(新版)汽車電氣課件：汽車娛樂信息與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

單元八汽車娛樂信息與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第一節(jié)汽車音響系統(tǒng)第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)返回第一節(jié)汽車音響系統(tǒng)一、汽車音響系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)汽車音響是指為了減輕駕駛員和乘員旅行中的枯燥感而設(shè)置的收放音裝置。其作為音響領(lǐng)域中不可缺少的一部分，已經(jīng)從最早的單一ＡＭ（調(diào)幅）收音機(jī)發(fā)展到具有ＡＭ／ＦＭ（調(diào)幅／調(diào)頻）收音機(jī)、ＣＤ／ＭＰ３／ＷＭＡ放音，兼容ＤＣＣ、ＤＡＴ數(shù)碼音響。為了使汽車音響可以適應(yīng)復(fù)雜的道路情況，現(xiàn)在的汽車音響在音色、操作和防振等各方面均達(dá)到了較高的水平，以保證性能的穩(wěn)定和音質(zhì)的完美。汽車音響系統(tǒng)主要由天線、接收裝置、車載播放器與外接音源接口、聲場修正、功率放大器和揚聲器六個部分組成，如圖８－１所示。下一頁返回第一節(jié)汽車音響系統(tǒng)１．天線天線用于接收廣播電臺的發(fā)射電波，通過高頻電纜向無線電調(diào)頻裝置傳送。汽車用天線無方向性，手動或電動天線均可伸縮。現(xiàn)代部分汽車為避免天線在高速行駛時彎曲，或被折斷，并擴(kuò)大接收范圍，以提高接收品質(zhì)，采用粘貼在后風(fēng)窗玻璃上的隱藏式天線。２．接收裝置接收裝置（收音機(jī)）是由無線電調(diào)諧裝置將電臺發(fā)射的高頻電磁波（無線電波）有選擇地接收，并解調(diào)為音頻電信號。收音機(jī)通過接收從許多廣播電臺發(fā)射的無線電波中的一種來選擇某一需要收聽的節(jié)目。上一頁下一頁返回第一節(jié)汽車音響系統(tǒng)在無線電廣播中，分為調(diào)幅（ＡＭ）廣播和調(diào)頻（ＦＭ）廣播，它們通過按鈕操作來切換。ＡＭ是調(diào)幅的縮寫，它將載波的波幅按聲音信號轉(zhuǎn)換；ＦＭ是調(diào)頻的縮寫，它將載波的頻率按聲音信號的頻率轉(zhuǎn)換。ＡＭ信號與ＦＭ信號的區(qū)別在于，ＦＭ廣播有良好的音質(zhì)和較少的噪聲；所有的ＦＭ廣播均是立體聲廣播，但ＡＭ廣播除某些電臺（或節(jié)目）外，均是單聲道的；ＡＭ廣播使用中波，ＦＭ廣播使用超高頻；ＡＭ廣播服務(wù)范圍大于ＦＭ廣播。收音機(jī)通過天線接收到廣播信號后，還必須清除電信號中的載波。廣播電臺發(fā)射的音樂和語音的信號與載波進(jìn)行合成變成調(diào)制信號，因此，要把此信號轉(zhuǎn)換成音樂和語音，必須去掉載波，只保留聲信號。上一頁下一頁返回第一節(jié)汽車音響系統(tǒng)收音機(jī)的工作原理如圖８－２所示。３．車載播放器與外接音源接口車載播放器讀取光盤以及外接音源接口傳輸?shù)臄?shù)字信號?，F(xiàn)代汽車上開始越來越多地使用ＣＤ播放器，可兼容ＭＰ３、ＷＭＡ多種格式。ＣＤ播放器的核心是ＣＤ機(jī)芯，它根據(jù)激光束發(fā)射到刻在ＣＤ上凹點處的反射光強度，將ＣＤ盤上所刻錄的音樂或聲音數(shù)字信號轉(zhuǎn)變成原來的模擬信號。ＣＤ播放器有單碟ＣＤ、多碟ＣＤ、虛擬多碟ＣＤ、單碟ＤＶＤ、多碟ＤＶＤ等幾種主流媒體形式。ＣＤ播放器的結(jié)構(gòu)與原理如圖８－３所示。上一頁下一頁返回第一節(jié)汽車音響系統(tǒng)外接音源接口是指外接輸入接口，通過連接外接設(shè)備，如ＭＰ３／ＭＰ４、Ｕ盤、移動硬盤等，即可在車載音響中播放外接設(shè)備的影音節(jié)目。目前常用的音頻接口形式有ＡＵＸ、ＵＳＢ、存儲卡和ｉＰｏｄ等。４．聲場修正按照車廂內(nèi)聲場特性及聽者愛好，增強或減弱頻率帶，具有修正聲場的功能。５．功率放大器上一頁下一頁返回第一節(jié)汽車音響系統(tǒng)因為收音機(jī)收到的無線電信號非常微弱，需要用功率放大器將微弱的音頻信號放大到可推動揚聲器的足夠功率，使揚聲器（喇叭）發(fā)出聲音。功率放大器可以裝在收音機(jī)中，也可以單獨安裝，作為立體聲音響的一個組件。６．揚聲器揚聲器俗稱喇叭，是最終決定車廂內(nèi)音響性能的重要部件。所有的音樂都是通過“喇叭”發(fā)出聲音，供人們聆聽、欣賞。作為將電能轉(zhuǎn)變?yōu)椤奥暷堋钡奈ㄒ黄鞑模鹊目趶酱笮?、安裝方法與位置、品質(zhì)、特性對整個音響系統(tǒng)的音質(zhì)起著決定性作用。上一頁下一頁返回第一節(jié)汽車音響系統(tǒng)為欣賞立體聲，車上至少要裝２個揚聲器。一般汽車揚聲器的數(shù)量大多數(shù)在２～６個，而價格較高的豪華車，揚聲器數(shù)量一般能達(dá)到４～８個甚至更多。喇叭的安裝位置如圖８－４所示。二、汽車音響系統(tǒng)的基本電路汽車音響系統(tǒng)的基本電路主要由收音／放音電路、音量／音調(diào)平衡、功放集成電路三個基礎(chǔ)電路部分組成，任何高難度和復(fù)雜的電路均是建立在這個電路基礎(chǔ)上的，如圖８－５所示。三、汽車音響系統(tǒng)的特點基于汽車音響系統(tǒng)的使用情況，汽車音響系統(tǒng)應(yīng)該具備以下特性：上一頁下一頁返回第一節(jié)汽車音響系統(tǒng)１．由蓄電池供電汽車音響系統(tǒng)的電源是蓄電池，此系統(tǒng)以１２Ｖ（２４Ｖ）電壓工作。２．抗干擾能力強汽車音響系統(tǒng)設(shè)計要能承受不平、顛簸路面的振動及灰塵。３．靈敏度高，動態(tài)范圍大收音機(jī)設(shè)計得非常靈敏，這樣即使在車子經(jīng)過無線電波不強的區(qū)域也可以接收到信號。上一頁下一頁返回第一節(jié)汽車音響系統(tǒng)無線電波的強度是隨地方而變化的，它裝有一套ＡＧＣ線路來調(diào)整這種差別。４．容易操作汽車音響系統(tǒng)應(yīng)在駕駛員開車時很容易使用，收音機(jī)有一套按鈕機(jī)構(gòu)和自動搜索功能。５．對電氣噪聲不敏感調(diào)幅廣播容易受外界噪聲的影響，如果無線電波微弱的區(qū)域發(fā)生雷電或者靠近交通信號、電力線或火車軌道，噪聲就易于產(chǎn)生。此外，汽車音響系統(tǒng)容易受到音響系統(tǒng)所在汽車的電氣元件，諸如火花塞、點火線圈和發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電氣噪聲的影響。上一頁下一頁返回第一節(jié)汽車音響系統(tǒng)為了有較好的音響效果，采取了一系列噪聲抑制措施，以阻止噪聲進(jìn)入系統(tǒng)而對汽車音響系統(tǒng)造成影響。６．對冷熱不敏感停放在戶外的車子，仲夏時節(jié)其內(nèi)部溫度會很高（高于８０℃），而在嚴(yán)冬車中溫度變得非常低（低于－２０℃），汽車音響系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)能承受此溫度波動。上一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)一、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)汽車導(dǎo)航系統(tǒng)也稱為車載ＧＰＳ導(dǎo)航系統(tǒng)，是指車輛道路交通信息通信系統(tǒng)。汽車內(nèi)部設(shè)置的ＧＰＳ天線會接收到來自環(huán)繞地球的２４顆ＧＰＳ衛(wèi)星中的至少３顆所傳遞的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合儲存在車載導(dǎo)航儀內(nèi)的電子地圖，通過ＧＰＳ衛(wèi)星信號確定的位置坐標(biāo)與此匹配，進(jìn)而確定汽車在電子地圖中的準(zhǔn)確位置。在定位的基礎(chǔ)上，可以通過多功能顯示器，提供最佳行車路線、前方路況以及最近的加油站、飯店、旅館等信息。１．汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的功用下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)汽車導(dǎo)航系統(tǒng)主要具備汽車蹤跡監(jiān)控和駕駛指南兩大功能。１）汽車蹤跡監(jiān)控功能只要將已編碼的ＧＰＳ接收裝置安裝在汽車上,該汽車無論行駛到任何地方都可以通過計算機(jī)控制中心的電子地圖指示出它所在的方位。２）駕駛指南功能駕駛指南功能包括地圖查詢、路線規(guī)劃和自動導(dǎo)航等功能。車主可以將各個地區(qū)的交通線路電子圖存儲在軟盤上，只要在車上接收裝置中插入軟盤，顯示屏上就會立即顯示出該車所在地區(qū)的位置及目前的交通狀態(tài)，既可輸入要去的目的地，預(yù)先編制出最佳行駛路線，又可接收計算機(jī)控制中心的指令，選擇汽車行駛的路線和方向。上一頁下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)（１）地圖查詢。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)可以在操作終端上搜索車主要去的目的地位置，可以記錄車主常去的地方的位置信息并保留下來，也可以和他人共享這些位置信息，模糊的查詢車主附近或某個位置附近的（如加油站、旅館、取款機(jī)等）信息。（２）路線規(guī)劃。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)會根據(jù)所設(shè)定的起始點和目的地，自動規(guī)劃一條線路。規(guī)劃線路可以設(shè)定是否經(jīng)過某些途經(jīng)點，是否避開高速等功能。（３）自動導(dǎo)航。上一頁下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)語音導(dǎo)航：用語音提前向駕駛者提供路口轉(zhuǎn)向、導(dǎo)航系統(tǒng)狀況等行車信息，使車主無須觀看操作終端，通過語音提示就可以安全到達(dá)目的地。畫面導(dǎo)航：在操作終端上會顯示地圖，以及車子現(xiàn)在的位置、行車速度、目的地的距離、規(guī)劃的路線提示、路口轉(zhuǎn)向提示的行車信息。重新規(guī)劃線路：當(dāng)車主沒有按規(guī)劃的線路行駛，或者走錯路口時，ＧＰＳ導(dǎo)航系統(tǒng)會根據(jù)車主當(dāng)前的位置，重新規(guī)劃一條新的到達(dá)目的地的線路。２．汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的基本組成上一頁下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)汽車導(dǎo)航系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成，一部分由安裝在汽車上的傳感器、ＧＰＳ接收機(jī)和顯示設(shè)備組成，另一部分由計算機(jī)控制中心組成，兩部分通過定位衛(wèi)星進(jìn)行聯(lián)系。典型的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖８－６所示。車載導(dǎo)航系統(tǒng)在汽車中的硬件布置如圖８－７所示。１）傳感器汽車導(dǎo)航系統(tǒng)主要有羅盤傳感器、車速傳感器和陀螺儀等，用以檢測并確定汽車的行駛方向和車速等信息。２）ＧＰＳ信號接收機(jī)上一頁下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)ＧＰＳ信號接收機(jī)能夠?qū)Γ牵校有l(wèi)星進(jìn)行搜索、捕捉。當(dāng)捕捉到衛(wèi)星后，即對信號進(jìn)行牽引和跟蹤，并將所接收到的ＧＰＳ信號進(jìn)行變換、放大和處理，以便測量出ＧＰＳ信號從衛(wèi)星到接收機(jī)的傳播時間，解析出ＧＰＳ衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出ＧＰＳ信號接收機(jī)自身所在的經(jīng)度、緯度和高度。ＧＰＳ信號接收機(jī)主要由天線單元和接收控制單元兩部分組成，如圖８－８所示。（１）天線單元天線單元是由接收天線和前置放大器組成的。上一頁下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)ＧＰＳ信號接收機(jī)的天線通常采用全向振子天線、小型螺旋天線或微帶天線，其作用是將從衛(wèi)星傳來的無線電信號的電磁波能量變換成接收機(jī)電子器件可攝取應(yīng)用的電流。（２）接收控制單元。接收控制單元主要由信號波道、存儲器及計算與控制部分等組成。它能對ＧＰＳ衛(wèi)星信號、安裝在汽車上的傳感器輸入信號以及儲存在存儲器中的電子地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并再經(jīng)綜合的圖像協(xié)調(diào)后，通過顯示器將地圖顯示在屏幕上，并以閃光標(biāo)識表示出汽車的適時位置，指示出汽車應(yīng)該的行駛方向及不斷地顯示當(dāng)前距目的地的距離。上一頁下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)①電子地圖。電子地圖即地圖ＣＤ，儲存著豐富的城市地圖、全國的公路網(wǎng)圖，以及加油站、便利商店、政府機(jī)關(guān)、旅游景點、餐館、停車場等信息。②ＣＤ－ＲＯＭ驅(qū)動器。ＣＤ－ＲＯＭ驅(qū)動器的作用是讀取電子地圖數(shù)據(jù)，并快速發(fā)送到ＥＣＵ進(jìn)行處理。為了使ＬＣＤ顯示效果連續(xù)，同時保持聲響與音像的同步，汽車ＧＰＳ導(dǎo)航系統(tǒng)采用了４倍速６５０ＭＢ的ＣＤ－ＲＯＭ驅(qū)動器。③ＲＦ調(diào)制解調(diào)器與ＲＦ天線。上一頁下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)ＲＦ調(diào)制解調(diào)器與ＲＦ天線的功能是接收主控中心發(fā)出的信息，并同時控制汽車，以實現(xiàn)汽車動態(tài)導(dǎo)航。通過ＲＦ調(diào)制解調(diào)器建立與ＶＩＣＳ（交通信息控制系統(tǒng)）的聯(lián)系，以獲取交通堵塞、道路故障、道路施工、停車場情況及交通規(guī)則變化等實時交通信息，使駕駛員做出快速反應(yīng)，改變行駛路線，以解決交通擁擠與堵塞問題。３）顯示器顯示器用來顯示位置路況等視頻圖像信息，常用ＬＣＤ液晶顯示，也可選用ＣＲＴ或ＴＶ顯示。４）計算機(jī)控制中心上一頁下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)計算機(jī)控制中心是由機(jī)動車管理部門授權(quán)和組建的，它負(fù)責(zé)隨時觀察轄區(qū)內(nèi)指定監(jiān)控的汽車動態(tài)和交通情況。３．汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的基本工作過程１）用戶輸入目的地在出發(fā)前，用戶通過系統(tǒng)的輸入方法將目的地輸入導(dǎo)航設(shè)備中。２）確定行駛路線如圖８－９所示，汽車導(dǎo)航主機(jī)從ＧＰＳ信號接收機(jī)得到經(jīng)過計算確定的當(dāng)前經(jīng)度和緯度，通過與電子地圖數(shù)據(jù)對比，就可以隨時確定車輛當(dāng)前所在的地點。上一頁下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)一般汽車導(dǎo)航系統(tǒng)將車輛當(dāng)前位置默認(rèn)為出發(fā)點，在車主輸入目的地后，導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)電子地圖存儲的地圖信息就可以自動算出一條最合適的路線，作為新的路線。３）行駛中的導(dǎo)航汽車自動導(dǎo)航系統(tǒng)的輸出設(shè)備包括顯示屏幕和語音輸出設(shè)備。在行駛過程中，駕駛員必須全神貫注于駕駛，而不能經(jīng)常查看顯示屏幕，因此，一個實用而人性化的車輛自動導(dǎo)航系統(tǒng)利用語音輸出，在必要時刻向駕駛員提示信息。二、電話免提系統(tǒng)上一頁下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)電話免提系統(tǒng)是專為行車安全和舒適性而設(shè)計的。其功能主要是：用語音指令控制接聽或撥打電話，使用者可以通過車上的音響或藍(lán)牙無線耳機(jī)進(jìn)行通話、收發(fā)短信、來電顯示、上網(wǎng)、數(shù)字撥號、通訊錄、通話管理、設(shè)置時間和日期等功能。部分車載電話具有多頻或雙頻和藍(lán)牙功能，常見的有車載式、藍(lán)牙式、車載＋藍(lán)牙式等幾種。三、駕駛艙管理和數(shù)據(jù)系統(tǒng)隨著汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車電子控制系統(tǒng)所用的傳感器不斷增多，汽車儀表的電子顯示系統(tǒng)從簡單地顯示傳感器信息的系統(tǒng)，已發(fā)展成為可以對各種信息進(jìn)行分析計算、加工處理的綜合信息系統(tǒng)。上一頁下一頁返回第二節(jié)汽車通信系統(tǒng)駕駛艙管理和數(shù)據(jù)系統(tǒng)就是指基于一臺中央電腦來控制大部分車載設(shè)施和功能的智能中央控制系統(tǒng)，其作用是將車輛信息、多媒體系統(tǒng)、ＧＰＳ導(dǎo)航、空調(diào)、電話等功能整合為一個整體，旨在方便用戶對這些配置的控制和操作。該系統(tǒng)能夠從大量的信息中選擇出駕駛員所需要的各種信息內(nèi)容，讓車內(nèi)乘員可以快速地啟用或操控娛樂、信息、導(dǎo)航和電信功能。上一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)可減小線束尺寸、降低成本、減少插接器的數(shù)量，同一款車同等配置下，可以大大簡化汽車線束；可以進(jìn)行設(shè)備之間的通信，增加功能；通過信息共享，減少傳感器信號的重復(fù)數(shù)量。常規(guī)方法布線與采用總線方式布線如圖８－１０所示。一、車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程自２０世紀(jì)８０年代起，汽車上開始裝用車載網(wǎng)絡(luò)。１９８３年，日本豐田公司在世紀(jì)牌汽車上采用光纖車門多路傳輸集中控制系統(tǒng)，車身電控單元可對各車門鎖、電動車窗進(jìn)行控制。下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)１９８６—１９８９年，汽車車身系統(tǒng)采用了銅網(wǎng)線，如日產(chǎn)公司的車門多路傳輸集中控制系統(tǒng)、通用汽車公司的車燈多路傳輸集中控制系統(tǒng)等，都已處于批量生產(chǎn)階段。同時，一些汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)也紛紛推出，如德國ＲｏｂｅｓＢｏｓｃｈ公司的ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、美國汽車工程師學(xué)會（ＳＡＥ）提出的Ｊ１８５０、馬自達(dá)的ＰＡＬＭＮＥＴ、德國大眾的ＡＢＵＳ等。２０世紀(jì)９０年代，集成電路技術(shù)和電子器件制造技術(shù)迅速發(fā)展，用廉價的單片機(jī)作為總線的接口端，使總線技術(shù)布線的價格逐漸進(jìn)入實用化階段。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為了實現(xiàn)音響系統(tǒng)的數(shù)字化，建立了將音頻數(shù)據(jù)與信號系統(tǒng)綜合在一起的ＡＶ網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)采用光纜連續(xù)地傳輸大容量的數(shù)據(jù)。當(dāng)汽車引入智能交通系統(tǒng)（ＩＴＳ）后，開始使用更大容量的網(wǎng)絡(luò)，如ＤＤＢ協(xié)議、ＭＯＳＴ及ＩＥＥＥ１３９４等。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。２０００年以后，隨著車載網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步細(xì)分，低端ＬＩＮ網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生。根據(jù)汽車各個系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的傳輸速率的不同要求，汽車上常用的總線分為ＣＡＮ總線和ＬＩＮ總線兩大類。ＣＡＮ總線用于對數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬要求較高的場合，如發(fā)動機(jī)電控單元和ＡＢＳ電控單元等。