汽車單片機(jī)及車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)課件 項(xiàng)目三 汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

汽車檢測(cè)與維修專業(yè)核心課

汽車單片機(jī)及車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)汽車工程系新能源汽車教研組汽車工程系新能源汽車教研組項(xiàng)目三：汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的基本概念（2課時(shí)）

01應(yīng)知、應(yīng)會(huì)

02課程內(nèi)容

03課后小結(jié)

04課堂考核本節(jié)課的我們應(yīng)該完成的內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組Part01應(yīng)知、應(yīng)會(huì)汽車工程系新能源汽車教研組網(wǎng)絡(luò)的基本概念01掌握信號(hào)的類型及傳輸方式汽車工程系新能源汽車教研組了解信息流方向、協(xié)議及網(wǎng)關(guān)的概念02Part02課程內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組1.信號(hào)的類型汽車工程系新能源汽車教研組

模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)是信號(hào)的兩種不同形式，它們的作用都是在兩個(gè)實(shí)體間進(jìn)行信息傳遞。模擬信號(hào)(AnalogData)是在某一范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的一種信號(hào)，如圖所示。其分布于自然界的各個(gè)角落，如每天的溫度數(shù)據(jù)，它是隨著時(shí)間周期變化而在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)連續(xù)的數(shù)據(jù)。1.信號(hào)的類型汽車工程系新能源汽車教研組

數(shù)字信號(hào)(DigitalData)是人們抽象出來(lái)，不連續(xù)的信號(hào)，其幅值被設(shè)定在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)，如圖所示。比如計(jì)算機(jī)內(nèi)部的通信，它采用的就是兩個(gè)數(shù)“0”與“1”，任何消息都是用“0”與“1”表示；車內(nèi)的噴油嘴脈沖信號(hào)，只有高電平與低電平。信號(hào)在傳遞過(guò)程中，受到內(nèi)部與外部的各種干擾，其強(qiáng)度會(huì)隨著通信距離的不斷增大而降低。這樣會(huì)使得不同的接收方對(duì)同一發(fā)送方發(fā)出的信息產(chǎn)生不同的理解，模擬信號(hào)表現(xiàn)的尤為明顯。出于安全的原因，車輛在信號(hào)選擇與應(yīng)用方面通常會(huì)選擇數(shù)字信號(hào)。2.信號(hào)的傳輸方式

車輛上的各種控制單元之間通過(guò)數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞各種控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。傳輸方式分為兩種：并行數(shù)據(jù)傳輸、串行數(shù)據(jù)傳輸。并行數(shù)據(jù)傳輸是發(fā)送裝置使用多個(gè)通道同時(shí)向接收裝置傳送數(shù)據(jù)，如圖所示。利用并行傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，在發(fā)送裝置與接收裝置之間必須有8條信息通道才可以完成。例如單片機(jī)的各種總線數(shù)據(jù)均采用并行傳輸方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。

汽車工程系新能源汽車教研組2.信號(hào)的傳輸方式

串行數(shù)據(jù)傳輸是發(fā)送裝置把數(shù)據(jù)排成一隊(duì)利用一個(gè)通道向接收裝置依次傳輸所需數(shù)據(jù)，傳輸如圖所示。

汽車工程系新能源汽車教研組并行傳輸方式的傳輸速度快，效率高，可以在最快的時(shí)間內(nèi)完成從發(fā)送裝置到接收裝置的信號(hào)傳遞，但由于該傳輸方式的傳輸成本較高，一般只應(yīng)用在較短距離的傳輸領(lǐng)域。串行傳輸方式與并行傳輸方式相比，傳輸速度慢，效率相對(duì)低。同一個(gè)8位數(shù)據(jù)，并行傳輸方式只需要一個(gè)單位時(shí)間就可以傳輸完畢，而串行傳輸則需要八個(gè)單位時(shí)間才能傳輸完畢。但是串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏敵杀疽偷亩?，傳輸距離越長(zhǎng)就越能體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。2.信號(hào)的傳輸方式

串行傳輸方式有兩種,一種為同步傳輸方式，一種為異步傳輸方式。最常用串行通信方式是異步傳輸。在異步傳輸時(shí)，發(fā)送裝置將數(shù)據(jù)分成若干個(gè)小組，每一個(gè)數(shù)據(jù)分組都由幾個(gè)部分組成，它在任何時(shí)刻都可以將這些分組數(shù)據(jù)發(fā)出，而接收裝置從不知道發(fā)送出的分組數(shù)據(jù)何時(shí)會(huì)到達(dá)。異步傳輸方式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常有起始位、數(shù)據(jù)位、檢查位與停止位四個(gè)部分構(gòu)成，如圖所示。起始位的作用是用來(lái)通知接收裝置信息即將到達(dá)，防止接收裝置漏掉信息；檢查位用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)信息是否正確；停止位表示該信息已經(jīng)傳輸結(jié)束，通知發(fā)送裝置開始第二輪發(fā)送，它同時(shí)也為接收裝置創(chuàng)造了接收下面字符的準(zhǔn)備時(shí)間。

