汽车单片机与车载网络技术说课
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汽车单片机与车载网络技术(第二版)第2章MCS-51单片机介绍
第2章 MCS-51单片机介绍
2.1.3 单片机在汽车电子控制系统中的应用 在现代的汽车中，电子设备比比皆是，均已涉及汽车的各
主要部件(见表1-1)。其控制装置中的单片机既有功能强大的16 位机或32位机，也有低性能的8位机。
例如，现代汽车发动机的功能越来越完善，其控制系统也 越来越复杂。控制系统需要不断地采集各个传感器的信息，并 按照预定的程序进行实时计算，所以对单片机的运算速度、数 据字长、与外部设备的接口等方面不断提出新的要求。目前， 发动机控制系统内单片机的总线频率已经提高到几十兆赫，机 型多为16位机或32位机。Motorola公司生产的 MC68HC912DG128A单片机就被德尔福等汽车电子企业选用在 自己的电控单元的产品中。
1DH
1CH
1BH
1AH
22H
17H
16H
15H
14H
13H
12H
21H
0FH
0EH
0DH
0CH
0BH
0AH
20H
07H
06H
05H
04H
03H
02H
LSB
79H
78H
71H
70H
69H
68H
61H
60H
59H
58H
51H
50H
49H
48H
41H
40H
39H
38H
31H
30H
29H
28H
21H
20H
另外，随着汽车上电子控制单元的增多，为节省导线、 易于布线以及在各控制单元之间快速地传输信息，网络技术 便成为了有效的手段。
第2章 MCS-51单片机介绍
2.2 MCS-51单片机的基本结构
汽车单片机及车载网络系统 汽车车载网络系统
课题三 奔驰数据总线系统应用 一、W221总线介绍 2. 整车网络(GVN)框图与功能置 （6）中央控制器区域网络(CAN F)
单元六 汽车车载网络系统
课题三 奔驰数据总线系统应用 一、W221总线介绍 2. 整车网络(GVN)框图与功能置 （7）前端控制器区域网(CAN G)
单元六 汽车车载网络系统
单元六 汽车车载网络系统
课题三 宝马数据总线系统应用 三、F01/F02 总线系统 2. 系统组件
单元六 汽车车载网络系统
课题三 宝马数据总线系统应用 三、F01/F02 总线系统 2. 系统组件
单元六 汽车车载网络系统
课题三 奔驰数据总线系统应用 一、W221总线介绍 2. 整车网络(GVN)框图与功能置 （4）诊断控制器区域网络(CAN D)
单元六 汽车车载网络系统
课题三 奔驰数据总线系统应用 一、W221总线介绍 2. 整车网络(GVN)框图与功能置 （5）底盘控制器区域网络(CAN E)
单元六 汽车车载网络系统
单元六 汽车车载网络系统
课题一 大众车系数据总线应用 三、基于PQ46平台的CAN总线 2. 各总线控制单元安装位置
单元六 汽车车载网络系统
课题一 大众车系数据总线应用 三、基于PQ46平台的CAN总线 3. CAN总线附属装置及总线上主要控制单元的功能 (１)电控箱
单元六 汽车车载网络系统
课题一 大众车系数据总线应用 三、基于PQ46平台的CAN总线 3. CAN总线附属装置及总线上主要控制单元的功能 (２)继电器支架和熔断丝盒
单元六 汽车车载网络系统
课题一 大众车系数据总线应用
三、基于PQ46平台的CAN总线 3. CAN总线附属装置及总线上主要控制单元的功能 (３)车载电网控制单元J519
单元六 汽车车载网络系统
课题三 奔驰数据总线系统应用 一、W221总线介绍 2. 整车网络(GVN)框图与功能置 （7）前端控制器区域网(CAN G)
