信息娱乐系统与车载网络-光纤通信系统
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。
汽车电子方面知识点总结
汽车电子方面知识点总结一、汽车发动机控制系统汽车发动机控制系统是汽车电子技术中的核心部分，它包括点火系统、燃油喷射系统、排气处理系统等。
发动机控制系统通过传感器采集发动机运行状态数据，经过处理后，控制执行器对发动机进行相应的调节，以达到最佳的燃烧效率和排放性能。
一些常用的传感器包括空气流量传感器、氧传感器、节气门位置传感器等。
1.1 点火系统点火系统用于产生高压电流，点火系统的工作主要分为两个阶段，第一阶段是在正时点以外的时刻将点火线圈充电，第二阶段是通过爆裂线圈产生高压电流，从而点燃发动机内混合气。
常用的点火系统包括分布式点火系统、直列点火系统、自适应点火系统等。
1.2 燃油喷射系统燃油喷射系统用于向发动机提供燃油，它的工作原理是通过控制喷油嘴的喷油时间和喷油量来实现最佳的燃油混合比。
燃油喷射系统有单点喷射系统、多点喷射系统、直接喷射系统等。
1.3 排气处理系统排气处理系统用于净化发动机排放气体中的有害物质，主要包括三元催化转化器、颗粒捕集器、氮化物还原器等。
这些装置可以有效地减少发动机排放的尾气中的有害物质，保护环境和人体健康。
二、汽车车身电子系统车身电子系统用于控制汽车的行驶和安全功能，包括车辆稳定控制系统、防抱死制动系统、牵引力控制系统、安全气囊系统等。
车身电子系统采用传感器和执行器来实现对车辆的监控和控制，以确保车辆的安全和稳定性。
2.1 车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统是一种通过车辆各个部分的传感器和执行器来监测车辆的动态状态，当车辆出现超出司机控制范围的情况时，通过刹车和扭矩分配等方式来纠正车辆的行驶方向，提高车辆的稳定性和操控性。
2.2 防抱死制动系统防抱死制动系统是一种通过控制车轮的刹车力，防止车轮在紧急制动时出现抱死现象，保持轮胎与地面的最佳附着力，提高制动效能和操控性。
2.3 牵引力控制系统牵引力控制系统通过控制车轮的牵引力，使车辆在低附着情况下依然可以获得良好的牵引力，提高车辆的通过性和操控性。
《汽车车载网络技术详解 第2版》课件 第3章 常用车载网络系统的结构与原理
汽车检修技能提高教程从书
汽车车载网络 技术详解
目录
前言 第1章 车载网络系统基础知识 第2章 CAN总线传输系统 第3章 常用车载网络系统的结构与原理 第4章 光学总线系统 第5章 以太网与FlexRay总线 第6章 丰田汽车多路传输系统 第7章 奥迪大众车系车载网络系统 第8章 通用车系车载网络系统 第9章 本田多路集成控制系统 第10章 汽车车载网络系统检修
VAN互补数据对干扰的消除
2．电压水平
VAN互补数据对的信号形式
示波器显示的VAN信号
互补数据对形式的VAN信号
VAN信号接收-传输电路
VAN信号的接收过程
VAN信号的传输过程
3．诊断
VAN的物理层具备容错能力，因为它有3个共 用模式的比较器。这3个比较器用来将DATA 和DATAB与参照电压进行比较，以确定是否 存在故障
VAN入口的3个比较器
4．休眠/唤醒 VAN的物理层管理VAN数据总线的休眠/唤醒机制，为了实现这 种机制，VAN数据总线的线路接口提供3个主要接头以便完成以 下功能：
①主导由顾客操作引起的网络唤醒（例如：车辆解锁）；
②检测由另一个电脑造成的网络唤醒和允许正常功能运行；
③车辆从休眠状态解除情况下再次转入休眠状态。
9．VAN数据总线系统签收回复
VAN数据总线系统的签收回复是由数据发送 者激活和实现的。如果最后一个请求与一个 确切的电控单元相连接（“点对点”模式）， 它将激活签收回复命令。
【习题】1-2 车载网络系统分类与应用认知(教师版)
项目一车载网络系统基础认知任务二车载网络系统分类与应用认知一、填空题（4分/题，共36分）1A类网络是应用在控制模块与智能传感器或智能执行器之间的通信网络（子总线），其特点是一低传输位速率、低成本。
2.汽车信息娱乐和远程信息设备，特别是汽车导航系统，需要功能强大的操作系统和连接能力。
3.汽车多媒体网络和协议分为三种类型，分别是一低速、高速和无线。
4.高速主要用于实时的•&频和视频通信，如MP3、DVD和CD等的播放，所使用的传输介质是光纤。