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＬＩＮ總線用于對數(shù)據(jù)傳輸速率要求較低的場合，為車載網(wǎng)絡(luò)提供輔助功能，多用在不需要總線的高帶寬和多功能的場合，如智能傳感器和車身系統(tǒng)的通信，使用ＬＩＮ總線可使成本大大降低。２０１０年，國際Ｔｅｌｅｍａｔｉｃｓ產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ＩＴＩＦ）正式成立，標(biāo)志著汽車信息化時代的到來。Ｔｅｌｅｍａｔｉｃｓ是遠(yuǎn)程通信技術(shù)（Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）與信息科學(xué)技術(shù)（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ）的合成詞，它整合了汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（也包括其他移動運輸工具內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）、無線通信技術(shù)、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，全球定位系統(tǒng)）衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)，隨時給行車中的人們提供駕駛、生活、娛樂所必需的各種信息。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)幾種典型網(wǎng)絡(luò)的成本比例及通信速度比較如圖８－１１所示。二、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要類型如圖８－１２所示。三、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常用的基本術(shù)語１．?dāng)?shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線是模塊間運行數(shù)據(jù)的通道，即所謂的信息高速公路。數(shù)據(jù)總線可以實現(xiàn)一條數(shù)據(jù)線上傳遞的信號可以被多個系統(tǒng)（控制單元）共享，從而最大限度地提高系統(tǒng)整體效率，充分利用有限的資源。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)２．ＣＡＮＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。３．局域網(wǎng)在一個有限區(qū)域內(nèi)連接計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)稱為局域網(wǎng)。４．現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線（ＦｉｅｌｄＢｕｓ）是在工業(yè)過程控制和生產(chǎn)自動化領(lǐng)域發(fā)展起來的一種網(wǎng)絡(luò)體系，是在過程現(xiàn)場，安裝在控制室先進(jìn)自動化裝置中的一種串行數(shù)字通信鏈路。５．多路傳輸上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)多路傳輸用ＳＷＳ（ＳｍａｒｔＷｉｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）表示，是指在同一條通道上同時傳輸多條信息，如圖８－１３所示。６．網(wǎng)關(guān)因為汽車上往往不止使用一種總線網(wǎng)絡(luò)，所以必須用一種方法達(dá)到信息共享，而不產(chǎn)生協(xié)議間的沖突，如圖８－１４所示。７．幀為了可靠地傳輸數(shù)據(jù)，通常將原始數(shù)據(jù)分割成一定長度的數(shù)據(jù)單元，這就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯卧?，稱為幀。８．通信協(xié)議上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信協(xié)議是通信雙方控制信息交換規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)、約定的集合，即指數(shù)據(jù)在總線上的傳輸規(guī)則，如表８－１所示。四、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用（一）ＣＡＮ總線技術(shù)應(yīng)用１．概述１）ＣＡＮ總線的特性（１）ＣＡＮ的特點。①ＣＡＮ支持從幾千到１Ｍｂｉｔ／ｓ的傳輸速率。②使用廉價的物理傳輸媒介。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＣＡＮ可以使用普通的雙絞線、同軸電纜及光纖作為網(wǎng)線（雙絞線最常用）。③數(shù)據(jù)幀短，實時性好，降低了有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取＂苠e誤檢測、校正能力強，系統(tǒng)可靠性高。⑤多站同時發(fā)送信息，模塊可以優(yōu)先獲取數(shù)據(jù)。⑥能判斷暫時錯誤和永久錯誤的節(jié)點，具有故障節(jié)點自動脫離功能。⑦大部分ＣＡＮ在丟失仲裁或出錯時，具有信息自動重發(fā)功能。（２）ＣＡＮ數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線與其他部件組合在一起即成為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，ＣＡＮ數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點如下：①將傳感器信號線減至最少，更多的傳感器信號進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。②組網(wǎng)自由，功能擴(kuò)展能力強。如果系統(tǒng)需增加新的功能，僅需軟件升級即可，對復(fù)雜的汽車網(wǎng)絡(luò)具有強大的優(yōu)勢。③總線利用率高，數(shù)據(jù)傳輸距離長，可達(dá)１０ｋｍ；數(shù)據(jù)傳輸速率高，可達(dá)１Ｍｂｉｔ／ｓ。④ＣＡＮ總線符合國際標(biāo)準(zhǔn)，便于一輛車上不同生產(chǎn)廠家的電控單元間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)⑤電控單元實時監(jiān)測。對所連接的ＣＡＮ總線進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)故障時，該電控單元存儲相應(yīng)的故障碼。⑥電控單元和電控單元插接器端子最小化應(yīng)用，節(jié)省電控單元的有限空間。⑦節(jié)省大量有色金屬，成本相對較低。（３）傳輸線顏色特點。ＣＡＮ總線基本顏色為橙色；ＣＡＮ－Ｌ（低位）均為棕色；ＣＡＮ－Ｈ（高位）中的驅(qū)動系統(tǒng)傳輸線為黑色，舒適系統(tǒng)傳輸線為綠色，信息系統(tǒng)傳輸線為紫色。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)使用數(shù)據(jù)鏈路接口（ＤＬＣ）為解碼器提供接口。由于所有系統(tǒng)信息可通過另一根（冗余）導(dǎo)線進(jìn)行傳遞，所以當(dāng)數(shù)據(jù)總線的一根導(dǎo)線損壞時，系統(tǒng)仍可繼續(xù)工作。若兩根導(dǎo)線損壞，則會影響診斷功能。２）ＣＡＮ總線的位數(shù)值表示與通信距離ＣＡＮ總線用“顯性”（Ｄｏｍｉｎａｎｔ）和“隱性”（Ｒｅｃｅｓｓｉｖｅ）兩個互補的邏輯值表示０和１。當(dāng)總線上出現(xiàn)同時發(fā)送顯性和隱性位時，總線數(shù)值為顯性（即０與１的結(jié)果為０）。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＶＣＡＮ－Ｈ和ＶＣＡＮ－Ｌ為ＣＡＮ總線收發(fā)器與總線之間的兩接口端子電壓，信號以兩線之間的差分電壓形式出現(xiàn)，如圖８－１５所示。在隱性狀態(tài)下，ＶＣＡＮ－Ｈ和ＶＣＡＮ－Ｌ被固定在平均電壓附近，Ｖｄｉｆｆ近似于零。在總線空閑或隱性位期間，發(fā)送隱性位。顯性位以大于最小閥值的差分電壓表示。ＣＡＮ總線上任意兩個節(jié)點之間的最大傳輸距離與其位速率有關(guān)。最大通信距離是指在同一條總線上兩個節(jié)點之間的距離。在各級“分支”的節(jié)點上采用“網(wǎng)關(guān)”（中繼器或網(wǎng)橋），即由多個ＣＡＮ控制器或外加其他通信協(xié)議（如ＲＳ４８５、ＴＣＰ／ＩＰ）的接口芯片組成的一個設(shè)備，幾乎不受限制地擴(kuò)大了通信距離（“中繼器”作用），又有“網(wǎng)關(guān)”或“網(wǎng)橋”，甚至“路由器”的作用。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)２．ＣＡＮ協(xié)議ＣＡＮ技術(shù)的應(yīng)用推廣，要求通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化。１９９１年９月，博世公司制定并發(fā)布了ＣＡＮ技術(shù)規(guī)范（Ｖｅｒｓｉｏｎ２.０）。該技術(shù)規(guī)范包括Ａ和Ｂ兩部分，ＣＡＮ２.０Ａ給出了曾在ＣＡＮ技術(shù)規(guī)范版本１.２中定義的ＣＡＮ報文格式，而ＣＡＮ２.０Ｂ給出了標(biāo)準(zhǔn)的和可擴(kuò)展的兩種ＣＡＮ報文格式。此后，１９９３年１１月，ＩＳＯ正式頒布了道路交通運輸工具“數(shù)字交換—高速通信控制器局域網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)（ＩＳＯ１１８９８—高速ＣＡＮ）”以及低速標(biāo)準(zhǔn)（ＩＳＯ１１５１９—低速ＣＡＮ）。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)美國汽車工程師學(xué)會等組織和團(tuán)體也以ＣＡＮ協(xié)議為基礎(chǔ)頒布了本組織的標(biāo)準(zhǔn)，并將汽車通信協(xié)議按通信速度進(jìn)行分類。