第2章 车载网络通讯协议(第一讲)
车载导航wifi协议
车载导航wifi协议一、介绍车载导航系统已经成为现代汽车中必备的功能之一。
为了提供更好的用户体验和增加功能性，越来越多的车载导航系统开始支持wifi连接。
本文将深入探讨车载导航wifi协议，包括其原理、应用和未来发展。
二、车载导航wifi协议的原理车载导航wifi协议是指通过无线网络连接导航系统和其他设备的协议。
其原理主要包括以下几个方面：2.1 无线网络技术车载导航wifi协议使用的是无线网络技术，主要包括Wi-Fi和蓝牙。
Wi-Fi技术可以提供更高的传输速度和更稳定的连接，而蓝牙技术则更适用于低功耗设备之间的连接。
通过这些无线网络技术，车载导航系统可以与其他设备实现无线通信。
2.2 网络协议车载导航wifi协议使用的是TCP/IP协议栈。
TCP/IP协议栈是互联网的基础协议，它提供了可靠的数据传输和网络连接管理。
通过TCP/IP协议栈，车载导航系统可以与其他设备建立稳定的网络连接，并进行数据传输。
2.3 安全性车载导航wifi协议在数据传输过程中要保证安全性。
其中，数据加密是保证安全性的重要手段之一。
车载导航wifi协议使用的是WPA2加密算法，它可以对数据进行加密，防止数据被非法获取和篡改。
三、车载导航wifi协议的应用车载导航wifi协议在实际应用中有多种用途，下面将介绍其中几个常见的应用场景。
3.1 网络连接通过车载导航wifi协议，用户可以将导航系统连接到互联网，实现在线地图更新、实时交通信息获取等功能。
这样，用户就可以及时了解道路情况，选择最佳的行车路线。
3.2 多媒体传输车载导航wifi协议还可以用于多媒体传输。
用户可以通过无线网络连接导航系统和手机、平板电脑等设备，将音乐、视频等媒体文件传输到车载导航系统上进行播放。
这样，用户可以在行车过程中享受到更多的娱乐内容。
3.3 车辆诊断车载导航wifi协议还可以用于车辆诊断。
通过无线网络连接车载导航系统和车辆的诊断接口，用户可以实时监测车辆的各项参数，如发动机温度、油耗等。
车联网中的网络通信协议选择
车联网中的网络通信协议选择随着科技的快速发展和人们对智能化生活需求的不断增长，车联网作为智能交通的重要组成部分，正逐渐走入人们的生活。
而网络通信协议作为车联网实现车辆之间和车辆与交通基础设施之间数据传输的基础，对车联网的稳定运行和高效交互起着关键作用。
本文将探讨车联网中的网络通信协议选择的相关问题。
一、车联网中的网络通信协议1. 车载局域网通信协议车载局域网通信协议（In-Vehicle LAN）是车载网络通信的基础，用于实现车辆内部各个电子系统之间的数据传输。
常见的车载局域网通信协议包括Controller Area Network（CAN）、Local Interconnect Network（LIN）和FlexRay。
其中，CAN是最常用的车载局域网通信协议，具有简单、可靠、实时性好等特点，广泛应用于车辆的传感器、控制器和执行器等部件之间的数据交换。
2. 车载外部通信协议车载外部通信协议用于实现车辆与交通基础设施之间以及车辆与车辆之间的数据通信。
目前，常用的车载外部通信协议主要包括Dedicated Short Range Communication（DSRC）和Cellular Vehicle-to-Everything（C-V2X）。
DSRC是一种短距离通信技术，适用于车辆之间和车辆与道路设施之间的数据交换。
C-V2X则利用蜂窝网络技术实现车辆与交通基础设施之间和车辆与车辆之间的数据传输，具有更高的带宽和更广的覆盖范围。
3. 互联网协议在车联网中，与互联网相关的协议也扮演着至关重要的角色。
例如，Internet Protocol（IP）和Transmission Control Protocol（TCP）是互联网通信的基础协议，用于实现数据在车辆之间或车辆与云端服务器之间的传输和交互。
