汽车车载网络技术简介(1)
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车载网络系统(汽车电子控制技术)
（6）仲裁 只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文， 具有较高优先权报文的单元可以获得总线访问权，如果2个 或2个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有总线访问 冲突。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失，当具有相同 识别符的数据帧和远程帧同时初始化时，数据帧优先于远程 帧。仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的 总线电平进行比较，如果电平相同，则这个单元可以继续发 送；如果发送的是一“隐性”电平而监视的是一“显性”电 平，单元失去了仲裁，必须退出发送状态。 （7）错误检测 为了获得最安全的数据发送，CAN 的每一 个节点均采取了强有力的措施以便于错误检测、错误标定及 错误自检。错误检测的机制具有检测到所有的全局错误，检 测到发送器所有的局部错误，检测到报文里多达5个任意分 布的错误，检测到报文里长度低于15（位）的突发性错误， 检测到报文里任一奇数个的错误等属性。任何检测到错误的 节点会标志出损坏的报文，此报文会失效并将自动地开始重 新传送。 （8）故障界定 CAN 节点能够把永久故障和短暂扰动区别 开来，故障的节点会被关闭。
（7）传输协议具有三要素，分别规定了通信信息帧的格式， 通信信息帧的数据和控制信息，确定事件传输的顺序以及速 度匹配；并且还具有差错监测和纠正、分块和重装、排序、 流量控制功能得功能。
（8）传输仲裁是指当出现数个使用者同时申请利用总线发 送信息时，传输仲裁是用于避免发生数据冲突的机构。仲裁 可保证信息按其重要程度来发送。
20 K LIN协会
2～ 25 M
TIT公司
10.1.2 车载网络基础知识
（1）局域网是指一个有限区域内连接的计算机网络，通 过该网络实现系统内的资源共享和信息通信，连接到网络 上的节点可以是计算机、基于微处理器的应用系统或控制 装置。车载网络作为一种局域网，其数据传输速度一般在 105 Kb/s范围内，传输距离在250m范围内。
车载网络技术简介
第5章 车载网络技术简介
图5-9 环型网络拓扑结构
第5章 车载网络技术简介
3) 总线型网络拓扑结构
总线型网络即所有入网计算机通过分接头接入到
一条载波传输线上，如图5-10所示。 总线型网络拓扑结构的特点：信道利用率较高，
但同一时刻只能有两处网络节点在相互通信，网络延
伸距离有限，网络容纳节点数有限(受信道访问机制的 影响)。它适用于传输距离较短、地域有限的组网环境。 目前，局域网多采用此种方式。
第5章 车载网络技术简介
图5-8 星型网络拓扑结构
第5章 车载网络技术简介 2) 环型网络拓扑结构 环型网络是通过转发器将每台入网计算机接入网 络的，每个网络接口与相邻两个网络接口用物理链路 相连，所有转发器组成一个拓扑为环状的网络系统， 如图5-9所示。 环型网络拓扑结构的特点：实时性较高，传输控 制机制较为简单，但一个节点出故障可能会终止全网 运行，可靠性较差，网络扩充调整较为复杂。
第5章 车载网络技术简介 3．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。 从1980年起，汽车内开始装用车载网络。 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，BOSCH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。
线方式，即电线一端与开关相接、另一端与用电设备相
通的方式，导致汽车上导线数目急剧增加，如图5-1所示。