汽車工程系新能源汽車教研組2.信號(hào)的傳輸方式

同步傳輸?shù)陌l(fā)送裝置和接收裝置使用相同的時(shí)鐘頻率，因此數(shù)據(jù)分組要比異步傳輸大的多，它發(fā)送的數(shù)據(jù)是由單一字符組合起來(lái)的信息，這些組合起來(lái)的信息我們稱之為幀，幀的數(shù)據(jù)格式如圖所示。同步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)第一個(gè)部分是同步字符，最后一個(gè)部分是結(jié)束標(biāo)記，類似于異步傳輸?shù)钠鹗嘉慌c停止位。

汽車工程系新能源汽車教研組汽車工程系新能源汽車教研組3.信息流方向

根據(jù)傳輸方向的不同，數(shù)據(jù)傳輸有三種基本傳輸模式：全雙工傳輸模式(fullduplextransmissions)、半雙工傳輸模式(halfduplextransmission)和單工傳輸模式(simplextransmission)全雙工傳輸(fullduplextransmissions)可以同時(shí)在兩個(gè)方向上收發(fā)數(shù)據(jù)，如圖所示。全雙工傳輸方式有兩條傳輸通道，彼此沒有任何聯(lián)系，這樣就保證發(fā)送和接收能夠同時(shí)進(jìn)行，例如電話通信。汽車工程系新能源汽車教研組3.信息流方向

半雙工傳輸(half

duplex

transmission)也可以向兩個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)，卻只有一條傳輸通道，發(fā)送和接收過(guò)程不能同時(shí)工作。兩個(gè)方向上的通信設(shè)備在接收裝置和發(fā)送裝置之間轉(zhuǎn)換，但是不具備同時(shí)擁有兩種身份的功能，如圖所示。例如：對(duì)講機(jī)通信。汽車工程系新能源汽車教研組3.信息流方向

單工傳輸(simplextransmission)與前面兩種傳輸方式最大的不同在于只能向一個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)，即單向傳輸，通信設(shè)備只具接收裝置或者發(fā)送裝置中的一種身份，如圖所示。例如：廣播通信。汽車工程系新能源汽車教研組4.信號(hào)電平

為了能夠清楚區(qū)分車輛應(yīng)用方面的分高和低兩種電平狀態(tài)，明確規(guī)定了每種狀態(tài)的對(duì)應(yīng)范圍：高電平為6v至12v，低電平為0v至2v，2v至6v之間的范圍即所謂的禁止范圍，用于識(shí)別故障。汽車工程系新能源汽車教研組5.通信協(xié)議在汽車上，接收裝置和發(fā)送裝置之間的通信就像兩個(gè)人之間進(jìn)行一場(chǎng)對(duì)話，實(shí)體之間也必須使用相同的語(yǔ)言，按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行發(fā)送和接收，從而完成正常的“交談”。而通信協(xié)議的作用就是規(guī)定通信雙方在總線上傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的規(guī)范。（1）通信協(xié)議要素及功能通常，協(xié)議由語(yǔ)法、語(yǔ)義、定時(shí)規(guī)則組成，如表所示汽車工程系新能源汽車教研組5.通信協(xié)議協(xié)議的作用是控制通信雙方的對(duì)話過(guò)程、發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤并確定處理規(guī)則。每個(gè)協(xié)議都針對(duì)于特定的目標(biāo)，因此各個(gè)協(xié)議的功能是不一樣的，但是，所有協(xié)議都具有公共的功能，這些功能如表所示。汽車工程系新能源汽車教研組5.通信協(xié)議（2）協(xié)議的類型協(xié)議可根據(jù)不同特性進(jìn)行分類，這里主要列舉了兩種不同的分類方式，如表所示。汽車工程系新能源汽車教研組6.網(wǎng)關(guān)

數(shù)據(jù)總線的通信協(xié)議決定了信號(hào)格式，不同的總線對(duì)應(yīng)不同的信號(hào)。而不同類型的信號(hào)不能夠直接互通，這就需要一個(gè)能夠讓兩個(gè)系統(tǒng)彼此通信的工具，網(wǎng)關(guān)的作用就是如此。位于不同類型總線上的發(fā)送裝置將信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)根據(jù)規(guī)則翻譯數(shù)據(jù)并將其發(fā)送給接收裝置，如圖所示。對(duì)于車輛來(lái)說(shuō)，網(wǎng)關(guān)有三種功能：將車輛內(nèi)部不同總線的診斷數(shù)據(jù)發(fā)送到K線；連接車內(nèi)位于不同總線上的控制單元；改變同一數(shù)據(jù)信息在不同總線系統(tǒng)中的優(yōu)先級(jí)。汽車工程系新能源汽車教研組6.網(wǎng)關(guān)

目前BMW車輛上網(wǎng)關(guān)安裝位置如下:Part03課后小結(jié)汽車工程系新能源汽車教研組本節(jié)課我們解決的兩個(gè)問(wèn)題是:1.信號(hào)的類型及傳輸方式2.信息流方向、協(xié)議及網(wǎng)關(guān)的概念汽車工程系新能源汽車教研組Part04課堂考核汽車工程系新能源汽車教研組汽車工程系新能源汽車教研組請(qǐng)寫出下面兩幅圖中數(shù)據(jù)傳輸分別采用的什么方式，優(yōu)缺點(diǎn)分別是什么？汽車工程系新能源汽車教研組項(xiàng)目三：汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)CAN

網(wǎng)絡(luò)和LIN網(wǎng)絡(luò)（2課時(shí)）

張家口機(jī)械工業(yè)學(xué)校

01應(yīng)知、應(yīng)會(huì)