单元六 汽车车载网络系统
单元六 汽车车载网络系统
课题三 宝马数据总线系统应用 三、F01/F02 总线系统 2. 系统组件
单元六 汽车车载网络系统
课题三 宝马数据总线系统应用 三、F01/F02 总线系统 2. 系统组件
单元六 汽车车载网络系统
课题三 奔驰数据总线系统应用 一、W221总线介绍 2. 整车网络(GVN)框图与功能置 （4）诊断控制器区域网络(CAN D)
单元六 汽车车载网络系统
课题三 奔驰数据总线系统应用 一、W221总线介绍 2. 整车网络(GVN)框图与功能置 （5）底盘控制器区域网络(CAN E)
单元六 汽车车载网络系统
单元六 汽车车载网络系统
课题一 大众车系数据总线应用 三、基于PQ46平台的CAN总线 2. 各总线控制单元安装位置
单元六 汽车车载网络系统
课题一 大众车系数据总线应用 三、基于PQ46平台的CAN总线 3. CAN总线附属装置及总线上主要控制单元的功能 (１)电控箱
单元六 汽车车载网络系统
课题一 大众车系数据总线应用 三、基于PQ46平台的CAN总线 3. CAN总线附属装置及总线上主要控制单元的功能 (２)继电器支架和熔断丝盒
单元六 汽车车载网络系统
课题一 大众车系数据总线应用
三、基于PQ46平台的CAN总线 3. CAN总线附属装置及总线上主要控制单元的功能 (３)车载电网控制单元J519
汽车单片机与车载网络-2汽车单片机
汽车单片机与车载网络-2汽车单片机汽车单片机与车载网络 2 汽车单片机在现代汽车的复杂电子系统中，汽车单片机扮演着至关重要的角色。
它就像是汽车的“智能大脑”，控制着车辆的各种功能和操作，从发动机管理到安全系统，从舒适性配置到信息娱乐系统。
汽车单片机，也被称为汽车微控制器，是一种集成在汽车电子控制单元（ECU）中的微型计算机。
它具有处理数据、执行指令和控制外部设备的能力。
与普通的计算机相比，汽车单片机需要在更加恶劣的环境下稳定工作，如高温、振动、电磁干扰等。
汽车单片机的核心是中央处理器（CPU），它负责执行各种计算和控制任务。
同时，它还配备了内存，包括只读存储器（ROM）用于存储固定的程序和数据，随机存取存储器（RAM）用于临时存储运行时的数据。
此外，还有输入/输出接口（I/O），用于与外部传感器和执行器进行通信。
在汽车中，单片机的应用范围非常广泛。
以发动机控制系统为例，单片机通过接收来自各种传感器（如氧传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器等）的信号，实时监测发动机的工作状态。
然后，根据预设的算法和控制策略，精确地控制燃油喷射量、点火时机和气门正时等参数，以实现最佳的燃烧效率和动力输出，同时降低尾气排放。
在制动系统中，单片机同样发挥着关键作用。
例如，防抱死制动系统（ABS）就是依靠单片机来控制制动压力的调节。
当车轮即将抱死时，单片机迅速响应，通过控制制动阀的开闭，使车轮在制动过程中保持转动，从而提高制动效果和车辆的稳定性。
除了动力系统和制动系统，汽车单片机还在车身电子、底盘控制、安全气囊系统、空调系统等方面有着重要的应用。
在车身电子方面，它可以控制车窗升降、门锁开关、灯光照明等功能；在底盘控制方面，它参与悬挂系统的调节、转向助力的控制等；在安全气囊系统中，单片机能够准确判断碰撞的强度和类型，并在必要时迅速触发安全气囊的弹出；在空调系统中，它可以根据车内温度和设定的温度值，自动调节压缩机的工作状态和风量大小。
汽车单片机与车载网络技术(第二版)第5章CAN总线传输系统
第5章 CAN总线传输系统