１）ＣＡＮ的分層結(jié)構(gòu)ＣＡＮ協(xié)議包括ＩＳＯ／ＯＳＩ參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，如圖８－１６所示。物理層分為物理層信號（ＰＬＳ）、物理媒體連接（ＰＭＡ）和媒體從屬接口（ＭＤＩ）。數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制（ＬＬＣ）和媒體訪問控制（ＭＡＣ）。ＭＡＣ層的運行借助于“故障界定實體”（ＦＣＥ）進(jìn)行監(jiān)控。故障界定是使判別短暫干擾和永久性故障成為可能的一種自檢機(jī)制。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物理層可借助檢測和管理物理媒體對故障實體進(jìn)行監(jiān)控（如總線短路或斷路，總線故障管理）。ＬＬＣ和ＭＡＣ兩個同等的協(xié)議實體通過交換幀或協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ＰＤＵ）相互通信。ＣＡＮ協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層由Ⅳ層協(xié)議數(shù)據(jù)單元ＮＰＤＵ、Ｎ層服務(wù)數(shù)據(jù)單元Ｎ－ＳＤＵ和Ⅳ層指定的協(xié)議控制信息Ｎ－ＰＣＩ構(gòu)成。２）不同版本的通信協(xié)議與互聯(lián)（１）Ｂ類通信協(xié)議與Ｃ類通信協(xié)議互聯(lián)。不同版本的ＣＡＮ可以通過網(wǎng)關(guān)取得互聯(lián)。網(wǎng)關(guān)就是具備不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間信息轉(zhuǎn)換能力的單片機(jī)。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖８－１７所示，兩個ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器是兩個獨立芯片，由ＣＡＮ電控單元（單片機(jī)）作為網(wǎng)關(guān)，ＣＡＮ執(zhí)行器芯片如同隨機(jī)存儲器被網(wǎng)關(guān)寫讀。當(dāng)收到信息時，網(wǎng)關(guān)執(zhí)行接收ＣＡＮ芯片的外部操作，然后按轉(zhuǎn)換信息的邏輯指令執(zhí)行外部操作，并對網(wǎng)絡(luò)第二個ＣＡＮ芯片編程傳輸。ＣＡＮ２.０Ｂ協(xié)議數(shù)據(jù)位速率可達(dá)１Ｍｂｉｔ／ｓ，相當(dāng)于可執(zhí)行ＳＡＥＣ類高速數(shù)據(jù)速率的通信協(xié)議，故被稱為ＳＡＥＪ１９３９規(guī)范。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由于高速率串行鏈路的電子元件和相應(yīng)硬件成本較高，因此某些控制系統(tǒng)不需要高速數(shù)據(jù)速率，如燈光、車內(nèi)溫度、中控門鎖等可以采用中速（Ｂ類）、低速（Ａ類）數(shù)據(jù)速率的通信網(wǎng)絡(luò)。ＳＡＥＪ１８５０是采用數(shù)據(jù)速率為４１.６Ｋｂｉｔ／ｓ的Ｂ類通信網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)關(guān)將要求高速率Ｃ類通信的發(fā)動機(jī)控制互聯(lián)。ＡＢＳ的ＣＡＮ２.０Ｂ網(wǎng)絡(luò)用網(wǎng)關(guān)與ＳＡＥＪ１８５０網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)，如圖８－１８所示。（２）通用工作負(fù)荷特性。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為了合理分配通信速率，提高效率和降低成本，博世公司開發(fā)了供不同等級通信選用的通用工作負(fù)荷特性表，共有９０項內(nèi)容，可供ＣＡＮ總線汽車使用或維修時參考。（３）低速車身控制系統(tǒng)實施高速的ＣＡＮ協(xié)議。①低速車身控制系統(tǒng)的含義。低速（小于１２５Ｋｂｉｔ／ｓ）車身控制系統(tǒng)主要指汽車燈光、刮水器、電動車窗、后視鏡、中控門鎖、空調(diào)以及其他低速數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)。若低優(yōu)先級和低通信量的低速車身控制信息采用高速數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)，會使生產(chǎn)成本和維修費用提高。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)近年來，用于車身控制系統(tǒng)的各種協(xié)議并不通用，且有一定的局限性。ＣＡＮ雖然是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦的汽車高速網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，但也可用于低速的車身控制系統(tǒng)。若選用同類的ＣＡＮ協(xié)議，則很容易從高速到低速網(wǎng)絡(luò)或從低速到高速網(wǎng)絡(luò)橋接數(shù)據(jù)。當(dāng)ＣＡＮ被配置于低速應(yīng)用時，若ＣＡＮ的芯片仍然與高速應(yīng)用的芯片相同，則不經(jīng)濟(jì)。由沃威克大學(xué)先進(jìn)技術(shù)中心與飛利浦公司開發(fā)的串行鏈路輸入／輸出控制器局域網(wǎng)（ＳＬＩＯＣＡＮ）發(fā)展和改進(jìn)了ＣＡＮ技術(shù)，能以低成本的造價滿足低速車身控制系統(tǒng)的應(yīng)用要求。②串行鏈路輸入／輸出控制器局域網(wǎng)。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＳＬＩＯＣＡＮ是用于完成簡單輸入／輸出功能的低智能ＣＡＮ芯片，其最簡單的結(jié)構(gòu)可以看作帶有內(nèi)部ＣＡＮ控制器的Ｉ／Ｏ端口，具有ＣＡＮ協(xié)議規(guī)定的全部特征和能力，并符合ＣＡＮ２.０Ａ和ＣＡＮ２.０Ｂ（無源）規(guī)格，具有１１位ＣＡＮ標(biāo)識符和２９位忽略標(biāo)識符，不會使總線出錯。ＳＬＩＯＣＡＮ若擴(kuò)展到低速應(yīng)用，采用其內(nèi)部振蕩器，則速率可達(dá)到１２５Ｋｂｉｔ／ｓ；如果采用外部晶體振蕩器，則速率可達(dá)到２５０Ｋｂｉｔ／ｓ。通常，在無外部晶體時鐘的條件下使用，以使ＳＬＩＯ接口簡單且成本低。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的ＣＡＮ與ＳＬＩＯＣＡＮ相比，前者所有電控單元通過物理層連接到一根雙絞總線上，后者用低智能的只帶有內(nèi)部ＣＡＮ控制器的Ｉ／Ｏ端口（ＳＬＩＯＣＡＮ）代替電控單元，即ＳＬＩＯＣＡＮ只用一個電控單元。由于ＳＬＩＯＣＡＮ是一種低智能裝置，要靠一個智能主節(jié)點編程和控制。智能主節(jié)點是一種含有電控單元的ＣＡＮ節(jié)點，全部１６個ＳＬＩＯ都受控于ＳＬＩＯＣＡＮ總線上的一個主節(jié)點。由于各個ＳＬＩＯ中均有４個標(biāo)識位，產(chǎn)生１６個不同的標(biāo)識符。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)合并兩個不同制造廠有不同標(biāo)識符設(shè)定（如各不相同的ＩＤ）的ＳＬＩＯ，將會給出３２個ＳＬＩＯ節(jié)點（如飛利浦和國家半導(dǎo)體公司各１６個）。１１位ＣＡＮ標(biāo)識符中的ＩＤＯ指示的數(shù)據(jù)傳輸方向有兩種情況：當(dāng)ＩＤＯ為０時，信息方向從主控制器傳送至ＳＬＩＯ；而當(dāng)ＩＤＯ為１時，信息傳遞方向相反。ＳＬＩＯＣＡＮ的主控制器也能使用遙控幀從其節(jié)點進(jìn)行查詢。ＳＬＩＯＣＡＮ的數(shù)據(jù)字節(jié)一直被制造廠固定為２個或３個字節(jié)。在數(shù)據(jù)字段（主存儲器中保存數(shù)據(jù)記錄的一個區(qū)域）中，第一個數(shù)據(jù)字節(jié)起到命令寄存器和狀態(tài)寄存器的功能，其余的數(shù)據(jù)字節(jié)與ＳＬＩＯ的輸入／輸出端子相適配（８位或１６位）。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各個ＳＬＩＯ端口可以單獨編程。③ＳＬＩＯ的物理尋址方法。由于ＳＬＩＯ標(biāo)識符為４位，ＳＬＩＯＣＡＮ繼承了由一特定標(biāo)識符指定每個ＳＬＩＯＣＡＮ節(jié)點的物理尋址方法，因此通常不再采用ＣＡＮ的功能尋址方法。ＳＬＩＯ主節(jié)點的相關(guān)情況如圖８－１９所示。通常一根ＣＡＮ總線上的全部１６個ＳＬＩＯ由一個主節(jié)點控制，在某些情況下它們可分組，并受幾個主控制器控制，但同一總線上的ＳＬＩＯ總數(shù)不能超過１６（或３２）個。而在多主機(jī)的條件下，僅需對一個主機(jī)定標(biāo)。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＣＡＮ的廣播方法是所有的其他ＣＡＮ節(jié)點（主節(jié)點和ＳＬＩＯ節(jié)點）也能接收ＳＬＩＯ發(fā)送的信息。因此，ＳＬＩＯ的物理尋址方法最重要的是確保其他智能節(jié)點（專用的主節(jié)點除外）不能對數(shù)據(jù)起作用，否則會導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂和差錯。④ＳＬＩＯＣＡＮ的信息發(fā)送方式。為了使ＳＬＩＯ的內(nèi)部振蕩器同步以供總線定時，主控制器需每隔３８００位時間發(fā)送１條標(biāo)定幀，只需標(biāo)定ＳＬＩＯ節(jié)點，就能發(fā)送１條ＣＡＮ信息。ＳＬＩＯ的傳輸由內(nèi)部ＣＡＮ控制器硬件邏輯自動完成。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在初始化過程中，ＳＬＩＯ安排完成一定的功能，例如事件捕獲輸入、輸出或Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。初始化是通過編程的ＳＬＩＯ節(jié)點，經(jīng)ＣＡＮ總線，然后置電控單元主節(jié)點于啟動狀態(tài)。同樣只需標(biāo)定ＳＬＩＯ節(jié)點就能傳送一條ＣＡＮ信息。在接收端，ＳＬＩＯ具有只有該節(jié)點才有的標(biāo)識符，將自動應(yīng)答內(nèi)部ＣＡＮ控制器邏輯。⑤ＳＬＩＯＣＡＮ總線與ＣＡＮ總線對比。ＳＬＩＯＣＡＮ缺少石英振蕩器的精度，ＳＬＩＯ的內(nèi)部位計時邏輯以最大的振蕩器容限作為最佳選擇條件。