02課程內(nèi)容

03課后小結(jié)

04課堂考核本節(jié)課的我們應(yīng)該完成的內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組Part01應(yīng)知、應(yīng)會(huì)汽車工程系新能源汽車教研組CAN

網(wǎng)絡(luò)和LIN網(wǎng)絡(luò)01了解CAN網(wǎng)絡(luò)的物理構(gòu)成汽車工程系新能源汽車教研組了解LIN網(wǎng)絡(luò)的傳輸原理03了解CAN網(wǎng)絡(luò)的傳輸原理02Part02課程內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組1.總線系統(tǒng)概覽

原則上總線系統(tǒng)分為兩組：主總線系統(tǒng)和子總線系統(tǒng)。主總線系統(tǒng)負(fù)責(zé)跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)叫喚。子總線系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)叫喚，這些系統(tǒng)用于交換特定系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)量相對(duì)較少的數(shù)據(jù)。汽車工程系新能源汽車教研組2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組

CAN是ControllerAreaNetwork（控制器局域網(wǎng)）的縮寫，是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalOrganizationforStandardization）標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。1.CAN總線系統(tǒng)組成CAN總線是連接車內(nèi)各種控制單元的一種傳輸介質(zhì)，用于控制單元之間的信息交換。它由電控單元、雙絞線和終端電阻構(gòu)成，如圖所示。電控單元通過(guò)收發(fā)器并聯(lián)在總線上，構(gòu)成了多主機(jī)結(jié)構(gòu)。傳輸介質(zhì)在原則上用一條導(dǎo)線（CAN-H）就可以滿足要求，但該總線系統(tǒng)上還是配備了第二條導(dǎo)線（CAN-L)，因此使用了雙絞線。雙絞線的使用有效的抑制了外部干擾。為了使信號(hào)不在兩端反射，在終端加入了兩個(gè)120歐姆的電阻。2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組

（1）電控單元CAN控制器接收來(lái)自傳感器的信號(hào)，將其處理后再控制執(zhí)行元件工作，同時(shí)根據(jù)需要將傳感器信息通過(guò)CAN總線發(fā)送給其他電控單元，如圖所示。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(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器。帶有CAN收發(fā)功能的電控單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下頁(yè)圖所示。電控單元接收到的傳感器信號(hào)（如發(fā)動(dòng)機(jī)溫度或轉(zhuǎn)速）被定期按順序存入輸入存儲(chǔ)器。電控單元按存儲(chǔ)的程序處理輸入值，處理結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)器，然后控制各執(zhí)行元件工作。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(gè)數(shù)據(jù)傳輸總線存儲(chǔ)區(qū)，用于容納接收和發(fā)送的信息。由于電控單元通過(guò)CAN控制器實(shí)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(lái)源，同時(shí)也是電控單元的信息輸出對(duì)象。2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組

（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(shí)現(xiàn)通信模型中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能，并對(duì)外提供與電控單元的物理接口。通過(guò)對(duì)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。目前，CAN控制器可分為CAN獨(dú)立控制器和CAN集成電控單元兩種。CAN獨(dú)立控制器使用靈活，可與多種類型的單片機(jī)、微型計(jì)算機(jī)的各類標(biāo)準(zhǔn)總線進(jìn)行接口組合。CA5集成電控單元在許多特定情況下，使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(gè)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(hào)轉(zhuǎn)換成連續(xù)的比特流，以適合CPU處理。收發(fā)器通過(guò)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，如圖所示。RX線通過(guò)一個(gè)放大器直接與數(shù)據(jù)傳輸總線相連。2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組收發(fā)器是TX線與總線的耦合，耦合過(guò)程通過(guò)一個(gè)斷路式集流電路實(shí)現(xiàn)，總線出現(xiàn)兩種工作狀態(tài)，見表2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組假設(shè)有3個(gè)收發(fā)器耦合在一根總線導(dǎo)線上，如圖所示，開關(guān)未接合表示1(無(wú)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(wú)源。工作過(guò)程如下2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組①若某一開關(guān)已接合，則電阻上有電流流過(guò)，總線電壓為0V。②若所有開關(guān)均未接合，則沒有電流流過(guò)，電阻上沒有電壓降，總線電壓為5V上述3個(gè)收發(fā)器連接在CAN總線上的工作狀態(tài)見表。我們將無(wú)源的總線電平稱為隱形，有源的總線電平稱為顯性?！帮@性”代表“0”，“隱性”代表“1”，2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組（4）數(shù)據(jù)傳遞終端CAN總線終端電阻的作用有兩個(gè)，一方面提高抗干擾能力，確保總線快速進(jìn)入隱性狀態(tài)，另一方面提高信號(hào)質(zhì)量。2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組（5）CAN總線數(shù)據(jù)沒有指定接收器，數(shù)據(jù)通過(guò)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(jì)算。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，CAN總線采用兩條線纏繞在一起，兩條線上的電位相反，若一條線的電壓為5V，另一條線則為0V，兩條線的電壓和總等于常值，如圖6-29所示。通過(guò)此辦法，CAN總線免受外界電磁場(chǎng)干擾，同時(shí)CAN總線的向外輻射也保持中性，即無(wú)輻射。2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組2.CAN總線傳輸基本原理（1）數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)串行通信當(dāng)中，我們將按照固定格式分組的數(shù)據(jù)包統(tǒng)稱之為消息幀，它是最小的傳輸單位。每一個(gè)消息幀不但攜帶著數(shù)據(jù)，還同時(shí)攜帶著目標(biāo)地址、源地址、同步信息等一系列保障傳輸準(zhǔn)確安全的信息。CAN總線的消息幀分為標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀。分別用于CAN2.0A網(wǎng)絡(luò)和CAN2.0B網(wǎng)絡(luò)，格式如圖所示。2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組