图5-1 电话会议
第5章 CAN总线传输系统
数据传输总线是车内电子装置中的一个独立系统，用于 在连接的控制单元之间进行信息交换。由于自身的布置和结 构特点，数据传输总线工作时的可靠性很高。
如果数据传输总线系统出现故障，故障就会存入相应的 控制单元的故障存储器内，然后可以用诊断仪读出这些故障。 控制单元拥有自诊断功能，通过自诊断功能，人们可识别出 与数据传输总线相关的故障。用诊断仪读出数据传输总线的 故障记录后，可按这些信息准确地查寻故障。控制单元内的 故障记录不仅可用于初步确定故障，还可用于读出排除故障 后的无故障说明。
第5章 CAN总线传输系统
(2) 为了尽可能降低对供电网产生的负荷，在点火开关 关闭后，若系统不再需要低速数据总线，那么低速数据总线 就进入所谓的“休眠模式”。
(3) 低速CAN数据总线在某条数据线短路，或某条CAN 线断路时，可以用另一条线继续工作，这时会自动切换到 “单线工作模式”。
(4) 高速CAN数据总线的电信号与低速CAN数据总线的 电信号不同。
第5章 CAN总线传输系统
(3) 每个发射器将TX线和RX线的状态一位一位地进行 比较。
(4) 数据传输总线的调整规则：用标识符中位于前部的 “0”的个数代表信息的重要程度，从而就可保证按重要程度 的顺序来发送信息。
越早出现“1”的控制单元，越早退出发送状态，而转至 接收状态，如图5-15所示，这种方法称为仲裁。仲裁规则是 标识符中的号码越小，该信息越重要。
第5章 CAN总线传输系统
(2) 数据传输总线构件。数据传输总线构件用于数据交 换，它分为两个区，一个是接收区，一个是发送区，如图56所示。
数据传输总线构件通过接收邮箱(接收信息存储器)或发 送邮箱(发送信息存储器)与控制单元相连。该构件一般集成 在控制单元的微控制器芯片内。
汽车车载网络技术详解最新版精品课件第1章 车载网络系统基础知识
6．比特和字节
计算机中的所有信息都以位（bit，亦称比特，是二进制数 字的最小信息单位）为单位进行存储和处理的。 1千字节（KB）= 210字节，即1 024字节 1兆字节（MB）= 220 字节，即1 024KB（1 048 576字节） l千兆字节（GB）= 230字节，即1 024MB（1 073 741 824字节） 注意：换算系数不是1 000，而是1 024。
DDB/Optical（Domestic 音频系统通信协议将DDB作为音频系统总线采 Digital Bus/Optical） 用光通信
5.6Mbit/s
C&C
MOST（Media Oriented 信息系统通信协议以欧洲为中心，由克莱斯
System Transport） 勒与BMW公司推动
IEEE1394
CAN）
同步的CAN
Byteflight
重视安全、按用途分类的控制用LAN协议通用 时分多路复用（FTDMA）
FlexRay
重视安全、按用途分类的控制用LAN协议
1Mbit/s 10Mbit/s 5Mbit/s
Robert Bosch公司 CIA
BMW公司
BMW公司Daimler Chrysler公司
（2）总线数据传输的要求 1）可靠性高 2）使用方便 3）数据密度大 4）数据传输快
（3）总线数据传输的优点 1）简化线束 2）可以进行设备之间的通信，丰富了功能。 3）通过信息共享减少传感器信号的重复数量。
数字总线信号传递方式
线束对比 a）传统线束 b）采用车载网络后的线束
3．车载网络系统的发展史
1987年12月日本车采用LAN
表1-3 几种车载网络的开发年份、采用厂家与发表年份
汽车单片机与车载网络技术 第3章.