5.E类网络一主要面向乘员的安全系统,其主要用于安全气囊系统，主要作用为：连接气囊、控制电脑、加速度计、安全传感器等装置,为被动安全提供最佳保障。
6.Bytef1ight不仅可以用于安全气囊系统的网络通信,还可用于X-by-Wire系统的通信和控制。
7.车载网络系统在汽车上的应用非常多，按照应用系统加以划分的话，车载网络大致可以分为4个系统：动力传动系统、车身系统、安全系统和信息系统。
8.在动力传动系统内，利用网络将发动机舱内设置的模块连接起来，在将汽车的主要因素一一行驶、停止与转弯这些功能用网络连接起来时，就需要高速网络。
9.安全系统是指根据多个传感器的信息使安全气囊启动等的控制系统。
二、单选题（4分/题，共20分）1符合国际标准的B类总线是（A）。
A.低速CANB.J1850C.VAND.J1850和VAN2.由于高速总线系统主要用于与汽车安全相关，以及实时性要求比较高的地方，如动力系统等，所以其有高传输速率，通常在（B）。
A.115kbit∕s〜IMbit/s之间B.125kbit∕s〜IMbit/s之间C.135kbit∕s〜IMbit/s之间D.145kbit∕s〜IMbit/s之间3.汽车多媒体网络和协议的三种类型对应SAE分类相应为IDB-C、IDB-M和IDB-W,其传输速率为（C）oΛ.150kbit∕s-100Mbit∕sB.200kbit∕s-IOOMbit/sC.250kbit∕s-IOOMbit/sD.300kbit∕s-IOOMbit/s4.对其要求成本低、通信速度快、通信可靠性高的系统是（C）。
车载网络系统(汽车电子控制技术)
4）诊断系统总线协议标准是为了满足OBDⅡ（ON Board Diagnose）、OBD Ⅲ或E-OBD（European-On Board Diagnose）标准。
5）多媒体系统总线协议标准分为三种类型，分别是低速、高 速和无线，对应SAE的分类相应为：IDB-C（Intelligent Data BUS-CAN）、IDB-M（Multimedia）和IDB-Wireless。
数据总线原则上用一条导线就足以满足功能要求了，但通常 总线系统上还是配备了第二条导线，信号在第二条导线上按相 反顺序传送的，可有效抑制外部干扰。
10.2 控制器局域网
10.2.1 CAN的基本知识
1.CAN工作原理
当CAN 总线上的一个节点发送数据时，它以报 文形式广播给网络中所有节点，对每个节点来说， 无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收， 每组报文开头的11位字符为标识符 （CAN2.0A），定义了报文的优先级，这种报文 格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标 识符是唯一的，不可能有两个节点发送具有相同 标识符的报文。当一个节点要向其它节点发送数 据时，该节点的CPU 将要发送的数据和自己的标 识符传送给本节点的CAN芯片，并处于准备状态， 当它收到总线分配时，转为发送报文状态。
（10）车载网络传 输的基本原理 车载 网络系统由多个控制 单元组成，控制单元 通过收发器（发射/ 接收放大器）并联在 总线导线上，所有控 制单元的地位均相同， 也称之为多主机结构， 如图10-4所示，数 据交换是按顺序连续 完成的。
图10-4 车载CAN网络系统的总线连接图
数据总线是车内电子装置中的一个独立系统，用于在连接的 控制单元之间进行数据交换，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故障存储器内，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，还 可识别出与数据传输总线相关的故障。诊断仪读出数据传输总 线故障记录后，可按这些数据准确地查寻故障，控制单元内的 故障记录用于初步确定故障，还可用于读出排除故障后的无故 障说明。
第五章 车载以太网【车载网络及信息技术】
车载以太网
• 由于车载以太网的特点，在车辆上主要作为信息主干网络和车载 信息系统的通信网络，图5-1是一个以车载以太网为骨干网的车 上通信网络示例。
• 其中，车辆电子控制系统、动力传动系统以及车身控制等这些要 求实时性可靠性高、传输的数据短、数据量少的系统会仍继续使 用CAN、FlexRay等网络
第五章 车载以太网