课题一 汽车车载网络技术基础
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任务二
掌握MCS-51单片机的结构和 原理
(二)MCS-51单片机的中央处理器 1.运算器 运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。运 算器主要包括算术/逻辑运算单元(ALU) ,累加器A、程序状态字寄 存器(PST)以及BCD码修正电路等 (1)算术/逻辑运算单元 ALU的功能十分强大，它不仅可对8位变量进行逻辑“与”、 “或”、“异或”、循环、求补和清0等基本操作，还可以进行加、 减、乘、除等基本算术运算。MCS-51单片机的ALU还具有位处理 操作功能，它可对位(bit)变量进行位处理，如置位、清0、求补、 测试转移及逻辑“与”、“或”等操作
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任务二
掌握ＭＣＳ-５１单片机的结 构和原理
１第一阶段（１９７１—１９７４年） 这是单片机发展的起步阶段。１９７１年１１月，美国Ｉｎ ｔｅｌ公司推出了４００４微处理器，这是最早出现的微处理器。 ２第二阶段（１９７４—１９７８年） 这是初级单片机阶段，此阶段以Ｉｎｔｅｌ公司的ＭＣＳ ４８为代表，该系列单片机无串行口，其寻址范围不大于４Ｋ。 这个阶段生产的单片机已经能够在单块芯片内集成有８位中央处 理器、随机存取存储器、只读存储器、并行输入／输出接口、８ 位定时器／计数器等功能部件，但性能低、品种少，应用范围也 不广。
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任务二
掌握ＭＣＳ-５１单片机的结 构和原理
４第四阶段（１９８３年以后） 此阶段为８位单片机和１６位单片机并行发展的时代。最早 的１６位微处理器出现在１９７４年，现在１６位微处理芯片已 经进入超大规模集成电路行列，如Ｉｎｔｅｌ８０２８６就包含 了１３００个器件。此阶段一方面发展１６位单片机及专用单片 机，另一方面不断完善高档８位单片机以满足不同的用户需要。 １６位单片机的特点是工艺先进、集成度高和内部功能强、运算 速度快，而且允许用户采用面向工业控制的专用语言，如ＰＬ／ Ｍ、ＰＬＵＳＣ和Ｆｏｒｔｈ语言等，具有代表性的产品有ＭＣ Ｓ９６系列、ＴＩ公司的ＴＭ９９００、ＮＥＣ公司的７８３ 系列和ＮＳ公司的ＨＰＣ１６０４０等。
汽车车载网络技术基础PPT课件
详细描述：由于需要大量的连接线，导致成本较高。同 时，由于任意两个节点都可以直接通信，也增加了电磁 干扰和数据碰撞的可能性。
混合型拓扑结构
总结词：结合星型和网状拓扑结构优点 总结词：设计难度大 总结词：成本较高
详细描述：混合型拓扑结构结合了星型和网状拓扑结构 的优点，既具有较好的扩展性，又提高了信息传输效率 。
V2X通信技术的发展
V2X通信技术使得车辆能够与周围环境进行信息交互，从而提高驾驶安全性，车载网络技 术也将朝着这个方向发展。
车载网络面临的挑战
1 2 3
数据安全问题
车载网络涉及到大量的个人信息和车辆数据，如 何保证数据的安全性和隐私性是一个重要的问题。
网络连接稳定性问题
车载网络的连接稳定性是一个关键问题，特别是 在高速行驶和偏远地区，如何保证网络的稳定连 接是一个挑战。
03
云计算和大数据技术在车载网络中的应用
通过云计算和大数据技术，可以实现车载数据的存储和分 析，为驾驶者提供更加个性化的服务。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
FlexRay总线协议
总结词
FlexRay总线协议是一种高速、高可靠性 的串行通信协议，适用于汽车中的高性 能网络和安全关键应用。
VS
详细描述