CAN總線當(dāng)中的消息幀因?yàn)橛猛镜牟煌譃槲宸N。數(shù)據(jù)幀被用于發(fā)送裝置向接收裝置傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。遠(yuǎn)程幀被用于接收裝置向發(fā)送裝置請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)接收控制單元向發(fā)送控制單元提出不能接收數(shù)據(jù)時(shí)使用過(guò)載幀。當(dāng)接收控制單元發(fā)現(xiàn)傳輸總線上有錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)告知其他接收控制單元線路錯(cuò)誤，停止接收數(shù)據(jù)，此時(shí)使用的是錯(cuò)誤幀。間隔幀用于把每次發(fā)送的報(bào)文與前面一組報(bào)文分開。2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組

（2）數(shù)據(jù)傳輸以發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)為例，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的曲軸位置傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)速信號(hào)，該信號(hào)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(chǔ)器(送到發(fā)動(dòng)機(jī))。由于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)還用于其他電控單元，如組合儀表等，所以該信號(hào)應(yīng)通過(guò)CAN總線傳遞。于是轉(zhuǎn)速信號(hào)被復(fù)制到發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的發(fā)送存儲(chǔ)器內(nèi)，然后從發(fā)送存儲(chǔ)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(gè)實(shí)時(shí)值，則該值由發(fā)送特征位(舉起的小旗)顯示出來(lái)，將發(fā)送任務(wù)委托給CAN構(gòu)件。當(dāng)發(fā)送郵箱內(nèi)有一個(gè)實(shí)時(shí)值，表明發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)備向外發(fā)送信息，CAN構(gòu)件通過(guò)RX線檢查總線是否有源(是否正在交換其他信息)，必要時(shí)會(huì)等待，直至總線空閑為止。某一時(shí)間段內(nèi)的總線電平一直為1(無(wú)源)，表示總線空閑．如圖所示。2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組

若總線空閑，則預(yù)先存在發(fā)送存儲(chǔ)器中的“發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息”被發(fā)送出去，如圖所示。2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組

接收過(guò)程分兩步，第一步：檢查信息是否正確（在監(jiān)控層），第二步：檢查信息是否可用（在接受層），如圖所示2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組

（3）仲裁CAN總線上面的某個(gè)節(jié)點(diǎn)隨時(shí)都在檢測(cè)總線上是否有數(shù)據(jù)在傳輸，當(dāng)總線空閑時(shí)候，節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送信息，其它想要發(fā)送的節(jié)點(diǎn)需要等待總線空閑再發(fā)送。但是假設(shè)有幾個(gè)節(jié)點(diǎn)都檢測(cè)到總線上數(shù)據(jù)幀的幀結(jié)束，并且都等待過(guò)了間隔幀后，需要發(fā)送消息幀時(shí)，CAN總線通過(guò)非破壞性按位仲裁的規(guī)則來(lái)判斷誰(shuí)先發(fā)送。具體措施如下：控制單元發(fā)送的信息中包含著信息的優(yōu)先級(jí)，在多個(gè)控制單元同時(shí)發(fā)送時(shí)，CAN總線會(huì)對(duì)包含這優(yōu)先級(jí)的標(biāo)識(shí)符進(jìn)行按位順序比對(duì)，在比對(duì)過(guò)程中，位于信息前部的數(shù)字0越多則說(shuō)明優(yōu)先級(jí)越高，CAN總線會(huì)接收或者發(fā)送該信息。即誰(shuí)的標(biāo)識(shí)符小（標(biāo)識(shí)符前部0的個(gè)數(shù)多），誰(shuí)的優(yōu)先級(jí)就高，優(yōu)先級(jí)高先發(fā)送，如圖所示。2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組

3.CAN總線內(nèi)部故障管理CAN系統(tǒng)具有完備的故障管理功能，在保證數(shù)據(jù)安全性的同時(shí)，還能識(shí)別可能的信息傳遞故障。由于廣播的特點(diǎn)，任何網(wǎng)絡(luò)中的控制單元發(fā)現(xiàn)一個(gè)傳遞故障，其它所有的控制單元都會(huì)收到錯(cuò)誤幀并拒收當(dāng)前信息發(fā)。由于不斷識(shí)別出故障，故障計(jì)數(shù)器開始累計(jì)故障次數(shù)，在重新發(fā)送成功后再遞減計(jì)數(shù)。2.車用CAN總線汽車工程系新能源汽車教研組