第3章 汽车电子控制单元 图3-2 控制喷油器的输出电路
第3章 汽车电子控制单元
3.2 电 源 电 路
1．未装步进电机(怠速控制用)的微机电源电路 图3-3所示即为未装步进电机的微机电源电路。图中 主继电器由点火开关控制，当点火开关接通时，电流流 过主继电器线圈，使主继电器触点闭合，接通蓄电池与 微机(ECU)之间的电路，使微机的“+B”和“+B1”端子 获得蓄电池电压。当点火开关关断时，微机的“+B”和 “+B1”端子则失去供电。
第3章 汽车电子控制单元
2．多路选择开关 当多路模拟量输入时，不必每个模拟量输入都匹配一个 A/D转换器，可共用一个A/D转换器。这时输入通道中要 增加一个多路选择开关，使得每一路模拟量输入轮流和 A/D转换器接通，经A/D转换后送入计算机。
3．采样保持电路 A/D转换需要一定的时间，对随时间变化较快的模拟信号 来说就会产生转换误差。为解决这个问题，方法就是在 A/D转换器前增加采样保持电路，以较小的采样时间对快 速变化的信号进行采样，采样后保持电压，并以此电压进 行A/D转换。
第3章 汽车电子控制单元
另外，数字量输入通道要解决电平转换和抗干扰 等问题。计算机只能接受TTL电平，因此送入的数字 量只有转换成TTL电平才能送给计算机。为了使计算 机获得正确的信息，必须使外电路中的干扰和计算机 相隔离。图3-6即为常用的电平转换及光电隔离电路。
第3章 汽车电子控制单元 图3-6 电平转换及光电隔离电路
第3章 汽车电子控制单元
4．A/D转换器 CPU只能够接受离散的数字信息，因此连续的模 拟信息必须经过A/D转换器转换成数字信息后才可通 过I/O接口送给CPU进行处理
第3章 汽车电子控制单元
汽车单片机与车载网络技术(第二版) 第4章
按用途分类的控制用 LAN 协议，能够兼容多种网络 拓扑，容错能力更强
音频系统通信协议，将 D2B 作为音频系统总线采用 光通信，飞利浦主导开发
10 M 5M 5.6 M
信息系统通信协议，以欧洲为中心
22.5 M
4.1.2 车载网络的常用术语 1．模块/节点 模块是一种电子装置，在计算机多路传输系统中的控制
Network) VAN(VeFra bibliotekicle Area Network) J1850 LIN(Local Interconnect
Network)
Byteflight
FlexRay
D2B(Domestic Digital Bus)/Optical
MOST(Media Oriented System Transport)
图4-4 线束对比
2. 国内外多路总线传输系统的发展简史 • 早在1968年，艾塞库斯就提出了利用单线多路传输信 号的构想。 • 在1983年，丰田公司在世纪牌汽车上采用了应用光缆 的车门控制系统。 • 从1986年起，在车身系统上装用了铜线传输媒介的网 络，并在日产和通用公司汽车的控制系统中得到应用。 • 20世纪80年代末，博世公司和英特尔公司研制了专门 用于汽车电气系统的总线——控制器局域网(Controller Area Network)规范，简称CAN。接着，美国汽车工程师学会 (SAE)提出了J1850通信协议规范。
第4章 车载网络系统简介
4.1 概述 4.2 汽车对通信网络的要求及通信网络的应用
4.1 概 述
4.1.1 车载网络的发展史 随着车用电气设备越来越多，从发动机控制到传动系统
控制，从行驶、制动、转向系统控制到安全保证系统及仪表 报警系统控制，使汽车电气系统形成一个复杂的系统，并且 都集中在驾驶室控制，汽车新技术的发展应用与汽车线束急 剧增加的矛盾越来越突出。为解决以上问题，车载网络(也 称数据传输总线)应运而生，且使得汽车电控系统发生了巨 大的变化。
音频系统通信协议，将 D2B 作为音频系统总线采用 光通信，飞利浦主导开发
10 M 5M 5.6 M
信息系统通信协议，以欧洲为中心
22.5 M
4.1.2 车载网络的常用术语 1．模块/节点 模块是一种电子装置，在计算机多路传输系统中的控制
Network) VAN(VeFra bibliotekicle Area Network) J1850 LIN(Local Interconnect