FlexRay总线协议是一种高速、高可靠性 的串行通信协议，适用于汽车中的高性能 网络和安全关键应用。它具有确定性、灵 活性和可扩展性等特点，能够满足汽车在 安全、舒适和性能方面的要求。FlexRay 总线协议采用时间触发和事件触发两种通 信方式，具有双通道冗余和故障容错能力 。
在车载网络中部署防火墙，过滤掉恶意流量和攻击行 为，防止外部攻击。
入侵检测与防御
实时监测车载网络中的异常行为，及时发现并防御恶 意攻击。
混合型拓扑结构
总结词：结合星型和网状拓扑结构优点 总结词：设计难度大 总结词：成本较高
详细描述：混合型拓扑结构结合了星型和网状拓扑结构 的优点，既具有较好的扩展性，又提高了信息传输效率 。
V2X通信技术的发展
V2X通信技术使得车辆能够与周围环境进行信息交互，从而提高驾驶安全性，车载网络技 术也将朝着这个方向发展。
车载网络面临的挑战
1 2 3
数据安全问题
车载网络涉及到大量的个人信息和车辆数据，如 何保证数据的安全性和隐私性是一个重要的问题。
网络连接稳定性问题
车载网络的连接稳定性是一个关键问题，特别是 在高速行驶和偏远地区，如何保证网络的稳定连 接是一个挑战。
03
云计算和大数据技术在车载网络中的应用
通过云计算和大数据技术，可以实现车载数据的存储和分 析，为驾驶者提供更加个性化的服务。
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FlexRay总线协议
总结词
FlexRay总线协议是一种高速、高可靠性 的串行通信协议，适用于汽车中的高性 能网络和安全关键应用。
VS
详细描述
FlexRay总线协议是一种高速、高可靠性 的串行通信协议，适用于汽车中的高性能 网络和安全关键应用。它具有确定性、灵 活性和可扩展性等特点，能够满足汽车在 安全、舒适和性能方面的要求。FlexRay 总线协议采用时间触发和事件触发两种通 信方式，具有双通道冗余和故障容错能力 。
在车载网络中部署防火墙，过滤掉恶意流量和攻击行 为，防止外部攻击。
入侵检测与防御
实时监测车载网络中的异常行为，及时发现并防御恶 意攻击。
模块5-flexray与车载以太网技术分析
图5-6 正常波形
FlexRay总线系统的电压范围如下：
图5-7非正常波形
（1）系统接通。系统接通时，如果无总线通信，则其电压为2.5V。
（2）高电平信号。高电平信号的电压为3.1V（电压信号上升600mV）。
（3）低电平信号。低电平信号的电压为1.9V（电压信号下降600mV）。
11
FlexRay与车载以太网技术分析
6
FlexRay与车载以太网技术分析
汽车车载网络技术
3.FlexRay的优点 FlexRay采用基于时间触发的运行机制，且具有高带宽、容错性能好等特点，在实时性、可靠性以及灵活性等 方面越来越凸显其优势。 作为车载网络系统的标准，FlexRay具有以下优点： （1）数据传输速率较高（可达10Mbit/s，而CAN仅为0.5Mbit/s）。 （2）可以保证确定性（对实时性要求高）数据的可靠传输。 （3）分布式时钟同步。FlexRay总线采用基于同步时基的访问方法，同步时基是通过协议自动建立的，精度可 达1μs。 （4）数据通信的可靠性。FlexRay总线通过专用的确定性故障容错协议支持多个级别的容错，其中包括单信道 和双信道两种模式，提供数据传输所需要的冗余和可扩展的系统容错机制，从而确保了数据传输的可靠性。 （5）支持系统集成，灵活性好。FlexRay总线支持线形、星形、混合总线拓扑结构，支持报文的冗余和非冗余 传输，且可提供大量配置参数供用户灵活进行系统调整和扩展。 FlexRay虽然是时间触发的总线系统，事实上，它仍可通过事件触发方式来进行部分数据的传输，尤其对于实 时性要求不高的非重要信息，就可以在事件控制区域内传输。因此，FlexRay总线具有“以时间触发为主，以事件 触发为辅，兼具两者优点”的灵活的系统特性。
图5-5 冗余数据传输 10
车载网络技术概述
车载网络技术概述
车载网络技术概述
学习内容