當(dāng)計(jì)數(shù)器數(shù)值超過(guò)門限值時(shí)，CAN總線會(huì)通知故障控制單元并將其關(guān)閉。當(dāng)總線兩次出現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)后，故障存儲(chǔ)器就會(huì)記錄一條故障信息，如圖所示。經(jīng)過(guò)一段固定的等待時(shí)間后，控制單元會(huì)自動(dòng)再接到總線上并重新發(fā)送信息。為保證時(shí)效性，一般按規(guī)定的循環(huán)時(shí)間來(lái)進(jìn)行信息傳遞。若出現(xiàn)多條信息未收到的情況，時(shí)間監(jiān)控功能就會(huì)啟動(dòng)，控制單元故障存儲(chǔ)器也記錄一個(gè)故障，由此會(huì)產(chǎn)生故障信息。從圖我們可以看出CAN總線內(nèi)部的故障判斷是通過(guò)故障計(jì)數(shù)器來(lái)完成的。它具體分為三個(gè)階段：第一階段，故障出現(xiàn)，故障計(jì)數(shù)器不斷的增加故障的次數(shù)；第二階段，當(dāng)信息重新發(fā)送成功后，故障計(jì)數(shù)器記錄的故障次數(shù)會(huì)降低。這樣的情況是非常正常的，車輛工作的環(huán)境異常復(fù)雜，某些傳感器采集的數(shù)據(jù)可能會(huì)因?yàn)榄h(huán)境因素而產(chǎn)生一定的影響，但是并不能說(shuō)明該傳感器損壞或者車輛出現(xiàn)故障，我們只能通過(guò)不斷發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)更正計(jì)數(shù)器內(nèi)的故障次數(shù)。重新發(fā)出數(shù)據(jù)后，只要能夠正常發(fā)送，說(shuō)明車輛沒有故障，故障計(jì)數(shù)器內(nèi)的故障次數(shù)會(huì)隨著正常發(fā)送次數(shù)的不斷增加而逐漸減少。如果確有車輛故障或者傳感器問(wèn)題，那么進(jìn)入第三階段；第三階段，當(dāng)故障計(jì)數(shù)器內(nèi)的記錄的錯(cuò)誤次數(shù)高于某一門限值時(shí)（圖中為255），確定車輛故障，并利用總線把信息傳輸給儀表板，通知駕駛員。3.車用LIN總線

局部連接網(wǎng)絡(luò)LIN（LocalInterconnectNetwork）是一種串行通信低速網(wǎng)絡(luò)，它是由各摩托羅拉公司、大眾公司和沃爾沃公司聯(lián)合提出的一種汽車底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，多用于連接對(duì)傳輸速度要求不高的控制裝置，其目的是利用一個(gè)價(jià)格低廉、性能可靠的低速網(wǎng)絡(luò)來(lái)降低生產(chǎn)成本。在某些工作環(huán)境中，例如后視鏡調(diào)整、車燈控制、坐騎調(diào)整等方面，LIN總線可以完全替換CAN總線。它的使用不但可以降低成本更關(guān)鍵的是可以保證傳輸線路的暢通。1.LIN總線系統(tǒng)組成LIN總線系統(tǒng)的構(gòu)成如圖所示，主要由主控制單元、從控制單元和傳輸介質(zhì)構(gòu)成。在系統(tǒng)中存在一個(gè)主控制單元和多個(gè)從控制單元，主控制單元通過(guò)傳輸介質(zhì)把信息發(fā)送給從控制單元。汽車工程系新能源汽車教研組3.車用LIN總線

2.LIN總線傳輸基本原理LIN信息包括兩個(gè)部分:報(bào)文頭和報(bào)文響應(yīng)。報(bào)文頭由三部分組成：標(biāo)識(shí)符場(chǎng)、同步場(chǎng)和同步間隔場(chǎng)；報(bào)文響應(yīng)由一個(gè)數(shù)據(jù)信息和一個(gè)校驗(yàn)區(qū)構(gòu)成，如圖所示。汽車工程系新能源汽車教研組3.車用LIN總線

當(dāng)LIN數(shù)據(jù)總線上沒有信息發(fā)送或者發(fā)送的信息是一個(gè)隱性電平的話，數(shù)據(jù)導(dǎo)線上的電壓就是蓄電池電壓（12V）。為了能夠在LIN總線上發(fā)送顯性電平，控制單元內(nèi)的收發(fā)器把數(shù)據(jù)線路接地，這樣能夠使得LIN總線發(fā)送顯性電平。LIN總線上的信號(hào)電平如圖所示。汽車工程系新能源汽車教研組3.車用LIN總線

LIN總線在收發(fā)信息時(shí)候，為了能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的公差值來(lái)計(jì)算發(fā)送數(shù)據(jù)的電壓，發(fā)送信號(hào)電壓必須滿足隱性電壓高于電源電壓的80%，顯性電壓小于電源電壓的20%。但是實(shí)際為了能夠有效的抗干擾，正常接收數(shù)據(jù)，接收的允許電壓值范圍要寬一些，隱性電壓高于蓄電池電壓的60%，顯性電壓小于電源電壓的40%，如圖所示。汽車工程系新能源汽車教研組4.CAN總線和LIN總線標(biāo)準(zhǔn)波形汽車工程系新能源汽車教研組我們可以通過(guò)利用示波儀的方式來(lái)檢測(cè)CAN總線和LIN總線的波形，下面兩圖為某一車型的CAN總線波形和LIN總線波形，具有很強(qiáng)的代表性。下圖為CAN總線波形4.CAN總線和LIN總線標(biāo)準(zhǔn)波形汽車工程系新能源汽車教研組下圖為L(zhǎng)IN總線波形Part03課后小結(jié)汽車工程系新能源汽車教研組本節(jié)課我們學(xué)習(xí)的兩個(gè)內(nèi)容是:1.CAN網(wǎng)絡(luò)的物理構(gòu)成2.CAN網(wǎng)絡(luò)的傳輸原理3.LIN網(wǎng)絡(luò)的傳輸原理汽車工程系新能源汽車教研組Part04課堂考核汽車工程系新能源汽車教研組汽車工程系新能源汽車教研組畫出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的傳輸與接收過(guò)程汽車工程系新能源汽車教研組項(xiàng)目三：汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)CAN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的測(cè)量高速CAN與低速CAN（2課時(shí)）