此外，还有其他一些互联网协议如User Datagram Protocol（UDP）、Hypertext Transfer Protocol（HTTP）等，用于实现不同类型的数据通信和服务。
车载以太网协议
车载以太网协议车载以太网协议（Ethernet in the Car）是一种用于车辆内部通信网络的协议标准，它基于以太网技术，旨在实现车内各种电子设备之间的高速数据传输和通信。
随着汽车智能化和互联网化的发展，车载以太网协议正逐渐成为汽车电子系统的重要组成部分。
一、车载以太网协议的发展历程。
车载以太网协议的发展始于对汽车电子系统通信速度和带宽需求的不断增加。
传统的汽车通信网络采用控制器局域网（CAN）或媒体车间通信（MOST）等总线结构，但随着汽车电子设备的增多和功能的复杂化，这些传统网络已经无法满足高速数据传输和大容量通信的需求。
因此，车载以太网协议应运而生，成为了一种更加适合车辆内部通信网络的协议标准。
二、车载以太网协议的特点。
1. 高速传输，车载以太网协议采用了千兆以太网技术，能够实现高速数据传输，满足汽车电子设备对于实时性和稳定性的要求。
2. 灵活扩展，车载以太网协议支持网络拓扑的灵活扩展，能够满足不同车型和不同功能模块的通信需求。
3. 统一标准，车载以太网协议采用了统一的协议标准，使得不同厂家生产的汽车电子设备能够实现互联互通，提高了整车系统的集成度和互操作性。
三、车载以太网协议的应用场景。
车载以太网协议广泛应用于汽车电子系统中，包括但不限于以下几个方面：1. 车载娱乐系统，车载娱乐系统包括音频、视频、导航等多媒体设备，这些设备需要高速数据传输和稳定通信，车载以太网协议能够满足其需求。
2. 驾驶辅助系统，包括自动驾驶、车道偏离预警、自适应巡航控制等系统，这些系统需要实时传输大量感知数据和控制指令，车载以太网协议能够提供高速、稳定的通信保障。
3. 车辆诊断与维护，车载以太网协议还可以用于车辆诊断与维护系统，实现对车辆各个部件的远程监测和故障诊断。
四、车载以太网协议的发展趋势。
随着汽车电子系统的不断发展和智能化水平的提高，车载以太网协议将会迎来更广阔的发展空间。
未来，车载以太网协议可能会在以下几个方面得到进一步的应用和发展：1. 支持更高速率，随着汽车电子设备对数据传输速率的需求不断增加，车载以太网协议可能会进一步提高传输速率，以满足更多高带宽应用的需求。
车载网络通信基础知识
按系统的复杂程度、信息量、必要的动作速 度、可靠性要求等将多路传输系统分为低速 （A）、中速（B）、高速（C）三类。
1、A类总线标准、协议
A类是面向传感器／执行器控制的低速 网络，数据传输位速率通常小于 10kbps，主要用于电动门窗、灯光照 明、后视镜调整、座椅调节等控制。
A类目前首选的标准是LIN （Local Interconnect Network）
在2000年3月6日，五家汽车公司（Audi、 BMW、DaimlerChrysler、Volvo和 VOlkswagen）、VCT通讯公司以及半导体 厂商 Motorola联合宣布成立LIN协会，其 目的是制订和实施满足汽车A类串行总线的 开放式标准。1999年7月首次发行LIN规范 （1.0版），2000年4月修订为l.1版，2000 年11月再次修订为1.2版，这个标准就是现 在的LIN总线标准。
CAN总现在汽车中的应用
总线的分类
其中的系统总线，即通常意义上所说的总线， 一般又含有三种不同功能的总线，即数据总线 DB（Data Bus）、地址总线AB（Address Bus） 和控制总线CB（Control Bus）。
有的系统中，数据总线和地址总线是复用 的，即总线在某些时刻出现的信号表示数据而 另一些时刻表示地址；而有的系统是分开的。 51系列单片机的地址总线和数据总线是复用的， 而一般PC中的总线则是分开的。
车载网络采取基于串行数据总线体系结构， 这是业界的共识。在各种串行数据总线中，最 常见的是PC机上的串口UART，因此最早的车 载网络是在UART的基础上建立的，如通用汽 车的E&C、克莱斯勒的CCD、福特的ACP、丰田 的BENA等车载网络都是UART在汽车上的应用