1 2 3 汽车网络技术的发展 汽车网络技术的应用 汽车网络标准与协议
车载网络技术概述
车载网络技术概述 一、数据传输方式 根据发送装置向接收装置传输信息时各字节的传输方式 不同，数据传输方式分为并行传输和串行传输两种形式。 1.并行传输
图2-13 并行传输 1—发送装置；2—数据；3—接收装置；MSB—最高值数位；LSB—最低值数位
⑥车况掌握。
图1-17 自适应巡航系统监测前、后车辆之间的车距
车辆性能与车况的自动监测、传输，进行多地、远程 “专家会诊”，指导车辆维修等。
⑦个人化信息接收与发布。收发电子邮件与个人化信息等。
车载网络技术概述 ⑧多媒体影音娱乐信息接收。 高画质与高音质的视听设备、游戏机、上网机、个人行 动信息中心、随选视频资讯等（图1-18）。
车载网络技术概述 2.串行传输
图2-14 串行传输 1-发送装置；2-数据；3-接收装置
数据的传输速率（速度）比特率 比特率：每秒传输的数据位数（bit），单位为bit/s（bps）。 波特率：每秒信号变化的次数（B/s）。 在无调制的情况下，波特率精确等于比特率。采用调相技术 时，波特率不等于比特率。 网速：4 Mbps 1Gbps=1000Mbps=1000*1000bps
车载网络技术概述
目前汽车上:
控制单元内部线路中使用并行数据传输方式， 控制单元外部传输信息则大都以串行传输方式进行。
串行数据传输既可以采用同步传输方式，也可以采用异 步传输方式。Fra bibliotek载网络技术概述
串行数据传输：同步传输方式，异步传输方式。 3.同步数据传输 使用一个共同的时钟脉冲发生器可保持发送装置和接收 装置时间管理的同步性。这种方式就是同步传输方式。
车载网络技术概述
学习内容
1 2 3 汽车网络技术的发展 汽车网络技术的应用 汽车网络标准与协议
车载网络技术概述
车载网络技术概述 一、数据传输方式 根据发送装置向接收装置传输信息时各字节的传输方式 不同，数据传输方式分为并行传输和串行传输两种形式。 1.并行传输
图2-13 并行传输 1—发送装置；2—数据；3—接收装置；MSB—最高值数位；LSB—最低值数位
⑥车况掌握。
图1-17 自适应巡航系统监测前、后车辆之间的车距
车辆性能与车况的自动监测、传输，进行多地、远程 “专家会诊”，指导车辆维修等。
⑦个人化信息接收与发布。收发电子邮件与个人化信息等。
车载网络技术概述 ⑧多媒体影音娱乐信息接收。 高画质与高音质的视听设备、游戏机、上网机、个人行 动信息中心、随选视频资讯等（图1-18）。
车载网络技术概述 2.串行传输
图2-14 串行传输 1-发送装置；2-数据；3-接收装置
数据的传输速率（速度）比特率 比特率：每秒传输的数据位数（bit），单位为bit/s（bps）。 波特率：每秒信号变化的次数（B/s）。 在无调制的情况下，波特率精确等于比特率。采用调相技术 时，波特率不等于比特率。 网速：4 Mbps 1Gbps=1000Mbps=1000*1000bps
车载网络技术概述
目前汽车上:
控制单元内部线路中使用并行数据传输方式， 控制单元外部传输信息则大都以串行传输方式进行。
串行数据传输既可以采用同步传输方式，也可以采用异 步传输方式。Fra bibliotek载网络技术概述
串行数据传输：同步传输方式，异步传输方式。 3.同步数据传输 使用一个共同的时钟脉冲发生器可保持发送装置和接收 装置时间管理的同步性。这种方式就是同步传输方式。
车联网 汽车车载网络技术详解 教学PPT课件
● H2H中的H（human）指的是通过通用装置而非个人计算机（PC）实现互联的人。
● 物联网大量的应用包括智能农业、智能电网、智能交通、智能物流、智能医疗、智能家居、 智能物业管理等很多领域。在个人与物联网的连接上，智能手机集成的条形码、二维码、 NFC、RFID等识别技术，可以很方便地识别和获取所需要的商品信息，并可用于付费、 乘车、认证门禁通行和购票门禁通行等。
一、电子车牌
