通信基础以及汽车总线技术概述
汽车总线概述
一、汽车总线概述1．汽车总线技术的发展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，从电源管理到为提高舒适性而作的各种努力，使汽车电气系统形成一个复杂的大系统，并且都集中在驾驶室控制。
另外，随着近年来ITS的发展，以3G（GPS、GIS和GSM）为代表的新型电子通讯产品的出现，它对汽车的综合布线和信息的共享交互提出了更高的要求。
从布线角度分析，传统的电气系统大多采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系，这样必然造成庞大的布线系统。
据统计，一辆采用传统布线方法的高档汽车中，其导线长度可达2000米，电气节点达1500个，而且，根据统计，该数字大约每十年增长1倍，从而加剧了粗大的线束与汽车有限的可用空间之间的矛盾。
无论从材料成本还是工作效率看，传统布线方法都将不能适应汽车的发展。
下图1、图2分别为相同节点的传统点对点通讯方式和使用CAN 总线的通讯方式，从图可以直观地比较线束的变化（图中节点之间的连线仅表示节点间存在的信息交换，并不代表线束的多少）。
600)this.width=600" 图1传统的节点通讯方式600)this.width=600" 图2CAN总线通讯方式电控燃油喷射系统、电控传动系统、防抱死制动系统（ABS）、防滑控制系统（ASR）、废气再循环控制、巡航系统和空调系统。
为了满足各子系统的实时性要求，有必要对汽车公共数据实行共享，如发动机转速、车轮转速、油门踏板位置等。
但每个控制单元对实时性的要求是因数据的更新速率和控制周期不同而不同的。
这就要求其数据交换网是基于优先劝竞争的模式，且本身具有较高的通信速率，CAN 总线正是为满足这些要求而设计的。
美国汽车工程师协会（SAE）车辆网络委员会根据标准SAEJ2057将汽车数据传输网划分为A、B、C三类，为了直观地说明其网络划分，这里图3表示。
600)this.width=600" 从通讯速度角度分析，随着车载多媒体和办公设备在车辆应用方面的快速发展，一种新型总线——IDB已经出现，世界各大汽车生产商对此非常关注，纷纷出台相应的研究计划。
汽车CAN总线技术简单介绍
汽车CAN总线技术简单介绍CAN总线技术是一种用于汽车系统间通信的串行总线标准。
它最早由德国Bosch公司于1986年引入，现已成为各种车辆的标准通信接口。
CAN总线技术以其高可靠性、高带宽、易于开发和可扩展性等优点而受到广泛应用。
CAN总线技术采用串行通信方式，可以连接多个控制设备和传感器，实现车辆内各个电子控制单元(ECU)之间的数据交换。
CAN总线的主要特点是多主结构、分时共享和通信优先级控制。
在CAN总线技术中，每个ECU都被称为一个节点，节点之间通过双线（CAN_High和CAN_Low）进行通信。
CAN总线采用差分通信方式，即CAN_High与CAN_Low之间的电压差是数据传输的信号，这种方式使得CAN总线在工作距离较长时仍能保持良好的信号质量。
CAN总线技术中，节点之间的通信采用帧的形式。
CAN帧包括了ID（标识符）、数据段和帧检验序列（CRC校验）。
ID用于标识CAN帧的优先级和内容，数据段用于存储实际数据，CRC校验用于验证数据的完整性。
CAN总线技术支持两种通信模式：广播模式和点对点模式。
广播模式是指当一个节点发送了一帧数据后，其他节点都可以接收到该帧数据。
点对点模式则是指只有特定的节点才能接收到一些节点发送的数据帧。
CAN总线技术可以实现高速的数据传输，其传输速率可以达到1Mbps或更高。
此外，CAN总线支持实时数据传输，可以满足复杂的控制系统对低延迟的要求。
CAN总线技术的另一个优点是可靠性。
由于CAN总线采用了冲突检测和错误检测机制，能够及时发现和纠正数据传输中的错误。
当多个节点同时发送数据时，CAN总线会自动检测到冲突，并采用非破坏性的方式将发送冲突的帧标记为错误帧，从而保证数据传输的可靠性。
此外，CAN总线技术还具有良好的可扩展性。
对于需要添加新的传感器或控制设备的系统，只需添加新的节点并连接到CAN总线上即可实现数据交换，而无需进行其他的复杂改动。
总之，CAN总线技术是一种高可靠性、高带宽、易于开发和可扩展性的汽车系统间通信标准。
第2章 汽车总线概述
减少了装配步骤(比如:装配奥迪A6轿车时，方向盘模块减少
上一页 下一页 返回
2.1为什么要采用总线技术
5个，安装步骤减少2个)
5.增大开发余地 各控制器可以把整车功能相对随意地分担，新的功能和新技 术可以通过软件进行更新。
2. 1. 3总线技术的发展
1983年，丰田汽车公司在世纪牌汽车上最早采用了应用光 缆的车门控制系统，实现了多个节点的连接通信。 1986-1989年间，在车身系统上装配了铜线的网络。 GM公司的车灯控制系统已经处于批量生产的阶段。 1983年Robert Bosch公司开始开发汽车总线系统，德国 的Wolfhard Lawrenz教授给这种新总线命名为