车联网通信协议
车联网通信协议随着互联网技术的进步和智能化的发展，车联网逐渐变得日常生活中不可或缺的一部分。
而要实现车辆之间的互联互通，车联网通信协议则成为了其中至关重要的组成部分。
本文将介绍车联网通信协议的定义、分类、应用以及未来发展趋势。
一、定义车联网通信协议是指用于车辆之间或车辆与基础设施之间进行通信的一种规范或协定。
它定义了通信的格式、协议栈、数据传输方式以及安全性等要素，以确保车辆之间的信息交流能够准确、高效地进行。
二、分类目前，车联网通信协议可以分为以下几种类型：1. V2V通信协议：V2V（Vehicle to Vehicle）通信协议是指车辆之间进行通信的协议。
它可以使车辆之间交换实时位置、状态、行驶意图等信息，实现车辆之间的协同工作和互动。
常见的V2V通信协议包括DSRC（Dedicated Short Range Communications）和LTE-V（Long Term Evolution-Vehicle）等。
2. V2I通信协议：V2I（Vehicle to Infrastructure）通信协议是指车辆与基础设施之间进行通信的协议。
它可以使车辆与交通信号灯、路边传感器等基础设施进行信息交流，提供交通状态、路况、导航等实用信息。
常见的V2I通信协议包括5G、IEEE 802.11p和LTE等。
3. V2X通信协议：V2X（Vehicle to Everything）通信协议是指车辆与一切物体之间进行通信的协议。
它将V2V和V2I通信协议进行整合，实现车辆与其他车辆、基础设施、行人、云端服务器等之间的信息交换。
V2X通信协议为车辆提供了更全面的信息服务和智能化功能。
三、应用车联网通信协议在日常生活和交通领域有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景：1. 实时交通状态监测：通过车联网通信协议，车辆可以实时获取周围交通状况，如拥堵、事故等信息，并通过导航系统提供最佳路线规划，帮助车辆避开拥堵区域。
车载网络技术PPT课件(共8章)第2章 CAN总线
波分多路复用 WDM（Wave-length Division Multiplexing）是指在光波频 率范围内，将不同波长的光波按照一定的时间间隔在同一条光导纤维内进行数据 传输的技术。
2.2 CAN总线的工作原理
2.2.1 CAN总线简介
CAN是Controller Area Network（控制器局域网）的缩写，是国际标准化 的串行通信协议。目前，CAN总线是汽车网络系统中应用最多、也最为普遍的一 种总线技术。
图2-8 计算机系统内总线线路的示意图 1—地址总线；2—数据总线；3—控制总线；CPU—中央处理器；
ROM—只读存储器；RAM—随机存储器；I—输入；O—输出
图2-9 车用计算机（电子控制单元）电路板 1—输出模块；2—输入模块；3—存储器模块；4—微处理器； 5—线圈；6—电容器；7—二极管；8—特殊模块 （特定应用）
第2章 CAN总线
2.1 数据信号及其传输
2.1.1数制 在计算机和数据传输技术中有三种重要数制，即十进制、二进制、十六进制。
1.十进制
十进制是常用的阿拉伯数制。这 种数制的基数是10。与此相适应，每 个单个数位有十个不同的符号。
图2-1 十进制三位数365的结构
2.二进制
二进制是数据处理中最常用的数制之一。在二进制中只有两个数字值：0 和1， 或接通或关闭，或高电压或低电压，即所谓的二进制符号或位。在通信领域，也把这 两个值称为逻辑0和逻辑1。
数字表示方式就是以数字形式表
示不断变化的物理量。尤其在计算机 内，所有数据都以“0”和“1”的序列 形式表示出来（二进制）。因此， “数字”是“模拟”的对立形式。
图2-4 数字信号 U—电压；t—时间
3.二进制信号
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