這要求縮短ＣＡＮ總線的有效長度，作為抽樣點的位時間必須盡量提前，進(jìn)而限制傳輸線上允許的傳播延遲時間。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＳＬＩＯＣＡＮ與ＣＡＮ的總線長度對比，ＳＬＩＯＣＡＮ的總線長度較ＣＡＮ總線縮短了幾百甚至幾千米。另外，ＳＬＩＯＣＡＮ中兩個外主節(jié)點間的最大容許距離較短，但即使是最短的８０ｍ，相應(yīng)的總線長度也足以滿足小型汽車的應(yīng)用。⑥ＳＬＩＯＣＡＮ車身控制系統(tǒng)的布局。ＳＬＩＯＣＡＮ技術(shù)應(yīng)用于汽車車身控制系統(tǒng)，一般可在４０Ｋｂｉｔ／ｓ位速率下操作，需要增速時也可擴(kuò)展至１２５Ｋｂｉｔ／ｓ。除了每隔３８００位時間標(biāo)定恒定傳輸?shù)男畔⑼猓械模茫粒蝹鬏敹紝儆谑录?qū)動（狀態(tài)變化）。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線負(fù)載相當(dāng)?shù)停ㄟ^使用ＣＡＮ總線分析器，在改進(jìn)的系統(tǒng)中記錄下的最大總線負(fù)載為６.４％，其中包括轉(zhuǎn)向信號燈接通、重復(fù)按壓座椅位置開關(guān)和前照燈遠(yuǎn)光開關(guān)。ＳＬＩＯＣＡＩＮ的標(biāo)定幀總數(shù)是總線負(fù)載的１.８％。ＳＬＩＯＣＡＮ的這種“附加開銷”與智能的ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)相比差別很大。采用ＳＬＩＯＣＡＮ的車身控制系統(tǒng)如圖８－２０所示，中央控制單元Ｐ８ＸＣ５９２由飛利浦公司生產(chǎn)，屬８０５１系列，其性能參數(shù)如下：ＲＡＭ２５６ＫＢ，ＲＯＭ１６ＫＢ，端子６８，Ｉ／Ｏ端子４８，全雙工異步收發(fā)器ＵＡＲＴ，定時／計數(shù)器３，ＣＡＮ總線，１０位Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其中最主要的性能特點是具有多機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)接口功能，即有ＣＡＮ總線接口。除了電動座椅和裝在翼子板上的后視鏡需做Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換外，大多數(shù)車身電控單元只需做數(shù)字通／斷。另外，由于ＳＬＩＯ備有內(nèi)部Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器，將用數(shù)字記錄電位差計的讀數(shù)，故操作速度會增加一些。⑦ＳＬＩＯＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時的“對抗措施”。針對總線故障，ＳＬＩＯＣＡＩＮ與智能的ＣＡＮ節(jié)點相同，即一旦ＣＡＮ總線出現(xiàn)故障，各自獨立的節(jié)點不能再與其主機(jī)或其他節(jié)點通信,此時系統(tǒng)按照預(yù)定義參數(shù)進(jìn)入低效運行方式或緩者復(fù)位。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由于ＳＬＩＯ有物理尋址能力，所以無大型軟件輔助也能很容易地檢測出故障部位。監(jiān)視計時器可以周期地檢查所有節(jié)點的狀況，確保系統(tǒng)的完好性。一旦某個節(jié)點發(fā)生故障，系統(tǒng)將采取妥當(dāng)?shù)摹皩勾胧薄＃樱蹋桑希茫粒慰偩€網(wǎng)絡(luò)最大的特點之一是有較好的靈活性和適應(yīng)性。在汽車設(shè)計和改裝中，并不需要過多地改變原車身的主要線束。由于ＳＬＩＯＣＡＮ內(nèi)的電控單元已做了定時和延遲，因此不存在繼電器或定時器的磨損問題。高壓開關(guān)靈敏半導(dǎo)體裝置與傳統(tǒng)的熔斷絲相比，具有更佳的回路保護(hù)性能。另外，它還具有在零點幾秒之內(nèi)檢測各種斷路或短路的能力。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)這些故障狀況可以反饋至中央控制單元，Ｐ８ＸＣ５９２進(jìn)一步對錯誤報警和采取妥當(dāng)?shù)摹皩勾胧?。“對抗措施”包括接通制動燈作為后轉(zhuǎn)向信號燈發(fā)生故障時的后備保險，或接通后霧燈作為制動燈發(fā)生故障時的后備保險等。ＳＬＩＯＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)采取“對抗措施”形成的“燈光混亂”，實際上是中央控制單元對故障報警和對回路補償?shù)陌踩胧┲弧．?dāng)與安全行車有緊密關(guān)系的制動燈或轉(zhuǎn)向燈電路發(fā)生短路或斷路時，點亮警告燈，對前方或后方的人和車做出“本車正在轉(zhuǎn)彎或制動”的“補償警告”，以減少行車事故。與此同時，警告驅(qū)動器驅(qū)動液晶顯示器，提醒駕駛員盡快維修車輛。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，由于不存在維修繼電器、定時器等部件，故需采用外接儀器進(jìn)行診斷。ＳＬＩＯＣＡＮ很容易將故障診斷儀連接到數(shù)據(jù)總線上獲取全部信息，也可補充使用數(shù)據(jù)登錄器對汽車的非正常工況進(jìn)行檢測。另外，與診斷軟件有關(guān)的知識也能進(jìn)一步增強對汽車故障的診斷能力。⑧ＳＬＩＯＣＡＮ車身控制系統(tǒng)的“即插即用”特性。目前的ＳＬＩＯＣＡＮ車身控制系統(tǒng)如圖８－２１所示，帶有較多的局部線束，整個系統(tǒng)的工作可靠性和電磁兼容性并非最佳。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)因此，將燈群集器上的ＳＬＩＯ、功率驅(qū)動器以及傳感器或執(zhí)行器（燈、螺線管、電動機(jī)等）組合制成單個的“即插即用”的標(biāo)準(zhǔn)組件，如圖８－２２所示。采用該模塊化方法，再將各個標(biāo)準(zhǔn)組件按圖８－２２左邊的５個框圖直接連接ＣＡＮ總線，可省去圖８－２１中的局部線束，還能提高整個系統(tǒng)的工作可靠性，并改善電磁兼容性。模塊化設(shè)置對增加產(chǎn)品數(shù)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量和維修方便性非常有利。（４）大型汽車中應(yīng)用最廣泛的應(yīng)用層協(xié)議ＳＡＥＪ１９３９。ＳＡＥＪ１９３９由美國ＳＡＥ組織維護(hù)和推廣，其特點如下：上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)①以ＣＡＮ２.０Ｂ協(xié)議為基礎(chǔ)，物理層標(biāo)準(zhǔn)與ＩＳＯ１１８９８規(guī)范兼容，并采用符合該規(guī)范的ＣＡＮ控制器和收發(fā)器。通信速率最高可達(dá)２５０Ｋｂｉｔ／ｓ。②采用協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ＰＤＵ）傳送信息，每個ＰＤＵ相當(dāng)于ＣＡＮ協(xié)議中的一幀。由于每個ＣＡＮ幀最多可傳輸８個字節(jié)數(shù)據(jù)，因此ＰＤＵ的傳輸具有很高的實時性。③利用ＣＡＮ２.０Ｂ擴(kuò)展幀格式的２９位標(biāo)志符定義每一個ＰＤＵ的含義以及ＰＤＵ的優(yōu)先級。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)④ＳＡＥＪ１９３９協(xié)議主要作為汽車中應(yīng)用的通信協(xié)議，對汽車中應(yīng)用到的各類參數(shù)都進(jìn)行了規(guī)定，參數(shù)的規(guī)定符合ＩＳＯ１１９９２標(biāo)準(zhǔn)。３．ＣＡＮ總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸原理１）ＣＡＮ的基本組成ＣＡＮ由每個電控單元內(nèi)部的ＣＡＮ控制器和收發(fā)器、每個電控單元外部連接的兩條ＣＡＮ總線和整個系統(tǒng)中的兩個數(shù)據(jù)傳遞終端組成，如圖８－２３所示。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＣＡＮ的接線如圖８－２４所示，中央電控單元（ＣＥＭ）的ＣＡＮ控制器具有雙通道（ＣＲＸ０、ＣＴＸ０／ＣＲＸ１、ＣＴＸ１）的ＣＡＮ接口，接到兩個不同的ＣＡＮ總線（ＣＡＮ－Ｈ和ＣＡＮ－Ｌ）上。各電控單元通過收發(fā)器與ＣＡＮ總線相連，相互交換數(shù)據(jù)。ＣＡＮ控制器根據(jù)兩根線的電位差判別其總線的電平。總線的電平分顯性電平與隱性電平兩種，二者必居其一。發(fā)送節(jié)點通過改變總線電平，將報文發(fā)送到接收節(jié)點。與總線相連的所有節(jié)點都可以發(fā)送報文，在兩個以上的節(jié)點同時開始發(fā)送報文的情況下，具有優(yōu)先級報文的節(jié)點獲得發(fā)送權(quán)，其他所有節(jié)點轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（１）電控單元。ＣＡＮ控制器接收來自傳感器的信號，將其處理后再控制執(zhí)行元件工作，同時根據(jù)需要將傳感器信息通過ＣＡＮ總線發(fā)送給其他電控單元。電控單元的主要構(gòu)件有ＣＰＵ、ＣＡＮ控制器和ＣＡＮ收發(fā)器，另外還有輸入／輸出存儲器和程序存儲器，如圖８－２５所示。帶有ＣＡＮ收發(fā)功能的電控單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖８－２６所示。電控單元接收到的傳感器信號（如發(fā)動機(jī)溫度或轉(zhuǎn)速信號）被定期按順序存入輸入存儲器。電控單元按存儲的程序處理輸入值，處理結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲器，然后控制各執(zhí)行元件工作。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為了能夠處理數(shù)據(jù)傳輸總線信息，各電控單元內(nèi)還有一個數(shù)據(jù)傳輸總線存儲區(qū)，用于容納接收和發(fā)送的信息。由于電控單元通過ＣＡＮ控制器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)成為電控單元的輸入信息來源，同時也是電控單元的信息輸出對象。（２）ＣＡＮ控制器。