上一页 下一页 返回
2.2总线系统信息传输及总体构成
位组成。因此，每秒钟所传输的字符数即字符速率，字符速 率和波特率是两种概Байду номын сангаас。 波特率和比特率的区别: ①波特率指信号每秒的变化次数;比特率指每秒可传输的二进 制位数。 ②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。
上一页 下一页 返回
2.2总线系统信息传输及总体构成
(2)改变信息优先级 如车辆发生相撞事故，安全气囊控制单元会发出负加速度传 感器的信号，这个信号的优先级在动力系统总线中是非常高 的，但转到舒适系统车载网络后，网关调低了它的优先级， 因为它在舒适系统中其功能只是打开车门和灯。 (3)网关可作为诊断接口 根据车辆的不同，网关可能安装在组合仪表内、车上供电控 制单元内或在自己的网关控制单元内。由于通过CAN数据总 线的所有信息都供网关使用，所以网关也用作诊断接口。 网关相当于站台(Gateway )，见图2-7。 网关的主要任务是使两个速度不同系统之间能进行信息交换。
CAN总线简介(2024版)
驱动系统的高速CAN
• 驱动系统CAN主要连接对象是发动机控制器 （ECU）、ABS控制器、安全气囊控制器、 组合仪表等等，它们的基本特征相同，都是 控制与汽车行驶直接相关的系统。
倍。这种传统布线方法不能适应汽车的发展。CAN总线可有效减少线束，节省空间。
例如某车门-后视镜、摇窗机、门锁控制等的传统布线需要20-30 根，应用总线 CAN 则
只需要 2 根。（3）关联控制在一定事故下，需要对各ECU进行关联控制，而这是传统
汽车控制方法难以完成的表1 汽车部分电控单元数据发送、接受情况
• （5）直接通信距离最远可达10km（速率5Kbps以下）。
• （6）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长40m）。
• （7）节点数实际可达110个。
• （8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。
• （9）每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错 率极低。
• （10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一 般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。
可靠性高：传输故障（不论是由内部还是外部引起 的）应能准确识别出来 使用方便：如果某一控制单元出现故障，其余系统 应尽可能保持原有功能，以便进行信息交换 数据密度大：所有控制单元在任一瞬时的信息状态 均相同，这样就使得两控制单元之间不会有数据偏 差。如果系统的某一处有故障，那么总线上所有连 接的元件都会得到通知。 数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速 率必须很快，这样才能满足实时要求。
• （2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级,可以满 足不同的实时要求。
汽车总线应用技术
用于悬挂控制、制动控制 等。
车身系统
用于车门控制、座椅控制 等。
动力系统
用于发动机控制、变速器 控制等。
信息娱乐系统
用于音响控制、导航控制 等。
02
汽车总线技术分类与比较
CAN总线
定义
CAN总线是一种串行通信协议， 主要用于汽车内部传感器和执行
器之间的通信。
特点
CAN总线具有高可靠性和实时性， 支持分布式控制，广泛应用于汽车 发动机、底盘和车身控制等系统。
接口设计
接口设计是指设备与总线之间的连接 方式和接口规范，包括物理接口和电 气接口。接口设计需要考虑设备的数 量、分布和功能等因素。
总线软件与开发工具
总线软件
总线软件是汽车总线应用技术的软件 基础，包括驱动程序、应用程序等。 总线软件的设计需要考虑软件的稳定 性、可靠性和可维护性等因素。
开发工具
开发工具是指用于开发和应用汽车总 线技术的工具和软件，包括仿真工具 、调试工具、测试工具等。开发工具 的设计需要考虑开发效率、易用性和 可扩展性等因素。
总结词
娱乐系统的总线应用提供了丰富的多媒体功能和便利的人机交互界面。
详细描述
通过总线技术，汽车娱乐系统能够实现音频和视频的播放、导航功能的集成以及各种智能设备的连接 。这使得驾驶者和乘客在车内能够享受到丰富的多媒体功能，同时也有利于提高驾驶的安全性和便利 性。
05
汽车总线技术发展趋势与挑战
汽车总线技术发展趋势
无线化
随着无线通信技术的发展，未来汽车总线技术将向无线化方向发 展，以减少线束的使用和降低布线成本。
高速化
为了满足大量数据传输的需求，未来总线技术将向高速化方向发展 ，提高数据传输效率。