Network)
Byteflight
FlexRay
D2B(Domestic Digital Bus)/Optical
MOST(Media Oriented System Transport)
图4-4 线束对比
2. 国内外多路总线传输系统的发展简史 • 早在1968年，艾塞库斯就提出了利用单线多路传输信 号的构想。 • 在1983年，丰田公司在世纪牌汽车上采用了应用光缆 的车门控制系统。 • 从1986年起，在车身系统上装用了铜线传输媒介的网 络，并在日产和通用公司汽车的控制系统中得到应用。 • 20世纪80年代末，博世公司和英特尔公司研制了专门 用于汽车电气系统的总线——控制器局域网(Controller Area Network)规范，简称CAN。接着，美国汽车工程师学会 (SAE)提出了J1850通信协议规范。
第4章 车载网络系统简介
4.1 概述 4.2 汽车对通信网络的要求及通信网络的应用
4.1 概 述
4.1.1 车载网络的发展史 随着车用电气设备越来越多，从发动机控制到传动系统
控制，从行驶、制动、转向系统控制到安全保证系统及仪表 报警系统控制，使汽车电气系统形成一个复杂的系统，并且 都集中在驾驶室控制，汽车新技术的发展应用与汽车线束急 剧增加的矛盾越来越突出。为解决以上问题，车载网络(也 称数据传输总线)应运而生，且使得汽车电控系统发生了巨 大的变化。
汽车单片机与车载网络-bsi(汽车,信息化教学,参赛,说课)
线束编码
PH2 PH1 EH2 EH1 EP EA PP AA PB
46 HAB 46 HAB 46 HAB 46 HAB 10 PR
10 PR 10 PR 50 P/B
BSI是一个电脑，它集成有：
电子接口装置（继电器，保险丝，诊断插
头） 电子检测装置：BSI管理电脑间的通讯和各 网络间信息的传输 电子计算装置：它可以独立管理基础功能
BSI管理的 功能
驾驶辅助功能
除雾/除霜
后车窗玻璃加热暂停供电
超速控制
管理超速报警（限定值已经预置） 管理超速报警（限定值可设置） 超速限定值存储功能
巡航速度
将用户指令传递给发动机电脑
BSI管理的 功能
驾驶辅助功能
雨刮/雨刮清洗
下雨时自动刮雨 对设定了超速控制的车辆，间断性刮雨速度受 车速控制
VAN
VAN
空调 电台
Hale Waihona Puke VANNAVCD TO
VAN
微粒过滤
VAN
ECRAN ABR/ ESP 发动机
CAN VAN
VAN 报警
VAN
倒车雷达
BVA
CAN
COMBINÉ
VAN
CAN
BSM
CAN
BSI
VAN CONF VAN CAR VAN CAR2 1
CAN
COM2000
VAN
气囊
VAN
Ligne ISO 9141
code Client客户代码
BSI的组成
BSI的组成
BSI平台分为两个子系统：
一个控制车身大部分电子功能的电 子系统
一个强大的能分配和保护向车身各 部件供电的系统
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课程内容：教学内容的组织与安排
课程内容安排 汽车单片机
车载网络
MCS-51单片机
ECU基本原理及应用 网络基本原理
常用车载网络 基本原理
单片机实训 总课时
硬件结构
软件设计
基本原理
应用及故障检修 OSI
CAN网络 LIN网络 MOST网络 蓝牙技术 常见车载网络故障 与检修
课时分配 12 16
4
8 10 16 4 2 2 6
16 96
教学内容表现形式：教学资源
理论教 学资源
理论课基本实现了多媒体教学
实训教 学条件
配备单片机实验室
课程实施：教学对象
难点及解决方法
学情：基础较薄弱，自 我分析问题，解决问题 的能力不够，学习主动 性不高。
从最基本的应用实例 出发，通过课堂演示 和仿真实验加深学生 对理论知识的理解和 掌握，以理论指导实 验，实验带动理论。 培养学生分析问题和 解决问题的能力。以 任务驱动法调动学生 的学习积极性
实验项目设计
根据教学大纲安排实验项目
前导后续课程
前导课程
电工电子技术 电路原理
计算机应用基础 汽车构造
后续课程
车身电控 发动机电控
底盘电控
专业核心课程
专业核心岗位