ＣＡＮ控制器由一塊可編程芯片上的邏輯電路組成，實現(xiàn)通信模型中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能，并對外提供與電控單元的物理接口。使用者通過對ＣＡＮ控制器編程，可設(shè)置其工作方式，控制其工作狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，以它為基礎(chǔ)建立應(yīng)用層。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)目前，ＣＡＮ控制器可分為ＣＡＮ獨立控制器和ＣＡＮ集成電控單元兩種。ＣＡＮ獨立控制器使用靈活，可與多種類型的單片機(jī)、微型計算機(jī)的各類標(biāo)準(zhǔn)總線進(jìn)行接口組合。ＣＡＮ集成電控單元在許多特定情況下使電路設(shè)計簡化和緊湊，可靠性提高。（３）ＣＡＮ收發(fā)器。ＣＡＮ收發(fā)器提供了ＣＡＮ控制器與物理總線之間的接口，是一個發(fā)送／接收放大器。其中，發(fā)送器將數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件連續(xù)的比特流（邏輯電平）轉(zhuǎn)換成電壓值（線路傳輸電平），以適合銅導(dǎo)線上的數(shù)據(jù)傳輸；接收器將電壓信號轉(zhuǎn)換成連續(xù)的比特流，以適合ＣＰＵ處理。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收發(fā)器通過ＴＸ線（發(fā)送導(dǎo)線）或ＲＸ線（接收導(dǎo)線）與數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件相連，如圖８－２７所示。ＲＸ線通過一個放大器直接與數(shù)據(jù)傳輸總線相連。收發(fā)器是ＴＸ線與總線的耦合，耦合過程通過一個斷路式集流電路實現(xiàn)，總線出現(xiàn)兩種工作狀態(tài)，如表８－２所示。假設(shè)有３個收發(fā)器耦合在一根總線導(dǎo)線上，開關(guān)未接合表示１（無源），開關(guān)已接合表示０（有源），則收發(fā)器Ｃ有源，收發(fā)器Ａ和Ｂ無源。工作過程如下：①若某一開關(guān)已接合，則電阻上有電流流過，總線電壓為０。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)②若所有開關(guān)均未接合，則沒有電流流過，電阻上沒有電壓降，總線電壓為５Ｖ。（４）數(shù)據(jù)傳遞終端。數(shù)據(jù)傳遞終端是一個電阻器，可避免數(shù)據(jù)傳輸終了反射回來產(chǎn)生反射波而使數(shù)據(jù)遭到破壞。ＣＡＮ總線終端接法以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有分離終端、多終端、單終端以及非匹配終端４種。（５）ＣＡＮ總線。數(shù)據(jù)沒有指定接收器，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送給各電控單元，各電控單元接收后進(jìn)行計算。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，ＣＡＮ總線將兩條線纏繞在一起，兩條線上的電位相反，若一條線的電壓為５Ｖ，另一條線則為０，兩條線的電壓和等于常值，如圖８－２８所示。通過此方法，ＣＡＮ總線可免受外界電磁場干擾，同時ＣＡＮ總線的向外輻射也保持中性，即無輻射。大眾汽車采用的ＣＡＮ是一條現(xiàn)成的診斷通路，不必依靠ＩＳＯ９１４１中定義的Ｋ線，而僅依靠系統(tǒng)中的某一個電控單元作為診斷接口（或稱診斷界面）對電控單元進(jìn)行故障診斷。２）數(shù)據(jù)傳輸原理上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（１）信息格式轉(zhuǎn)換與請求發(fā)送信息。發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的曲軸位置傳感器檢測到轉(zhuǎn)速信號，該信號以固定的周期（循環(huán)往復(fù)地）到達(dá)電控單元的輸入存儲器（送到發(fā)動機(jī)）。由于瞬時轉(zhuǎn)速信號還用于其他電控單元，如組合儀表等，所以該信號應(yīng)通過ＣＡＮ總線傳遞。于是轉(zhuǎn)速信號被復(fù)制到發(fā)動機(jī)電控單元的發(fā)送存儲器內(nèi)，然后從發(fā)送存儲器進(jìn)入ＣＡＮ構(gòu)件的發(fā)送郵箱內(nèi)。若發(fā)送郵箱內(nèi)有一個實時值，則該值由發(fā)送特征位（舉起的小旗）顯示出來，將發(fā)送任務(wù)委托給ＣＡＮ構(gòu)件。發(fā)動機(jī)信息按協(xié)議被轉(zhuǎn)換成ＣＡＮ的特殊格式。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＣＡＮ特殊格式含有“標(biāo)識”１１位，“信息內(nèi)容”０～８位，“ＣＲＣ”１６位，“應(yīng)答場”２位。標(biāo)識＝發(fā)動機(jī)（轉(zhuǎn)速），信號內(nèi)容＝轉(zhuǎn)速值。發(fā)動機(jī)信息也可包括其他值，如怠速、轉(zhuǎn)矩等，如圖８－２９所示。（２）發(fā)送開始（總線空閑判斷）。若發(fā)送郵箱內(nèi)有一個實時值，則表明發(fā)動機(jī)準(zhǔn)備向外發(fā)送信息，ＣＡＮ構(gòu)件通過ＲＸ線檢查總線是否有源（是否正在交換其他信息），必要時會等待，直至總線空閑為止。若某一時間段內(nèi)的總線電平一直為１（無源），則表示總線空閑，如圖８－３０所示。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（３）發(fā)送信息。若總線空閑，則預(yù)先存在發(fā)送存儲器中的“發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信息”被發(fā)送出去，如圖８－３１所示。（４）接收過程。信息接收過程分兩步，即檢查信息是否正確和檢查信息是否可用，如圖８－３２所示。第一步：檢查信息是否正確（監(jiān)控層）。連接的所有電控單元都可以接收發(fā)動機(jī)電控單元發(fā)送的信息，該信息通過ＲＸ線到達(dá)ＣＡＮ構(gòu)件各自的接收區(qū)。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收器接收發(fā)動機(jī)電控單元發(fā)送的信息（廣播），并在相應(yīng)的監(jiān)控層通過ＣＲＣ校驗和數(shù)，確定是否有傳遞錯誤。發(fā)送每個信息時，所有數(shù)據(jù)位產(chǎn)生并傳遞一個１６位的校驗和數(shù)。接收器按同樣的規(guī)則，從所有已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)位中計算出校驗和數(shù)。隨后將接收到的校驗和數(shù)與計算出的校驗和數(shù)進(jìn)行比較。若確定無傳遞錯誤，則連接的所有電控單元給發(fā)射器一個確認(rèn)回答，即“信息收到符號”（ＡＣＫ），其位于校驗和數(shù)之后；經(jīng)監(jiān)控層確認(rèn)后的正確數(shù)據(jù)到達(dá)ＣＡＮ構(gòu)件的接收層，如圖８－３３所示。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第二步：檢查信息是否可用（接收層）（見圖８－３４）。接收到的正確信息到達(dá)相關(guān)ＣＡＮ構(gòu)件的接收層，在此決定該信息是否用于完成各電控單元的相應(yīng)控制。若得到確認(rèn)，則該信息進(jìn)入相應(yīng)的接收郵箱；否則，該信息被拒收。如組合儀表工作過程需要發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號，則發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信息通過組合儀表的接收層檢查，到達(dá)組合儀表的接收郵箱，并升起“接收旗”，以通知電控單元。組合儀表根據(jù)升起的“接收旗”判定目前有一個信息（如轉(zhuǎn)速）在排隊等待處理，組合儀表調(diào)出該信息，將相應(yīng)的值復(fù)制并輸入存儲器。至此，通過ＣＡＮ構(gòu)件發(fā)送和接收信息的過程結(jié)束。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在組合儀表內(nèi)，轉(zhuǎn)速經(jīng)電控單元處理后到達(dá)執(zhí)行元件，最后到達(dá)轉(zhuǎn)速表。該信息交換過程按設(shè)定好的循環(huán)時間重復(fù)進(jìn)行。（５）位仲裁。多個電控單元同時發(fā)送信息時，數(shù)據(jù)總線會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。為此，ＣＡＮ總線采用了仲裁方法加以解決。①位仲裁的特點。對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理時，必須快速傳送數(shù)據(jù)，因此，要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個站同時需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，要求快速地進(jìn)行總線分配。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＣＡＮ總線以報文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，報文的優(yōu)先級結(jié)合在１１位標(biāo)識符中，最低二進(jìn)制數(shù)的標(biāo)識符具有最高的優(yōu)先級。這種優(yōu)先級一旦在系統(tǒng)設(shè)計時被確定，不再更改。數(shù)據(jù)總線發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，可通過位仲裁解決。ＣＡＮ具有較高的效率是由于總線僅僅被請求總線“懸而未決”的站利用，這些請求根據(jù)報文在整個系統(tǒng)中的重要性按順序處理。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較大時，總線讀取的優(yōu)先級已被按順序放在每個報文中，以保證在實時系統(tǒng)中有較低的個體隱伏時間。