● 电子车牌（Electronic Vehicle Identification，EVI）是基于物联网无源射 频识别（RFID）技术的细分、延伸及提高的一种应用。它的基本技术措施是： 利用RFID高精度识别、高准确采集、高灵敏度的技术特点，在机动车辆上装 有一枚电子车牌标签，将该RFID电子车牌作为车辆信息的载体，并由在通过 装有经授权的射频识别读写器的路段时，对各辆机动车电子车牌上的数据进行 采集或写入，达到各类综合交通管理的目的。这项全新技术可突破原有交通信 息采集技术的瓶颈，实现车辆交通信息的分类采集、精确采集，抓住交通控制 系统信息源准确的关键。
2．电子车牌技术在国内智能交通领域的 应用
● 然而，随着物联网RFID技术的发展，国人也都意识到电子车牌已成为智能交通领域的重 要性，正逐步与传统智能交通技术融合，并得到一些应用。其中包括：无人全自动智慧 停车场管理、车辆智慧交通管理、车辆调度管理、港口码头车辆管理、车辆智能称重管 理、智能公交管理、非法车辆稽查管理、海关车辆通关管理、机动车尾气排放控制管理 等。但这些应用都是小范围的，孤立的，或者是一些新技术的尝试。其实随着芯片技术 及工艺的发展，灵敏度不断提高，使得粘贴在车内前挡风玻璃上的标签作为RFID电子车 牌可靠信息源成为可能，并且与之相适配的RFID识读器内核技术的不断升级，整个 RFID前端信息采集系统性能大幅提高。使对电子车牌的读写成为可能，使得无源电子车 牌技术在城市内交通监管、高速公路车辆通行管理成为现实，这也同时降低了电子车牌 与RFID系统成本。
常用车载网络系统(LIN)
LIN网传输-DATA数据从主控制器到执行器（单个）
28
常用车载网络系统
LIN网传输-DATA数据从主控制器到执行器（多个）
LIN网传输-DATA数据从执行器（多个）到主控制器
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常用车载网络系统 8.防盗功能 LIN总线还具有一定的防盗功能。只有当LIN主控制单元 发送出带有相应识别码的信息标题后，数据才会传至LIN总线 上。由于LIN主控制单元对所有信息进行全面监控，所以无法 在车外使用从控制单元通过LIN导线对LIN总线实施控制。
图4-25
LIN总线发生断路故障
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常用车载网络系统
小结
1. LIN是Local Interconnect Network 的缩 写，意为 。
34
常用车载网络系统
小结
1. LIN是Local Interconnect Network 的缩 写，意为局域互联网。
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常用车载网络系统
小结
2. LIN网络一般使用 输介质。 根单独的铜线作为传
常用车载网络系统
图4-4 在AUDI A6L汽车上，LIN总线用于新鲜 空气鼓风机、风挡玻璃辅助加热器以及天窗等的 控制
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常用车载网络系统
3 LIN的结构与协议
LIN协议在同一总线上的最大节点数量为16， 系统中两个电控单元之间的最大距离为40m。 1．传输介质 LIN网络一般使用一根单独的铜线作为传输 介质。 2．节点结构 一个LIN电控单元拥有一个统一的接口 （LIN标准），以便与其他LIN电控单元之间进 行信息数据处理。这种标准接口的基本单位为 UART（通用异步接收/发送装置）
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常用车载网络系统
图4-9 BMW E60电动遮阳卷帘的控制 1—驾驶员侧开关组；2—驾驶员侧车门模块TMFA； 3—安全和网关模块SGM；4—便捷进入及起动系统CAS； 5—中柱开关控制中心SZM；6—遮阳卷帘