车载网络通信系统基础知识
４ 数据总线
数 据总线 是模块间 运行数 据 的通道 ， 即所 谓 的信息 高速公 路。数据总 线可 以 实 现在 一 条数 据 线 上 传 递 的信 号 能 被多 个 系统（ 控 制单 元 ）共享，从而最 大限度地 提高系统 整体效 率 ，充 分 利用有 限 的 资源 。例 如 ， 常见 的 电脑键 盘 有1 0 4位 键， 可 以 发出 百 多 个不 同 的 指令 ， 但键 盘 与 主机 之 间的 数 据 连接线 却只有7根，键 盘正是依 靠这7根数据连接线上不同的电平组合（编码信号）来传递信号的。 如 果 把 这种 方 式 应用 在 汽车 电 气 系统 上 ，就可 以 大大 简 化目前的 汽车电路。可 以 通过不 同 的编 码 信 号来表示不同的开关动作信号 解码后，根据指令接通或断开对应的用电设备（前照灯、刮水器、电 动座椅 等）。这样，就能将过去一线一用的专线制改为一线多用制，大大减少了 汽车上电线的数 目 ， 缩 小了 线 束 的直 径 。当 然 ， 数据总 线还将使 计算 机 技术融 人 整个 汽车 系统 之 中，加 速 汽车智 能 化的发 展。
以汽 车 厂为 主对 新L A N进 行 研究 发 表 了 许 多新 的 L AN
第二节 常用基本术语
如果你是个初学者，许许多多的计算机专用术语，如数据总线、网络、通信协议、网关 以及各种缩略语很容易令你望而生畏。但无论如何，正是因为有了多路传输技术，当今的汽 车才能实现电子控制。运用多路传输技术，可以使汽车省去许多连接和播接器，可以减轻重 量、节省空间、改善可靠性。
J850
车 身 系统控 制 用L A N协 议 ， 以 美 国 为中 心
1M bit/s
10.4Kbit /s 41.6Kbit /s
ISO Ford Mo tor公司
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双绞线、同轴电缆和光纤的主要特性
媒体 数
信号类型 传输速率（Mbit/s) 传输距离 (km)
双绞线 数字
1~2
0.1
几十
同轴电缆 数字/模拟 100~1000
10~50
1~10
节点
双绞线：用于低速传输，成本较低，传输距离近，非 常适合汽车网络的情况，也是汽车网络使用最多的传 输媒体。
同轴电缆：满足较高性能的要求，与双绞线相比，可 以提供较高的吞吐量，连接较多的设备，跨越更大的 距离。
，网络扩充困难。 有些汽车在线控技术上采用这种实时性高的网络结构。
3 介质访问控制（MAC）协议
网络节点不是采用物理链路完全连接，而是共享传 输媒体，网络节点获取传输介质使用权的方式。
载波监听多路访问/冲突检测（CMSA/CD）：发 送时首先监听介质上是否有信号在传输；没有则发 送，有则等待。当有冲突发生时，终止发送并进行 处理。
现场总线的特点
节点设备一般比较简单，应用于实时性高的控制或 检测系统，节点功能差别大
可靠性和容错能力强 实时性高 报文长度小，传输延时小 成本低，结构简单 环境适应能力强，可以在恶劣环境下工作 数据传输速度较低
基于现场总线的分布式控制系统
直接控制
计算机
现场设备 现场设备
5. 多路传输（多路复用）
多路复用指多个用户使用一条介质线路时，线路资源 的分配方式。
频分方式（FDM）：不同频率范围在一条线路上传送 信息
码分方式（CDM）：不同的信息编码机制 时分方式（TDM）：分时轮流使用总线 汽车上是单线或双线分时多路传输系统
6. 数据总线
模块间运行数据的通道，即信息高速公路。 数据总线上的信息可以被任何控制单元利用。 数据总线上不同的电平组合（编码方式）用于传输
现场设备
分布式控制
通信网络
计算机
计算机
现
现现
现
场
场场
场
设
设设
设
备
备备
备
计算机
现
现
场
场
设
设
备
备
基于现场总线的分布式控制系统 现场总线
智能现场设备 智能现场设备
智能现场设备