由于ＣＡＮ協(xié)議執(zhí)行非集中化總線控制，所以所有主要通信，包括總線讀取（許可）控制，在系統(tǒng)中分幾次完成。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)這是實現(xiàn)有較高可靠性通信的唯一方法。②位仲裁實施過程。ａ．電控單元發(fā)送的每個信息都要分配優(yōu)先權(quán)，且不同的信息量具有不同的優(yōu)先權(quán)（優(yōu)先權(quán)隱含在數(shù)據(jù)的標(biāo)識符中），優(yōu)先權(quán)高的信息優(yōu)先發(fā)送。ｂ．所有的電控單元都通過各自的ＲＸ線跟蹤總線的變化，并獲知總線的狀態(tài)。ｃ．請求發(fā)送信息的電控單元，每個發(fā)射器將對ＴＸ線和ＲＸ線的狀態(tài)逐一進(jìn)行比較，可以不一致。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ｄ．若某個電控單元向外發(fā)送１（ＴＸ線為１），但通過ＲＸ線在總線接到０，則該電控單元退出對總線的發(fā)送信息控制，轉(zhuǎn)為信息接收。用標(biāo)識符中位于前部的“０”的個數(shù)即可調(diào)整信息的重要程度，從而保證按重要程度不同順序發(fā)送信息，標(biāo)識符中的號碼越小，表示該信息越重要，這一方法稱為仲裁。發(fā)動機(jī)電控單元接管數(shù)據(jù)總線控制權(quán)，繼續(xù)發(fā)送剩余的信息，最終數(shù)據(jù)總線的信息與發(fā)動機(jī)電控單元向外發(fā)送的信息相同，如圖８－３５所示。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息與標(biāo)識符如表８－３所示，當(dāng)多個電控單元需同時發(fā)送信息時，轉(zhuǎn)向角傳感器擁有最高的優(yōu)先級別，其信息被優(yōu)先發(fā)送。（二）ＬＩＮ總線技術(shù)應(yīng)用１．局部連接網(wǎng)絡(luò)（ＬＩＮ）ＬＩＮ是一種低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò)。ＬＩＮ協(xié)議是一個汽車底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。ＬＩＮ為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)（如ＣＡＮ總線）提供輔助功能。ＬＩＮ總線是一種輔助的串行通信總線網(wǎng)絡(luò)。在不需要ＣＡＮ總線的帶寬和多功能的場合，如智能傳感器和制動裝置之間的通信，使用ＬＩＮ總線可大大節(jié)省成本。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)１）ＬＩＮ標(biāo)準(zhǔn)ＬＩＮ標(biāo)準(zhǔn)包括傳輸協(xié)議規(guī)范、傳輸媒體規(guī)范、開發(fā)工具接口規(guī)范和用于軟件編程的接口。ＬＩＮ在硬件和軟件上保證了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的互操作性，并有可預(yù)測性和電磁兼容性（ＥＭＣ）。ＬＩＮ標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容包括：（１）ＬＩＮ協(xié)議規(guī)范部分,介紹了ＬＩＮ的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。（２）ＬＩＮ配置語言描述部分，介紹了ＬＩＮ配置文件的格式。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＬＩＮ配置文件用于配置整個網(wǎng)絡(luò)，并作為ＯＥＭ（原裝設(shè)備制造廠）和不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的供應(yīng)商之間的通用接口，同時可作為開發(fā)和分析工具的輸入。（３）ＬＩＮＡＰＩ（應(yīng)用程序接口）部分，介紹了網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序之間的接口。ＬＩＮ規(guī)范可以實現(xiàn)開發(fā)和設(shè)計工具之間的最佳配合，并提高了開發(fā)的速度，增強了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，其范圍如圖８－３６中的點畫線部分所示。ＬＩＮ協(xié)議是根據(jù)ＩＳＯ／ＯＳＩ參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，以實現(xiàn)任何兩個ＬＩＮ設(shè)備的互相兼容，如圖８－３７所示。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物理層定義了信號如何在總線上傳輸。此規(guī)范中定義了物理層的收發(fā)器特性；ＭＡＣ（媒體訪問控制）子層是ＬＩＮ協(xié)議的核心，管理從ＬＬＣ（邏輯鏈路控制）子層接收到的報文，也管理發(fā)送到ＬＬＣ子層的報文，由故障界定監(jiān)控；ＬＬＣ涉及接收濾波和恢復(fù)管理的功能。ＬＩＮ不要求有ＣＡＮ的帶寬和多功能性?？偩€驅(qū)動器／接收器的規(guī)范遵從ＩＳＯ９１４１標(biāo)準(zhǔn)，而且ＥＭＩ（電磁干擾）性能有所提高。ＬＩＮ是一個價格低廉、性能可靠的低速網(wǎng)，在汽車網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中作為低端網(wǎng)絡(luò)的通用協(xié)議，逐漸取代目前各種各樣的低端總線系統(tǒng)。ＬＩＮ典型的應(yīng)用是車上傳感器和執(zhí)行器的聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)ＳＡＥ的車載網(wǎng)絡(luò)等級標(biāo)準(zhǔn)，ＬＩＮ屬于汽車Ａ類網(wǎng)絡(luò)。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＬＩＮ在汽車上的應(yīng)用剛剛起步，是ＣＡＮ的經(jīng)濟(jì)版通信網(wǎng)絡(luò)，可定位于低于ＣＡＮ的通信層。這種低成本的串行通信模式和相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境已經(jīng)由ＬＩＮ協(xié)會制定成標(biāo)準(zhǔn)，這將降低汽車的成本。ＬＩＮ協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)目前已經(jīng)歷了若干版本，如ＬＩＮ１.２、ＬＩＮ１.３和ＬＩＮ２.０等。２）ＬＩＮ的特點ＬＩＮ協(xié)議以廣泛應(yīng)用的ＵＡＲＴ／ＳＣＩ為基礎(chǔ)定義。ＬＩＮ物理層是根據(jù)汽車故障診斷系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ＩＳＯ９１４１擬定的１２Ｖ單總線，滿足汽車環(huán)境ＥＭＣ、ＥＳＤ（靜電放電）和抗噪聲干擾要求。ＬＩＮ的特點如下：上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（１）單主機(jī)多從機(jī)組織，即沒有總線仲裁。（２）基于ＵＡＲＴ／ＳＣＩ接口的廉價硬件實現(xiàn)。（３）從節(jié)點無振蕩器的自同步功能。（４）保證延時和信號傳輸?shù)恼_性。（５）單總線結(jié)構(gòu)成本低。（６）數(shù)據(jù)傳輸速率為２０Ｋｂｉｔ／ｓ。（７）可選的報文幀長度為２Ｂ、４Ｂ和８Ｂ。（８）系統(tǒng)配置靈活。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（９）帶時間同步的多點廣播式發(fā)送／接收方式，從機(jī)節(jié)點無須石英晶振或陶瓷諧振器。（１０）數(shù)據(jù)累加和校驗和（Ｄａｔａ－Ｃｈｅｃｋｓｕｍ）及錯誤檢測功能。（１１）檢測故障節(jié)點的功能。（１２）單片元器件成本低。傳送途徑（按ＩＳＯ９１４１）為廉價的單線傳送方式，最長可達(dá)４０ｍ。ＬＩＮ總線是單線式，底色是紫色，有標(biāo)識色。該線的橫截面面積為０.３５ｍｍ２，無須屏蔽。該系統(tǒng)允許一個ＬＩＮ主機(jī)電控單元最多與１６個ＬＩＮ從機(jī)電控單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)３）ＬＩＮ與ＣＡＮ的比較在車載網(wǎng)絡(luò)中，ＬＩＮ處于低端，與ＣＡＮ以及其他Ｂ類或Ｃ類網(wǎng)絡(luò)比較，其傳輸速度低，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，并與這些網(wǎng)絡(luò)為互補關(guān)系。由于汽車產(chǎn)品對價格和復(fù)雜性非常敏感，所以在車載網(wǎng)絡(luò)低端使用ＬＩＮ會顯現(xiàn)其必要性和優(yōu)越性。ＬＩＮ和ＣＡＮ控制器特性對比見表８－４，ＬＩＮ和ＣＡＮ協(xié)議主要特性對比見表８－５。４）ＬＩＮ的應(yīng)用ＬＩＮ主要用于車門、轉(zhuǎn)向盤、座椅、空調(diào)、照明燈、溫度傳感器、交流發(fā)電機(jī)等，如圖８－３８所示。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對于成本比較敏感的單元，如智能傳感器、光敏器件等很容易連接到車載網(wǎng)絡(luò)中，且使用、維護(hù)方便。ＬＩＮ通常將模擬信號量用數(shù)字信號量代替，以優(yōu)化總線性能。２．車載局域網(wǎng)絡(luò)（ＬＡＮ）１）ＬＡＮ的結(jié)構(gòu)和特點ＬＡＮ的結(jié)構(gòu)如圖８－３９所示，在汽車內(nèi)部采取基于總線形式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到信息共享、減少布線、降低成本及提高總體可靠性的目的。通常的汽車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用多條不同傳輸速率的總線，分別連接不同類型的節(jié)點。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)汽車控制器局域網(wǎng)（ＣＡＮ）等通信協(xié)議的開發(fā)使多個車載局域網(wǎng)（ＬＡＮ）可通過網(wǎng)關(guān)（智能服務(wù)器）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)整車的信息共享和網(wǎng)絡(luò)管理。