汽
汽车单片机与
车
C车li载ck网to络ad技d术Title
机
电
维
修
工
课程目标
能力目标
1 能够对汽车单片机的基本结构和工作原理有所了解
2 具备利用汇编语言进行简单程序的编写和利用编辑软件调试程序的能力 3 3 能够对玛瑞利单点电脑的工作原理及典型故障进行分析能力
课程设计思路
目标设计
按照专业总体教学设计制 定教学目标
考评设计
职业素养的考核与实际操 作能力的考核并举
设计思路
内容设计
根据专业应当掌握的汽车单片 机知识设置教学内容，依据现 有的教学条件制定教学大纲
实验项目设计
根据教学大纲安排实验项目
课程定位
培养目标
具有汽车电器设备使用、检测与维修， 能读识、分析汽车电路图等管理第一线 需要的高素质技能型人才。
汽车电子技术 汽车电子技术
课程定位
专业核心课
就业方向
从事汽车电子与电器设备检修、维护保 养和生产技术管理，汽车检测诊断仪器 的开发与技术服务等相关岗位的工作。
课程设计思路
目标设计
按照专业总体教学设计制 定教学目标
考核设计
职业素养的考核与实际操 作能力的考核源自举设计思路内容设计
根据专业应当掌握的汽车单片 机知识设置教学内容，依据现 有的教学条件制定教学大纲
LOGO
《汽车单片机与车载 网络技术》说课
说课项目
课程设置 课程内容 教学实施
教学效果
特色与创新 后续课程建设
课程设计理念
以就业为导向，以能力为本位，以市场需求为依据,根据职业岗位群的 相关基础知识与职业技能要求，提出设计理念。
以职业工作过程为导向
设计理念
以学生为主体 以实验项目和任务为载体 知识理论实践相结合
掌握常用几种车载网络工作原理
掌握大众、奥迪车系常用车载网络检修方法
课程目标
1 培养学生自学的能力、自我 分析问题、解决问题的能力
2 培养学生乐观、积极的学习 态度
3 培养学生的团队协作能力
素质 目标
课程内容：教材
教材的特点
知识面广，内容全面。 本书在详细介绍了MCS-51单 片机 及网络原理的同时，还介绍了 汽车电控系统，车载网络等相 关知识，给读者展现了一个完 整的汽车局域网。
课程内容：教材内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章
概述 MCS-51单片机内部结构和原理 MCS-51 单片机指令系统与程序设计 MCS-51单片机中断、定时系统及串行数据通信 MCS-51单片机接口技术 汽车单片机与电子控制单元 单片机实训项目 车载网络概述 控制器局域网（CAN) SAEJ1939协议 其它车载网络 大众车系车载网络系统 奥迪车系车载网络系统
43 能够掌握CAN总线、LIN总线、MOST总线系统的工作原理，对典型车型
的车载网络进行故障分析
课程目标
掌握MCS-51单片机内部结构和工作原理 掌握MCS-51单片机指令系统 掌握单片机简单应用程序修改调试
知识目标
掌握单片机在汽车中的应用及汽车基本ECU 的工作原理 掌握汽车基本ECU电路的检修方法
学生评价
发扬教学评价 的优点改革教 学中的不足
总体评价
加强汽车电器电路 检修的实践环节
督导评价
教学效果良好，基本完成了
同行评价 教学目标
教学反思
改革
教学内容与岗位任务融合 形成知识模块
改革 与创新
创新
坚持基础与实践并重， 构建良好的课程体系
创新
坚持以能力培养为主线， 构建有效的实践教学体系
LOGO
平时成绩考核
主要考核学生平时 的学习态度及表现， 包括出勤情况、课 堂表现及作业情况
实验考核
主要考核学生单片 机编译软件、仿真 软件的使用，运用 所学的知识和技能 进行专项实验实训 的能力，以及实际 动手能力。
基础理论考核
主要考核学生掌握 所学课程的基本理 论、基础知识和必 备的常识
教学评价
起到抛砖引玉的作用，为今后 从事汽车电子技术相关专业的 工作奠定了基础
教学模式、方法、手段
教学模式
教学方法
教学手段
理论和实践相结合； 引探式、讨论式和开 放式的教学模式
灵活运用案例分析、 分组讨论、启发引导 等教学方法
自制教学课件；自制 演示实验板；网络化 教学
考核方法
该课程按照知识、技能、态度三方面对学生进行全面 考核，成绩由平时成绩*10%+实验成绩*20%+理论考核 成绩*70%。