汽车总线技术应用基础
汽车总线技术应用基础汽车总线技术是汽车电子控制系统中的一种通信方式，它通过在汽车电子系统内部建立一条数据通路，实现各个汽车部件之间的信息交换，为车辆提供更加高效、可靠的控制。
总线技术应用基础主要包括总线的种类、总线通信协议及通信方式。
下面我们来一一解析。
首先是总线的种类，常用的汽车总线类型有以下几种：1)CAN总线: 随着车辆电子化和电气化的迅速发展，CAN总线得到了广泛应用。
CAN总线是一种多点广播通信方式，能够实现高速数据传输和多重设备控制。
2)LIN总线: LIN总线业务范围比较窄，主要用于车内一些基础功能模块的控制，例如：车门控制、天窗控制等。
3)FlexRay总线: FlexRay总线是一种用于高端车型的通讯协议，主要用于高速数据传输和驾驶辅助系统。
4)MOST总线: MOST总线是一种音频总线，主要用于高档车辆的娱乐系统。
其次是总线通信协议。
总线通信协议是汽车总线技术中的一个重要部分，常用的总线通信协议包括：1)CAN总线协议: CAN协议定义了多种通信标准和协议，其中ISO15765-4协议是最常用的通信协议，也是汽车电子控制系统中的主流协议，其能够支持高速数据传输。
2)LIN总线协议: LIN协议是一种低速通讯协议，适用于单片机或者其他低计算能力的嵌入式系统，其能够提供精细控制和低功耗。
3)FlexRay总线协议: FlexRay协议是一种高速、高带宽的通讯协议，支持实时数据传输和多重设备控制，适用于高端车型。
最后是总线通信方式，总线通信方式会直接影响到总线通信效率和安全性。
通常总线通信方式有以下几种：1)基于CAN总线的广播通讯方式: 在广播通讯模式下，数据被发送到总线上的所有节点，其中需要的节点才对数据进行接收和处理。
2)基于CAN总线的点对点通讯方式: 在点对点通讯模式下，只有预定的节点才会接收和处理数据，属于一种防止信息泄露的机制。
3)基于CAN总线的混合通讯方式: 混合接入模式包含广播模式和点对点模式两种通讯模式，其中广播模式是在车体总线内的所有模块都接受这些信息，而点对点模式则是确定性和可预测性都非常强，可以用于控制和信号传输。
汽车总线技术介绍综述
CAN的工作原理
CAN 芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出， 这时，网上的其它节点处于接收状态。 每个处于接收状态的节点对接收到的报文进行检测， 判断这些报文是否是发给自己的，以确定是否接收它。 由于CAN总线是一种面向内容的编址方案，因此很容 易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。可以很容 易地在CAN 总线中加进一些新节点而无需在硬件或软件 上进行修改。
CAN 总 线
CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，可以归 属于工业现场总线的范畴，通常称为CAN bus，即CAN总 线，是目前国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。 CAN 最初出现在汽车工业中，80年代由德国Bosch公司 最先提出。最初动机是为了解决现代汽车中庞大的电子控 制装置之间的通讯，减少不断增加的信号线。 与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出 的可靠性、实时性和灵活性，它在汽车领域上的应用最为 广泛，世界上一些著名的汽车制造厂商，都采用了CAN总 线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据 通信。
当然，不是所有的信息传递都要实时同步，例如 Internet上网浏览、GPS导航信息等，这些资料的传 递特性是不定时的短期突增，这类型的传输就不需 要用上前述的同步机制，而可以使用较不讲究时效 性的异步收发，事实上MOST传控网也支持这种传 递方式，更简单地说，MOST同时支持与提供时效 性、同步的串流传输与非时效性、异步的数据传 输。
（4） 可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送
方式接收数据。 （5）直接通信距离最远可达6km（速率10Kbps以下）。 （6）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长30m）。 （7）节点数实际可达110个。 （8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。 （10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采 用廉价的双绞线即可，无特殊要求。 （11）节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能， 切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。