開發(fā)和應(yīng)用ＬＡＮ，使各個電控單元之間能互相交換數(shù)據(jù)和協(xié)調(diào)工作，并實現(xiàn)對汽車性能的精確、快速控制，減少配件，簡化故障診斷和維修。典型的車載局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖８－４０所示。與其他控制環(huán)境相比，車內(nèi)溫度變化范圍和電磁干擾大，所以ＬＡＮ的運行可靠性十分重要。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)目前，國內(nèi)外中高檔轎車，如上海大眾帕薩特Ｂ５和波羅、一汽大眾寶來和奧迪Ａ６、廣州本田、東風(fēng)雪鐵龍等車都采用了ＬＡＮ技術(shù)。２）采用ＬＡＮ技術(shù)的汽車的特點（１）汽車電子控制系統(tǒng)只需１根通信電纜，可減少線束連接，減小汽車質(zhì)量。（２）電子控制系統(tǒng)部件數(shù)量減少，汽車的可靠性增加。（３）可實現(xiàn)實時故障診斷、測試和報警，實現(xiàn)集中顯示、歷史查詢和故障自診斷等功能，使汽車具有行駛記錄儀功能。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（４）電子控制系統(tǒng)的擴(kuò)展性強，增加電控裝置時幾乎不需要對原有局域網(wǎng)的軟件和硬件進(jìn)行任何改動。３）ＬＡＮ的類型ＬＡＮ的種類很多，網(wǎng)絡(luò)種類不同，其形式、功能和通信速率也不相同，主要車載網(wǎng)絡(luò)的特點與應(yīng)用如表８－６所示。（三）ＭＯＳＴ總線技術(shù)應(yīng)用１．ＭＯＳＴ總線的特點和類型１）ＭＯＳＴ的含義多媒體定向系統(tǒng)傳輸（ＭｅｄｉａＯｒｉｅｎｔｅｄＳｙｓｔｅｍｓＴｒａｎｓｐｏｒｔ），簡稱ＭＯＳＴ。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＭＯＳＴ為車輛中使用的一種多媒體應(yīng)用通信技術(shù)，是多媒體時代的車載電子設(shè)備所必需的高速網(wǎng)絡(luò)。ＭＯＳＴ是采用塑料光纜（ＰＯＦ）進(jìn)行信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，將音響、電視、全球定位系統(tǒng)及電話等設(shè)備相互連接起來，給用戶帶來了極大的便利。ＭＯＳＴ利用一根光纖，最多可以同時傳送１５個頻道的ＣＤ質(zhì)量的非壓縮音頻數(shù)據(jù)，在一個局域網(wǎng)上，最多可連接６４個節(jié)點。其信號傳輸原理與使用導(dǎo)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮^(qū)別如圖８－４１所示。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＭＯＳＴ網(wǎng)絡(luò)光纖作為物理層的傳輸介質(zhì)，可連接視聽設(shè)備、通信設(shè)備以及信息服務(wù)設(shè)備，支持“即插即用”方式，在網(wǎng)絡(luò)上可隨時添加和去除設(shè)備。２）ＭＯＳＴ的特點（１）保證低成本的條件下，可達(dá)到２２.５Ｍｂｉｔ／ｓ，最高為５０Ｍｂｉｔ／ｓ的數(shù)據(jù)傳輸速度。（２）無論是否有主機(jī)電控單元都可工作。（３）使用塑料光纜（ＰｌａｓｔｉｃＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ）優(yōu)化信息傳送質(zhì)量。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（４）支持聲音和壓縮圖像的實時處理。（５）支持?jǐn)?shù)據(jù)的同步和異步傳輸。（６）發(fā)送器／接收器嵌有虛擬網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。（７）支持多種網(wǎng)絡(luò)連接方式。（８）提供ＭＯＳＴ設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。（９）應(yīng)用系統(tǒng)界面方便、簡潔。（１０）不受電磁干擾，ＭＯＳＴ總線不僅能傳輸控制數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)，還能傳輸數(shù)字音頻信號、視頻信號圖形以及其他數(shù)據(jù)。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)３）ＭＯＳＴ數(shù)據(jù)的類型在ＭＯＳＴ網(wǎng)絡(luò)中，傳輸?shù)男畔⒂型綌?shù)據(jù)、異步數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)三種類型，分別由一個信息幀的同步數(shù)據(jù)場、異步數(shù)據(jù)場和控制數(shù)據(jù)場傳送，如圖８－４２所示。同步數(shù)據(jù)場用于傳送實時數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)訪問采用分時多路傳輸（ＴＤＭ）方式。在一個幀中，異步傳輸用于傳送大塊的數(shù)據(jù)，異步數(shù)據(jù)以令牌環(huán)的方式訪問?？刂茢?shù)據(jù)場傳輸媒體控制和其他控制用數(shù)據(jù)?？刂仆ǖ赖膮f(xié)議采用ＣＳＭＡ訪問方式。２．ＭＯＳＴ的結(jié)構(gòu)和控制原理上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)１）ＭＯＳＴ的基本結(jié)構(gòu)（１）ＭＯＳＴ節(jié)點結(jié)構(gòu)。ＭＯＳＴ標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點結(jié)構(gòu)模型如圖８－４３所示。ＭＯＳＴ網(wǎng)絡(luò)可以連接基于不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部實現(xiàn)技術(shù)的節(jié)點，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是環(huán)行網(wǎng)、星形網(wǎng)或菊花鏈。ＭＯＳＴ網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備分享不同的同步和異步數(shù)據(jù)傳輸通道。不同類型的數(shù)據(jù)具有不同的訪問機(jī)制。ＭＯＳＴ網(wǎng)絡(luò)有集中管理和非集中管理兩種模式。集中管理模式的管理功能由網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點實施，當(dāng)其他節(jié)點需要這些服務(wù)時，必須向該節(jié)點申請；非集中管理模式的網(wǎng)絡(luò)管理分布在網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點中，不需要這種中心管理。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＭＯＳＴ網(wǎng)絡(luò)由ＭＯＳＴ連接機(jī)制、ＭＯＳＴ系統(tǒng)服務(wù)和ＭＯＳＴ設(shè)備三個方面決定。ＭＯＳＴ網(wǎng)絡(luò)啟動時，為每一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分配一個地址；數(shù)據(jù)傳輸時，通過同步位流實現(xiàn)各節(jié)點的同步。（２）ＭＯＳＴ設(shè)備。連接到ＭＯＳＴ上的任何應(yīng)用層部分都是ＭＯＳＴ設(shè)備。因為ＭＯＳＴ設(shè)備建立在ＭＯＳＴ系統(tǒng)服務(wù)層上，所以可應(yīng)用ＭＯＳＴ網(wǎng)絡(luò)提供的信息訪問功能以及位流傳送的同步頻道和數(shù)據(jù)報文異步傳送功能，向系統(tǒng)申請用于實時數(shù)據(jù)傳送的帶寬，同時還可以以報文形式訪問網(wǎng)絡(luò)和發(fā)送／接收數(shù)據(jù)。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＭＯＳＴ網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備可以協(xié)同工作，同時傳送數(shù)據(jù)流、控制信息和數(shù)據(jù)報文。ＭＯＳＴ設(shè)備包括節(jié)點應(yīng)用功能塊、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層、發(fā)送器／接收器及物理層接口，如圖８－４４所示。ＭＯＳＴ設(shè)備可有多個功能塊，當(dāng)使用ＣＤ時，需要有播放、停止以及設(shè)置播放時間等功能，由外部訪問。典型ＭＯＳＴ設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)如圖８－４５所示。其中，ＲＸ表示輸入信號，ＴＸ表示發(fā)送信號，Ｃｔｒｌ表示控制信號。對于一些簡單的設(shè)備，可以沒有微控制器部分，由ＭＯＳＴ功能模塊（ＭＯＳＴ發(fā)送器／接收器）直接將應(yīng)用系統(tǒng)連接到網(wǎng)絡(luò)。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ＭＯＳＴ總線電控單元結(jié)構(gòu)如圖８－４６所示。①光導(dǎo)纖維、光導(dǎo)插接器。光信號通過光導(dǎo)纖維和光導(dǎo)插接器送入電控單元，或傳至下一個總線用戶。光導(dǎo)纖維（亦稱光纜）的作用是將在某一控制單元發(fā)射器內(nèi)產(chǎn)生的光波傳送到另一控制單元的接收器；纖芯是光導(dǎo)纖維的核心部分，是光波的傳輸介質(zhì)，也可以稱為光波導(dǎo)線，如圖８－４７所示。②電氣插接器。電氣插接器用于供電、自診斷以及輸入／輸出信號。③內(nèi)部供電裝置。來自電氣插接器的信號由內(nèi)部供電裝置送到各部件，可單獨關(guān)閉電控單元內(nèi)的某一部件，以降低靜態(tài)電流。上一頁下一頁返回第三節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)④收發(fā)單元———光導(dǎo)發(fā)射器由一個光電ＬＥＤ和一個發(fā)光ＬＥＤ構(gòu)成。光信號由光電ＬＥＤ轉(zhuǎn)換成