• 车载通信技术的发展是从串行通信，到工业总线，再到 总线网络。随着车载电子控制和信息装置的增加以及信 息服务需求的不断增加，更高级的计算机网络的应用是 必然的。
• 多媒体、电子地图、INTERNET网络信息等在车上的应用 • 在车上使用以太网，并对其适当修改，既要保持以太网
的优势特点，又要满足车辆环境的要求，这就是所谓车 载以太网
• 7） 媒介访问方式为CSMA / CD（载波侦听多路访问冲突检 测），原理简单，技术易实现，网络中各工作站地位平等， 不需集中或优先级控制；
• 8） 传输速度为10 Mbps，100 Mbps或以上，目前千兆以太 网和万兆以太网已经投入使用；
• 9） EMC性能——可以根据不同的实际应用情况进行设计， 以满足OEM的EMC要求。
Ethernet Ethernet
Ethernet
6
图5-1：以车载以太网为骨干网的车上通信网络架构
7
第一节 以太网简介
➢一、定义 • 符合IEEE802.3规范的计算机网络就称为以太网。以太网最
早由Xerox（施乐）公司推出，于1980年DEC、Intel和Xerox 三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛 的局域网，包括标准的以太网（10Mbit/s)、快速以太网 （100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网。它们都符合 IEEE802.3。
第4章智能网联汽车车载网络与互联技术
五、FlexRay技术
由于涉及动力、制动、转向控制等关键功能，线控系统对车用总线通信的 带宽、实时性和容错性提出了更高的要求。传统的CAN和LIN通信均不能满足 上述要求，因此，须须新的总线协议予以填补。
2000年9月，宝马、飞利浦、飞思卡尔和博世等公司联合成立了FlexRay 协会，旨在共同制定一种专为车内联网而设计的新型通信标准（即FlexRay）， 并推动其成为高级动力总成、底盘、线控系统的标准协议。自成立以来，协会 不断扩张，FlexRay 的开发工作也在宝马、戴姆勒、克莱斯勒、飞思卡尔、通 用汽车、恩智浦、博世和大众等核心合作伙伴的推动下大步前进。
二、车载网络的应用场景
与辅助驾驶域类似，人机接口（HMI）域用于与乘客交互的或娱乐性的应 用时，需要较高的通信带宽，但却可以容忍大时间延迟；然而当其作为控制命 令的接口时，它对于通信的实时性要求与动力总成、底盘控制系统是相同等级 的。 传统的上述不同控制域之间是相互独立的（无论是机械、电气还是计算机控 制）。但随着汽车逐步向自动化、智能化推进，如今汽车上的各个域在保持着 计算系统相对独立的同时，彼此之间有了更多的交互，需要传递大量的数据和 控制信息等，尤其是智能驾驶域。这也对车载网络的带宽、确定性时延以及架 构提出了新的需求。
二、车载网络的应用场景
【习题】1-1 车载网络系统认知(教师版)
项目一车载网络系统基础认知任务一车载网络系统认知一、填空题（4分/题，共36分）1.车载网络系统指的是车辆上装载的网络系统，具有共享信息，协同驾驶人员控制，以及进行必要的车内外信息交流的功能。
2.是汽车内部通信的核心，通过它可以实现各条总线上信息的共享，实现汽车内部的网络管理和故障诊断功能。
3.“唤醒”和“休眠”功能用于减少在关闭点火开关时蓄电池的额外能量消耗。
4.失效保护功能包括硬件失效保护功能和软件失效保护功能。
5.当系统的CPU发生故障时,硬件失效保护功能使其以固定的信号进行输出，以确保车辆能继续行驶。
6.车载电控系统经历了中央电脑集中控制、多电脑分散控制和网络控制三个阶段。
7.车载网络系统的本质是通过对车外以及车体情况的感知，实现信息从车外、车体到车内控制系统,车内人员的反应机制的信息流动。
8.随着汽车技术的发展，在汽车上采用的计算机微处理芯片数量越来越多，多个处理器之间相互连接、协调工作并共享信息，这样就构成了汽车车载网络系统。
9.通常汽车网络结构采用多条不同速率的总线分别连接不同类型的节点，并使用网关服务器来实现整车的信息共享和网络管理。
二、单选题（4分/题，共20分）1信息系统对于通信速率的要求更高，一般在（B）。
Λ.1Mbit/s以上102Mbit/s以上C.3Mbit/s以上D.5Mbit/s以上2.在汽车车载网络控制系统的结构中，ASUS是指（D）Λ.防抱死制动系统B.电子燃油喷射系统C.转向系统D.主动悬架系统3.不属于典型的汽车车载网络系统结构的是（D）Λ.ABS模块B.DDMC.PCMM4.不属于汽车车载网络控制系统结构的是（C）。