分布式控制系统是网络技术和控制技术结合的产物。 车载网络是局域网与现场总线之间的结构。
分布式控制系统的优点
完成同样的功能，使用低高档微控制器构成的分布式 系统要比由一个高档微控制器构成的集中控制系统费 用低。
第2章 车载网络通讯协议
2.1 常用基本名词术语 2.2 局域网的三个基本要素 2.3 车载网络的拓扑 2.4 通信协议 2.5 位编码 2.6 汽车对通信协议节点数的要求 2.7 车载网络协议标准
2.1 常用基本术语
1 局域网 在一个有限区域内连接的计算机网络。可以
不同的信息。 数据总线可以是一条导线、两条导线，双线制数据
线常绞在一起，以抗干扰。 各汽车制造商一直在设计自己的数据总线。 ISO标准和SAE标准。
7. 帧
帧是数据传输的最小单元。 一帧通常包括以下内容：
同步信号 控制信息 数据信息 错误检测 帧结束
2.2 局域网的三个基本要素
4 网络访问的触发方式
时间触发协议（TTP，Time Triggered Protocol） ：按一定规则安排每个节点发送信息的时刻和信息 发送的延续时间。信息传输延时小,实时性好，网 络时间发生的时间可以预知，比较适合车上控制网 络系统。
事件触发协议（ETP，Event Triggered Protocol ）：节点在需要发送信息或请求发送信息时才启动 网络访问过程,否则处于接收状态。一个节点要发 送信息时，可能有信息占有总线，信息传输延时不 确定，实时性差。
实现这个系统内的资源共享和信息通讯。连接到网 络上的可以是计算机、基于微控制器的应用系统或 智能装置。
汽车上的网络是多个局部网络的互联结构。
2. 网关
网关是连接不同网络能实现不同网络协议转换的设 备。
网关是网络上的一个节点，是连接异型网络的接口 装置。
网关的作用是对双方不同的协议进行翻译和解释， 实现不同网络之间无差错数据通信。
多处理系统可以对多个请求给出即时响应。 被控系统本身就是一个分散系统，分布系统可减少通
信负担。 可以减少线束。
4. 节点（模块）
网络上的节点是网络活动的核心部分，对车载网络 而言，电子装置或控制单元就是网络节点。
智能传感器就是一种最简单的节点。
ECU是车载网络系统中最复杂的模块。
信号传输介质、网络的拓扑结构和介质访问控制协 议是局域网的三个基本要素。
信号传输介质和网络的拓扑结构是主要技术选择， 在很大程度上决定了局域网的数据传输速度、传输 距离以及节点数等指标。
1 信号传输介质
传输介质指连接网络节点的信息传输载体。 用于局域网的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤
汽车上针对通用协议的OBDⅡ系统，OBDⅡ故障 扫描就是网关。
3. 现场总线（field bus）
现场总线是在工业过程控制和生产自动化领域发展起 来的一种网络体系。
应用的装置：执行器、传感器和调节器等。 现场总线定义为是将现场设备或仪表互联所形成的串
行数字通信链路，是现场通信网络与控制系统的集成 。 CAN（Controller Area Network）是广泛应用的现 场总线之一。
2）总线型网络拓扑结构
端点匹配
分接头
分接头
分接头
端点匹配
主机
主机
主机
所有入网计算机连接到一条传输信息线上，即一条传 输线。
特点：分时访问总线、信道利用率高、网络长度和节 点数目受限
汽车车载网络多采用这种结构。
3）环型网络拓扑结构
主机
网络接口
网络接口
主机
主机
网络接口
网络接口
主机
入网计算机通过网络接口部件连接到一个环形物理链路中。 特点：点点通信、传输机制简单、实时性好，但是网络可靠性差
光纤：受到成本和技术的限制，目前应用不多。
2 网络拓扑结构
1）星型网络拓扑结构
终端 终端 终端
终端
集线器
集线器
主
终端
机
集线器
终端
终端 终端
终端
以一台中心处理机为主组成的网络，各种类型的入 网机均与该主机有物理链路直接相连。
特点：主机负载大，扩充困难，但通信简单。
此结构不能成为整车网络的结构，可以在一个部件 或总成上使用。