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01應(yīng)知、應(yīng)會(huì)

02課程內(nèi)容

03課后小結(jié)

04課堂考核本節(jié)課的我們應(yīng)該完成的內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組Part01應(yīng)知、應(yīng)會(huì)汽車工程系新能源汽車教研組高速CAN與低速CAN01掌握總線的分類汽車工程系新能源汽車教研組了解高速CAN總線和低速CAN總線的區(qū)別02Part02課程內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組1.CAN總線的分類

常用的CAN總線分為：?jiǎn)尉€CAN、低速CAN和高速CAN。高速CAN（通信速度最高1Mbps）可以使用低速CAN的波特率（通信速度最高125kbps），但低速CAN使用高速CAN的波特率就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題是由收發(fā)器引起的，因?yàn)樵陔娖睫D(zhuǎn)換效率方面，低速CAN的收發(fā)器明顯比高速CAN的收發(fā)器低。至于它們的位傳輸時(shí)序、位仲裁、錯(cuò)誤、校驗(yàn)、幀結(jié)構(gòu)等等（即所謂的數(shù)據(jù)鏈路層）是沒有區(qū)別的。在物理層面上，單線CAN與低速CAN和高速CAN線的區(qū)別是：?jiǎn)尉€CAN只有一條導(dǎo)線，低速CAN和高速CAN通過(guò)雙絞線傳輸。低速CAN和高速CAN的區(qū)別見下表汽車工程系新能源汽車教研組1.CAN總線的分類汽車工程系新能源汽車教研組1.CAN總線的分類

三種CAN線最重要的區(qū)別還是在于電平邏輯。這個(gè)區(qū)別可以從以下幾種情況來(lái)說(shuō)明：空閑時(shí)、有效時(shí)、睡眠時(shí)、喚醒時(shí)。這里假設(shè)收發(fā)器的電源為標(biāo)準(zhǔn)的5V和12V。（1）空閑時(shí)（即通常說(shuō)的隱性位）。汽車工程系新能源汽車教研組1.CAN總線的分類（2）有效時(shí)（即通常說(shuō)的顯性位）。汽車工程系新能源汽車教研組1.CAN總線的分類（3）睡眠時(shí)。汽車工程系新能源汽車教研組1.CAN總線的分類（4）喚醒時(shí)。汽車工程系新能源汽車教研組2.CAN總線的測(cè)量

1.示波器介紹在汽車的CAN信號(hào)測(cè)量中，我們一般使用的電子儀器為萬(wàn)用表和示波器，下面我們介紹通用性數(shù)字示波器的關(guān)鍵按鍵。汽車工程系新能源汽車教研組2.CAN總線的測(cè)量2.一般排故思路當(dāng)車輛發(fā)生故障時(shí)，我們首先想到的就是利用故障診斷儀進(jìn)行診斷，當(dāng)出現(xiàn)“通信故障”或者“無(wú)通信”時(shí)，我們就要把排故的重點(diǎn)放到通信元件及通信線路上，具體的排故思路如下：汽車工程系新能源汽車教研組2.CAN總線的測(cè)量具體維修CAN線步驟為：在BMW車型上，我們可以通過(guò)斷開控制器或者斷開節(jié)點(diǎn)的方式，對(duì)CAN線路依次測(cè)量。斷開控制器后我們可以找到插件相應(yīng)的針腳定義，而對(duì)于斷開節(jié)點(diǎn)的方式，需要查找電路圖，如下圖中的X8090*1V、X8090*2V、X8092*1V、X8092*2V即為節(jié)點(diǎn)，電路圖及實(shí)物圖如圖所示。汽車工程系新能源汽車教研組2.CAN總線的測(cè)量找到CAN-H和CAN-L線后，接入示波儀或者萬(wàn)用表檢查波形或電壓來(lái)檢查，接入萬(wàn)用表時(shí)示例如下圖：汽車工程系新能源汽車教研組通過(guò)測(cè)量我們發(fā)現(xiàn),CAN-H和CAN-L電壓相加，約等于5V，如果檢測(cè)不是這樣，肯定有問(wèn)題。再次接入示波儀，檢查波形，具體接入示波器的方法如下：（1）打開示波器。（2）兩根探頭接入CAN網(wǎng)絡(luò)，按AUTO鍵，調(diào)整，觀察波形。（3）通過(guò)波形找到故障線路及故障類型。2.CAN總線的測(cè)量通常CAN線路故障為短路、斷路和CAN-H與CAN-L連接，典型的故障實(shí)物圖如下：汽車工程系新能源汽車教研組Part03課后小結(jié)汽車工程系新能源汽車教研組本節(jié)課我們解決的兩個(gè)問(wèn)題是:1.總線的分類2.高速CAN總線和低速CAN總線的區(qū)別汽車工程系新能源汽車教研組Part04課堂考核汽車工程系新能源汽車教研組請(qǐng)?jiān)谙聢D中標(biāo)出合適的電壓汽車工程系新能源汽車教研組汽車工程系新能源汽車教研組項(xiàng)目三：汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)CAN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的測(cè)量高速CAN典型故障波形（2課時(shí)）