A.ABSB.4WSC.PBMD.4WD5.不属于车载电控系统所经历的阶段是（A）。
A.信息控制B.中央电脑集中控制C.多电脑分散控制D.网络控制三、判断题（4分/题，共24分）1.车身系统的控制单元多为低速电动机和开关量器件，对实时性要求低但数量较少，可使用低速的总线连接这些电控单元。
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第一节 光纤通信系统（MOST总线） 9、MOST系统诊断 （1）环路诊断
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
9、MOST系统诊断
（2）信号衰减增大的环形中断诊断 通过降低光功率来进行环形中断诊断，用于识别增大的信号衰减。通过降低
光功率来进行环形中断诊断，与正常环路诊断流程完全一致；不同之处是即控制 单元接通光导发射器(FOT)内的发光二极管时有3dB的衰减，也就是说光功率降 低了一半。如果光导纤维（LWL）信号衰减增大，那么到达接收器的光信号就会 非常弱，接收器会报告“光学故障”。方便检查存在少量光损失的故障。
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
5、MOST总线的环形结构
MOST总线系统的一个重要特征就是它的环形结构。控制单元通过 光导纤维沿环形方向将数据发送到下一个控制单元。这个过程一直在持 续进行，直至首先发出数据的控制单元又接收到这些数据为止。这就形 成了一个封闭环。通过数据总线自诊断接口和诊断CAN来对MOST总线 进行诊断。
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
6、MOST总线的系统状态
（1）休眠模式
（2）备用模式
（3）通电模式
7、信息帧
系统管理器以44.1KHz脉冲频率向环状总线上的下一个控制单元发送信 息帧（Frames)。由于使用了固定的时间光栅，脉冲频率允许传递同步数 据。同步数据传递这样一些信息，诸如声音和动态图象（视频），这些信 息必须以相同的时间间隔来发送。44.1KHz这个固定的脉冲频率与数字式 音频装置的传递频率是相同的，这样就可以将这些装置连接到MOST总线 上了。
第一节 光纤通信系统（MOST总线） 2、 Most总线控制单元及光纤结构
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
3、光导纤维 光导纤维的任务是将在某一控制单元发射器内产生的光波传送到另
一控制单元的接收器。为了传送光信号，光导纤维应该具有以下特点： ①. 光波在光导纤维中传送时的衰减应小； ②.光波应能通过弯曲的光导纤维来传送； ③.光导纤维是柔性的；
环形中断诊断开始后，诊断管理器通过诊断线向各控制单元发送一个 脉冲；这个脉冲使得所有控制单元用光导发射器(FOT)内的发射单元发出光 信号；在此过程中，所有控制单元检查自身的供电及其内部的电控功能和 从环形总线上的前一个控制单元接收光信号；MOST总线上的控制单元在一 定时间内会应答，这个时间的长短由控制单元软件来确定；环形中断诊断 开始后到控制单元作出应答有一段时间间隔，诊断管理器根据这段时间的 长短就可判断出哪一个控制单元已经作出了应答。
光波通过全反射在纤芯的涂层界面上反射，从而可以弯曲传送
第一节 光纤通信系统（MOST总线） 3、光导纤维 （2）光波在光导纤维中的传送方式 3）全反射
当一束光以小角度照射到折射率高的材料与折射率低的材料之间的 界面时，那么光束就会被完全反射，这就叫做全反射。 当光纤弯曲过度 时就会出现这种现象。
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
9、MOST系统诊断 除系统管理器外，MOST总线还有一个诊断管理器。该管理器执行环
形中断诊断，并会将MOST总线上的控制单元诊断数据传给诊断控制单元。 MIB以前的信息娱乐系统装配MOST系统的诊断控制单元都是网关J533。 因为MOST总线是环路系统，如果数据传递在MOST总线上的某一位置处 中则称为断环。
信息娱乐系统与车载网络
——冷却系统
——光纤通信系统
