(yīng)用場合對(duì)實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格的系統(tǒng)（X-by-Wire）X-by-Wire汽車、自動(dòng)化領(lǐng)域、航空信息傳輸同步異步或同步異步位編碼方式頻率控制NRZNRZ介質(zhì)訪問方式TDMATDMA/FTDMACSM/CR最大位速率25Mbit/s10Mbit/s1Mbit/s數(shù)據(jù)長度0~236B0~246B0~8BC類總線標(biāo)準(zhǔn)二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（四）D類網(wǎng)絡(luò)D類總線性能汽車信息娛樂和遠(yuǎn)程信息設(shè)備，特別是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)，需要功能強(qiáng)大的操作系統(tǒng)和連接能力。目前主要應(yīng)用的幾種D類總線協(xié)議見下表。類型特點(diǎn)低速高速無線總線協(xié)議IDB-CD2BMOSTIDB-1394藍(lán)牙CipperOPtical應(yīng)用場合通信娛樂通信娛樂通信娛樂PC設(shè)備PC通信傳輸介質(zhì)雙絞線雙絞線光纖光纖光纖

位速率250kbit/s29.8kbit/s12Mbit/s25Mbit/s98~393Mbit/s2.4GHz備注基于CAN總線——短距離射頻技術(shù)二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（四）D類網(wǎng)絡(luò)汽車多媒體網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議分為三種類型，分別是低速、高速和無線，對(duì)應(yīng)SAE的分類相應(yīng)為IDB-C、IDB-M和IDB-W，其傳輸速率為250kbit/s～100Mbit/s。321低速用于遠(yuǎn)程通信、診斷及通用信息傳送，IDB-C按CAN總線的格式以250kbit/s的位速率進(jìn)行信息傳送。高速主要用于實(shí)時(shí)的音頻和視頻通信，如MP3、DVD和CD等的播放，所使用的傳輸介質(zhì)是光纖。無線通信方面，采用藍(lán)牙規(guī)范。二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（五）E類網(wǎng)絡(luò)E類網(wǎng)絡(luò)主要面向乘員的安全系統(tǒng)，其主要用于“安全氣囊系統(tǒng)”主要作用為：連接氣囊、控制電腦、加速度計(jì)、安全傳感器等裝置，為被動(dòng)安全提供最佳保障。目前已有一些公司研制了相關(guān)的總線和協(xié)議，典型的安全總線標(biāo)準(zhǔn)如寶馬公司的Byteflight。二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（五）E類網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠保證以一段固定的等待時(shí)間專門用于來自安全元件的高優(yōu)先級(jí)信息。Byteflight協(xié)議利用Byteflight可以連接和收集前座保護(hù)氣囊、后座保護(hù)氣囊以及膝部保護(hù)氣囊等安全裝置的信號(hào)。Byteflight協(xié)議基于靈活的時(shí)分多路TDMA協(xié)議，以10Mbit/s的速率傳送數(shù)據(jù)，光纖可長達(dá)43m。不僅可以用于安全氣囊系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信，還可用于X-by-Wire系統(tǒng)的通信和控制。在緊急情況下，這種決定性的措施對(duì)安全發(fā)揮最佳的保護(hù)效果。三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用非常多，按照應(yīng)用系統(tǒng)加以劃分的話，車載網(wǎng)絡(luò)大致可以分為4個(gè)系統(tǒng)：動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和信息系統(tǒng)。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用等級(jí)三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用（一）動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)，利用網(wǎng)絡(luò)將發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)設(shè)置的模塊連接起來，在將汽車的主要因素——行駛、停止與轉(zhuǎn)彎這些功能用網(wǎng)絡(luò)連接起來時(shí)，就需要高速網(wǎng)絡(luò)。321動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線連接3塊電腦，它們是發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS/EDL及自動(dòng)變速器電腦。在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳遞應(yīng)盡可能快速，以便能及時(shí)利用數(shù)據(jù)，所以需要一個(gè)高性能的發(fā)送器。CAN數(shù)據(jù)總線連接點(diǎn)通常置于控制單元外部的線束中，但在特殊情況下，連接點(diǎn)也可能設(shè)在發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元內(nèi)部。三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用（二）車身系統(tǒng)與動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)相比，汽車上的各處都配置有車身系統(tǒng)的部件，線束長，容易受到干擾。防干擾的措施是盡量降低通信速度，通過增加節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，保證通信速度不受影響。在車身系統(tǒng)中，因?yàn)閾?dān)負(fù)著人機(jī)接口作用的模塊、節(jié)點(diǎn)的數(shù)量增加，所以與性能（通信速度）相比，更傾向于注重成本。三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用（三）安全系統(tǒng)安全系統(tǒng)是指根據(jù)”多個(gè)傳感器的信息“使安全氣囊啟動(dòng)等的控制系統(tǒng)。由此使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)將急劇地增加。對(duì)此系統(tǒng)的要求是成本低、通信速度快、通信可靠性高。三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用（四）信息（娛樂、ITS）系統(tǒng)對(duì)信息系統(tǒng)通信總線的要求是容量大、通信速度非常高。面向21世紀(jì)的控制系統(tǒng)、高速車身系統(tǒng)及主干網(wǎng)絡(luò)等，意味著將會(huì)有不同的網(wǎng)絡(luò)并存，為了實(shí)現(xiàn)即插即用，都將各個(gè)局域網(wǎng)與總線相連，根據(jù)汽車的平臺(tái)選擇并建立所需要的網(wǎng)絡(luò)。典型的車用網(wǎng)絡(luò)如下圖所示：實(shí)訓(xùn)PART.02Practicaltraining任務(wù)實(shí)施請(qǐng)查閱資料，了解本任務(wù)“獲取信息”中提到SAE-J1850標(biāo)準(zhǔn)、TTP協(xié)議。完成以下填空。1.A類網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用在控制模塊與智能傳感器或智能執(zhí)行器之間的通信網(wǎng)絡(luò)（子總線），其特點(diǎn)是______________、__________，A類的網(wǎng)絡(luò)通信大部分采用UART標(biāo)準(zhǔn)。2.LIN協(xié)議總線系統(tǒng)用于汽車__________式電控系統(tǒng)的一種新型低成本串行通信系統(tǒng)，也是一種基于UART的數(shù)據(jù)格式、主從結(jié)構(gòu)的單線12V的總線通信系統(tǒng)，主要用于智能__________器和__________器的串行通信。任務(wù)實(shí)施3.E類網(wǎng)絡(luò)主要面向乘員的安全系