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04課堂考核本節(jié)課的我們應(yīng)該完成的內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組Part01應(yīng)知、應(yīng)會(huì)汽車工程系新能源汽車教研組高速CAN典型故障波形01掌握高速CAN波形的標(biāo)準(zhǔn)波形汽車工程系新能源汽車教研組了解高速CAN波形的典型故障波形02Part02課程內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組1.汽車動(dòng)力CAN總線

1.動(dòng)力CAN線測(cè)量時(shí)示波儀設(shè)置。汽車工程系新能源汽車教研組312754681.汽車動(dòng)力CAN總線（1）通道A測(cè)量CAN-High（2）通道B測(cè)量CAN-Low（3）通道A和通道B的零線坐標(biāo)置于等高。（黃色的零標(biāo)記被綠色的零標(biāo)記所遮蓋）。（4）通道B的電壓/單位的設(shè)定。在0.5V/單位值的設(shè)定下，這便于電壓值的讀取。（5）通道A的電壓/單位的設(shè)定。在0.5V/單位值的設(shè)定下，這便于電壓值的讀取。（6）觸發(fā)點(diǎn)的設(shè)定，它位于被測(cè)定信號(hào)的范圍內(nèi)。在CAN-high信號(hào)為2.5至3.5V之間，在CAN-Low信號(hào)為1.5至2.5V之間.（7）時(shí)間單位值毫秒/單位的設(shè)定，時(shí)間單位值為0.02ms/單位。（8）顯示為一條通信信息。汽車工程系新能源汽車教研組1.汽車動(dòng)力CAN總線2.動(dòng)力CAN線的電壓值在CAN-BUS的信息傳送被通過(guò)兩個(gè)邏輯狀態(tài)0（顯性）和1（隱性）來(lái)實(shí)現(xiàn)。每一個(gè)邏輯狀態(tài)都對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的電壓值?？刂茊卧獞?yīng)用其電壓差值獲得數(shù)據(jù)。汽車工程系新能源汽車教研組15423顯性隱性1.汽車動(dòng)力CAN總線（1）通道A和通道B的零線。通道B的綠色零標(biāo)記遮蓋了通道A的黃色零標(biāo)記。（2）CAN-High的隱性電壓電位大約為2,6V(邏輯值1).（3）CAN-High的顯性電壓電位大約為3.8V(邏輯值0).（4）CAN-Low的隱性電壓電位大約為2,4V(邏輯值1).（5）CAN-Low的顯性電壓電位大約為1.2V(邏輯值0).我們利用兩條線的電壓差確認(rèn)數(shù)據(jù)。當(dāng)CAN-High的電壓值上升時(shí)，相應(yīng)CAN-Low的電壓值下降。正如圖片所示，CAN-Bus僅只能有兩種工作狀態(tài)。在隱性電壓電位時(shí)，兩個(gè)電壓值很接近。在顯性電壓電位時(shí)，兩個(gè)電壓差值達(dá)約為2.5V.電壓值大約有100mV的小波動(dòng)。汽車工程系新能源汽車教研組2.動(dòng)力CAN線的典型故障波形（1）CAN-High與CAN-Low短路波形特點(diǎn)：電壓電位置于隱性電壓值（大約2.5V）。汽車工程系新能源汽車教研組2.動(dòng)力CAN線的典型故障波形（2）CAN-High對(duì)正極短路波形特點(diǎn)：CAN-high線的電壓電位被置于12V，CAN-Low線的電壓被置于大約12V.汽車工程系新能源汽車教研組2.動(dòng)力CAN線的典型故障波形（3）CAN-High對(duì)地短路波形特點(diǎn)：CAN-High的電壓位大約為0V.CAN-Low的電壓大約為0V.可是在CAN-Low線上還能夠看到一小部分的電壓變化汽車工程系新能源汽車教研組2.動(dòng)力CAN線的典型故障波形（4）CAN-Low對(duì)正極短路波形特點(diǎn)：CAN-Low線的電壓電位被置于12V，CAN-High線的電壓被置于大約12V。汽車工程系新能源汽車教研組2.動(dòng)力CAN線的典型故障波形（5）CAN-Low對(duì)地短路波形特點(diǎn)：CAN-Low的電壓大約為0V.CAN-High線的隱性電壓也被降至0V.在CAN-High上能到電壓變化。汽車工程系新能源汽車教研組2.動(dòng)力CAN線的典型故障波形（6）CAN-High斷路波形特點(diǎn)：CAN-High波形與CAN-Low有重疊現(xiàn)象。汽車工程系新能源汽車教研組2.動(dòng)力CAN線的典型故障波形（7）CAN-Low斷路波形特點(diǎn)：CAN-Low波形與CAN-High有重疊現(xiàn)象。汽車工程系新能源汽車教研組2.動(dòng)力CAN線的典型故障波形（8）CAN-High和CAN-Low錯(cuò)誤連接波形特點(diǎn)：CAN-High和CAN-Low信號(hào)反置汽車工程系新能源汽車教研組Part03課后小結(jié)汽車工程系新能源汽車教研組本節(jié)課我們解決的兩個(gè)問(wèn)題是:1.高速CAN波形的標(biāo)準(zhǔn)波形2.高速CAN波形的典型故障波形汽車工程系新能源汽車教研組Part04課堂考核汽車工程系新能源汽車教研組試著測(cè)出高速CAN波形，并且畫出高速CAN波形圖汽車工程系新能源汽車教研組汽車工程系新能源汽車教研組項(xiàng)目三：汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)CAN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的測(cè)量低速CAN典型故障波形（2課時(shí)）