主讲人：
课时
前言
信息娱乐实际上是将所有相关联的控制功能集成在一个控制单元 上操作，实现操作者与车辆的实时人机对话（一定程度）满足不同驾 乘人员的个性化需求。它包括收音机、DVD换碟机、CD换碟机、导 航单元、电话模块、电视接收器、读卡器、硬盘存储器、蓝牙通信模 块、语音操作系统和WIAN热点等。由于信息娱乐系统传输的信息量 大所以现在大部分高档轿车采用了光纤通信系统
MMI3G+之前车型 网关J533起诊断管理器的作用，前部信息系统控制单元 J523（J794）执行系统管理器功能。从2013款奥迪A3开台装配MIB的信息 娱乐系统，诊断和管理的主控单元都是信息显示控制单元J794。MIB配备的 MOST系统传输速率是150MB/s。这是第一次在车上同时安装信息娱乐CAN 线和MOST。 9、MOST系统诊断
4、光纤总线内的信号衰减
为了能对光导纤维的状态做出评价，就需要测量信号衰减的情况.
如果在传输的过程中，光波的功率减小了，这种情况就称为衰减。在进
行衰减测量时，这个值是对发射功率和接收功率比值取对数后得出的。
衰耗常数越大，信号传送的效果就越差。
光纤数据总线信号衰减增大的原因： （1）光导纤维的曲率半径过小； （2）光导纤维的包层损坏； （3）端面刮伤； （4）端面脏污； （5）端面错位； （6）端面未对正； （7）光导纤维的端面与控制单元的接触面之间有空隙； （8）端套变形。
7、信息帧
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
（1）信息帧的结构
一个信息帧的大小为64字节，可分成以下几部分（1个字节等于8位）
7、信息帧
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
（1）信息帧的结构
起始区 分界区
7、信息帧
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
（1）信息帧的结构
声音和视频作为同步数据和图片、用于计算的信息及文字作为异步数据。
（1）光导纤维的结构
第一节 光纤通信系统（MOST总线） 3、光导纤维 （2）光波在光导纤维中的传送方式 1）直的光导纤维
光导纤维将一部分光波沿直线传送，绝大部分光波是按全反射原理 在纤芯表面以之字形曲线传送。
第一节 光纤通信系统（MOST总线） 3、光导纤维 （2）光波在光导纤维中的传送方式 2）弯的光导纤维
环路中断的影响——音频和视频播放中止、能过多媒体操作和控制单 元E380无法进行调整和控制、诊断管理器的故障存储器中存有故障“光 纤数据总线断路”并且所有MOST用户都无法用自诊断进行诊断只能通过 诊断控制单元进行环路诊断。
第一节 光纤通信系统（MOST总线） 9、MOST系统诊断 （1）环路诊断
1、 Most总线的优点 （1）在MOST总线中，相关部件之间的数据交换是以数字方式进行的； （2）通过光波进行数据传递有导线少且重量轻的优点，另外传输速度也快得 多； （3）与无线电波相比，光波的波长更短，因此它不会产生电磁干扰，同时对 电磁干扰也不敏感； （4）这些特点就决定了其传输速率很高且抗干扰性也很强。
7、信息帧
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
（1）信息Leabharlann 的结构发射器/接收器地址（标识符）和接收器的控制指令
7、信息帧
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
（1）信息帧的结构
状态区包含用于给接收器发送信息帧的信息
奇偶校验区用于最后检查数据的完整性
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
8、系统管理 系统管理器与诊断管理器一同负责MOST总线内的系统管理。在
第一节 光纤通信系统（MOST总线）
MOST总线系统是Media Oriented Systems Transport的缩写，从这 个名字中就可以看出它是一种用于多媒体数据传送的网络系统。开发这种 总线的主要目的是因为CAN数据总线系统的传输速度是不够快的，因而无 法满足足相应的数据量的传送。早期MOST总线的传输速率可达21.2 Mbit/s ，而CAN总线系统的最大传输速率为1 Mbit/s比较适合传输控制信号。