第2章-汽车总线概述PPT课件
2021
34
2.3汽车总线系统的类型和协议标准
2. 3. 2 A类总线系统标准、协议
A类的网络通信大部分采用UART 协议。 A类目前首选的标准是LIN。它是一种基于UART的 数据格式、主从结构的单线12V的总线通信系统。 传输速率最高可达到20kbit/s
2021
上一页 下一页 返35回
2.3汽车总线系统的类型和协议标准
D类是网络智能数据总线IDB ( Intelligent Data Bus)协 议，主要面向信息、多媒体系统等，根据SAE分类，IDB-C为 低速、IDB-M为高速、IDB-Wireless为无线通信，D类网络 协议的位速率在250 kbit/s-100 Mbit/s
E类网络主要面向乘员的安全系统，应用于车辆被动安全性领域。
数据总线的速度通常用波特率来表示，波特率是每秒千字节数 (kbit/s )。
波特(Baud ):是信号的变化次数或者传输的字位数
2021
上一页 下一页 返19回
2.2总线系统信息传输及总体构成
并行通信中，传输速率是以每秒传送多少字节(B/s)来表示 串行通信中，传输速率在基波传输的情况下(不加调制，以 其固有的频率传送)以每秒钟传送的位数(bits )即波特率来 表示。
高速通信的CAN总线标准 安全总线和标准
X-by-Wire总线标准、协议
诊断系统总线标准、协议
2021
上一页 下一页 返37回
2.3汽车总线系统的类型和协议标准
2. 3. 5 D类总线系统标准、协议
汽车多媒体网络和协议属于D类总线系统，分为三种类型，分 别是低速、高速和无线。
IDB一C 低速用于远程通信、诊断及通用信息传送
总结：在汽车总线上一般不采用调相技术，波特率精确等于比 特率，但它们是两种概念。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
●
完成某个功能的系统可以在空间上分布，这现一个功能。
例如车门控制系统。
0110
1001
构中，常见的结构有总线、星形以及环形结构。
A类网络协议的特点
根据这些网络协议目前发展和使用的状况，不难得出结论 ，将来A类网的主流协议将是LIN、TTP/A。
尽管LIN网络目前正处于开发阶段，但是它已经广泛地被 世界上的大多数汽车公司以及零配件厂商所接受，它有望 成为A类网络的世界标准。
同济大学汽车学院，嵌入式系统讲义，魏学哲,weixzh@
B类网络协议的特点
B类网络协议主要面向独立模块间的数据共享，适用于对 实时性要求不高的场合，以减少冗余的电子部件； 位速率一般在10~125Kbps； 主要应用于电子车辆信息中心、故障诊断、仪表显示等方 面的控制。
同济大学汽车学院，嵌入式系统讲义，魏学哲,weixzh@
B类网络协议的特点
过去十年间， CAN(ISO11898-3); SAE J1850以及 VAN(Vehicle Area Network)在车身网络中得到了广泛的 应用。
随着汽车网络技术的发展，目前及未来的B类网络主流协 议将是：CAN (ISO11898-3)
同济大学汽车学院，嵌入式系统讲义，魏学哲,weixzh@
C类网络协议的特点
主要面向高速、实时闭环控制的多路控制多路传输网； 位速率可达10Mbps以上； 主要用于动力系统等对实时控制及可靠性要求较高的场合。
同济大学汽车学院，嵌入式系统讲义，魏学哲,weixzh@
C类网络协议的特点
目前，C类网络中广泛应用于动力与传动系统控制与通讯 的协议标准为：ISO 11898-2 未来应用于X-By-Wire系统的主要协议为： TTPTM/C(Time-Triggered Protocol) FlexRay
同济大学汽车学院，嵌入式系统讲义，魏学哲,weixzh@
D类网络协议的特点
该类网络统称智能数据总线(Intelligent Data Bus) 主要面向信息、多媒体系统等。
同济大学汽车学院，嵌入式系统讲义，魏学哲,weixzh@
D类网络协议的特点
根据SAE分类： IDB-C(低速)、 IDB-M(高速)和IDBWireless(无线通讯)。
D类网络协议的位速率在 250Kbps~400Mbps之间。
IDB-C：SAE J2366 IDB-M：D2B、MOST、IDB1394等 IDB-Wireless： Bluetooth(蓝牙)
同济大学汽车学院，嵌入式系统讲义，魏学哲,weixzh@
E类网络协议的特点
主要面向乘员的安全系统，应用于车辆被动安全性领域。
同济大学汽车学院，嵌入式系统讲义，魏学哲,weixzh@
E类网络协议的特点
汽车故障诊断协议标准:
同济大学汽车学院，嵌入式系统讲义，魏学哲,weixzh@
END
同济大学汽车学院，嵌入式系统讲义，魏学哲,weixzh@
。