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04課堂考核本節(jié)課的我們應(yīng)該完成的內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組Part01應(yīng)知、應(yīng)會(huì)汽車工程系新能源汽車教研組低速CAN典型故障波形01掌握低速CAN波形的標(biāo)準(zhǔn)波形汽車工程系新能源汽車教研組掌握低速CAN帶電阻短路時(shí)的波形03掌握低速CAN波形的典型故障波形02Part02課程內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組1.汽車舒適CAN總線

1.舒適CAN線測(cè)量時(shí)示波儀設(shè)置。汽車工程系新能源汽車教研組6342511.汽車舒適CAN總線（1）通道A和通道B的零坐標(biāo)線等高。通道A的零標(biāo)記被通道B所掩蓋。在讀取數(shù)值時(shí)，可以將零線相互分開。（2）通道A顯示CAN-High（3）通道A電壓/單位的設(shè)定：2V/Div單位值的選取，有助于電壓值的讀取。（4）通道B顯示CAN-Low.（5）通道B電壓?jiǎn)挝恢档脑O(shè)定應(yīng)與通道A相符。這便于電壓電位的比較分析。（6）時(shí)間單位值毫秒/單位的設(shè)定，時(shí)間單位值為0.02ms/單位。汽車工程系新能源汽車教研組1.汽車舒適CAN總線2.舒適CAN線的電壓值舒適系統(tǒng)CAN線與動(dòng)力系統(tǒng)CAN線電壓顯示不同。在舒適系統(tǒng)CAN中的CAN-Low線隱性電位高于CAN-high線。CAN-High線的顯性電位高于CAN-Low線。為了讀取數(shù)值建議將兩條零線分開。汽車工程系新能源汽車教研組3456721812341.汽車舒適CAN總線（1）通道B的CAN-Low顯示（2）通道A的CAN-High顯示（3）通道B的零線（4）CAN-Low的顯性電壓向下沒有達(dá)到零線坐標(biāo)（5）CAN-Low的隱形電壓.在總線不工作的狀態(tài)下，5V的隱形電壓電位切換到0V.（6）通道A的零線坐標(biāo)和CAN-High的隱性電壓電位。（7）CAN-High的顯性電壓電位（8）時(shí)間間隔.汽車工程系新能源汽車教研組2.舒適CAN線的典型故障分析（1）CAN-High與CAN-Low短路波形特點(diǎn)：CAN-High和CAN-Low的電壓電位相同。CAN-High與CAN-Low之間短路導(dǎo)致CAN線單線工作。這意味著，通訊僅為一條線路的電壓電位起作用，這里體現(xiàn)了低速CAN的可靠性。下圖表為通道A和通道B的零線坐標(biāo)重疊和零點(diǎn)坐標(biāo)分開時(shí)的波形圖，可以看出來(lái)CAN-Low線和CAN-High線的電壓電位是相同的。汽車工程系新能源汽車教研組2.舒適CAN線的典型故障分析（2）CAN-High對(duì)地短路波形特點(diǎn)：CAN-High的電壓置于0V.CAN-Low的電壓電位正常。在該故障情況下，舒適CAN總線變?yōu)閱尉€工作。汽車工程系新能源汽車教研組2.舒適CAN線的典型故障分析（3）CAN-High對(duì)正極短路波形特點(diǎn)：CAN-High線的電壓電位大約為12V或者蓄電池電壓。CAN-Low線的電壓電位正常。在該故障情況下，舒適CAN總線變?yōu)閱尉€工作。汽車工程系新能源汽車教研組2.舒適CAN線的典型故障分析（4）CAN-Low對(duì)地短路波形特點(diǎn)：CAN-Low的電壓置于0V.CAN-High的電壓電位正常。在該故障情況下，CAN線變?yōu)閱尉€工作。汽車工程系新能源汽車教研組2.舒適CAN線的典型故障分析（5）CAN-Low對(duì)正極短路波形特點(diǎn)：CAN-Low線的電壓電位大約為12V或者蓄電池電壓。CAN-High線的電壓電位正常。在該故障情況下，CAN線變?yōu)閱尉€工作。汽車工程系新能源汽車教研組2.舒適CAN線的典型故障分析（6）CAN-Low斷路控制單元1發(fā)送一條信息，因?yàn)榫€路斷路，所以控制單元2、3、4、5、6僅能夠單線接受，通過(guò)對(duì)控制單元4連接測(cè)量，示波儀顯示控制單元1的發(fā)送為單線工作?？刂茊卧?，3，4，5和6控制單元對(duì)接受給予確認(rèn)答復(fù)，在兩個(gè)通道上都有顯示。這說(shuō)明這些控制單元之間沒有線路斷路的情況。汽車工程系新能源汽車教研組CAN-Low中斷測(cè)