导图社区 车载网络
关于大学里车载网络系统的笔记涉及到CAN MOST LIN蓝牙 光纤等内容,车载网络技术是现代汽车电子系统的核心技术之一,它通过实现汽车内部传感器、控制器和执行器之间的高效通信,推动了汽车智能化、网联化的发展。
编辑于2025-04-15 08:49:58车载网络技术
一,概述
Telematics
1.功能
卫星定位导航
紧急道路救援
汽车防盗及搜寻
车辆调度管理
自动防撞系统
车况掌握
个人化信
多媒体影音娱乐
车辆应急预警系统
2.应用领域
前座系统 eg:HUD
后座系统 eg:数字电视
发动机系统 eg:远程发动机调整
车载网络技术优点
减轻整车自重
降低生产成本
提高工作可靠性
便于后续开发
控制器与执行器就近安装
4个阶段
零部件层次的电器时代
点火线圈,线,雨刮器(零件)
汽车电脑控制的电脑时代
传感器,ecu,执行器(子系统)
整车联网层次的的网联化时代
连接子系统(解决车内问题)
信息化
eg:telematics车内和外部
3个领域
前座eg:安全,抬头显示,语音控制
后座eg:影音娱乐,
发动机eg:行车情况,
现场总线的优点:(解决线和节点之间的信息传输
经济性,可靠,可控,综合,互换,开放性。
工作原理:
数据总线(解决
车载网络分类:
1.按网络拓扑结构:
线形拓扑结构(CAN)
让传输更稳定,一根坏了也可以
(双向传输功能,总线采用同轴电缆或双绞线)
缺:节点不宜过多,会崩溃
星形拓扑结构(By)主节点从节点
缺:负荷重,扩充困难
环形拓扑结构(MOST)
(信息传送是单向)
缺:
2.网联范围分类:(有主总线系统,子总线)
子总系统:负责系统内数据交换,传输速度低
主总系统:大系统
3.数据传输速率分类:
A类网络:面相传感器/执行器,低速,<20kbit/s
B:独立模块间,中速,10-125
C:高速,实时闭环,多路传输,125-1M
D:智能数据总线,250k-100M
E:被动安全,10M
二,CAN(应用最多,最普遍)(1M/s)
CAN线组成:
控制器
收发器
数据传输总线
终端电阻
数据信号的类别:
模拟信号
连续变化
数字信号
二进制信号
数字信号特殊情况
信号电压
高电压:6-12v
故障范围2-6v
低电压:0-2v
代码表示(莫斯代码)
比特和字节
换算系数是1024
1kb等于1024b(字节)
总线与接口:
总线(BUS):并行方式
接口:计算机与周围环境建立连接
点对点连接
多点连接
数据传输方式:
并行传输(控制单元内部:eg:电路板)
串行传输(控制单元外部)
使用位传输速率(比特率)表示(每秒传输的数据位数,bit/s
同步数据输
节拍一样,
异步数据传输
节拍可不一样
数据总线上的信息流方向
单工通信
双工通信
多路传输
时分多路复用
时间有关
频分多路复用
频率有关
波分多路复用
波长有关
CAN优点:
协议,数据交换的“高速公路”
可以ECU控制系统eg:ESP
方便加装选装装置
是开放系统,可以适配各种介质eg:铜线,光纤
诊断ECU需要“K线”,sometime可通过CAN总线直接诊断,(有取消“K线”的趋势
可同时诊断多个ECU
CAN结构特点:
可靠性高
使用方便
数据密度大
数据传输快
双线传输,抗干扰能力强,可靠性高
需要设置冲突仲裁机制
CAN总线的传输速率(1000kbit/s)八个位组成一个字节
can总线三大系统
动力CAN总线(高速)500kbit/s
舒适…(低速)100
信息…(低速)100
CAN总线的组成:
1.基本系统:
多个控制单元,两条数据线(通过收发器,并联在总线导线上)
双绞线:CAN-high,CAN-low
CAN数据结构:(传输的信息叫报文)
帧类型
数据帧“快递”(7个域/区/场)
起始域“帧起始
仲裁域“仲裁场
决定优先级“看标识符
控制域“控制场
检查数据是否完整
数据域“数据场
安全域“循环冗余校验场
看传输数据有没有问题
应答域“应答场
(快递签收)
结束域“结束场
标志着数据结束
远程帧“下单信息”
错误帧“检查有没有错误”
过载帧“前面的快递满了,后面的快递慢一些”
信息的发送与传输:广播
CAN系统原件:
K线(诊断用通信线
控制单元(接收传感器信号
CAN构件(用于数据交换
收发器(差分信号放大器
RX-线:接收导线(监听信号)
TX-线:发送导线
收发的特点:
截止-无源-高抗阻-总电平:1
导通-有源-低阻抗-总电平:0
总导线与多个收发器:有一个开关闭合(收发器导通状态)总线电平就是0
数据的发送与接收:TX比特流-电压-RX比特流
过程:
信息转换(发动机转速转速-CAN信号)
请求发送信息(通过RX检查是否有源)
发送信息(空闲就发送)
接收(RX接收)
检查信息是否正确(监控层)
(是否正确)信息的CRC与接收器算出的CRC是否一致“循环冗余码校验”
if正确:控制单元给发送器发送“帧内应”(确认信息已妥收)
检查信息是否可用(判断层)
可用:举起接收旗,予以放行。
冲突仲裁:
优先权高的先发送“标识符”
CAN总线的应用
分类
大众的can总线
动力500kbit
舒适100
信息100
CAN总线的共性:
同样的数据传输协议
双线
信息和舒适一样
区别:
动力“15号接线柱”
舒适“30号接线柱”
舒适“单线工作模式”(瘸腿
动力与信息舒适不同
线的颜色:
can-high黄
low绿
干扰信号的消除:
CAN_high和low经过差分信号放大器处理
舒适/信息CAN总线:
多了故障逻辑电路,CAN-high,low放大器
CAN总线的检测:
三,光学总线
光学传输简介(波长650nm,可见红光)
两个二极管
光电二极管:电→光
(光敏二极管)
优点:
导线少,重量轻
传输速度快
不产生电磁干扰,对其不敏感
波长短
光学传输的系统结构
光学控制单元:
内部供电装置
收发单元
光电二极管
发光二极管(光→电)
光波收发器
标准微控制器(CPU)
专用邮件
光敏二极管
光→PN结→自由电子+空穴→电流
光电效应:光↑电流↑
光导纤维(光缆)
作用:控制单元→(光波)光缆→控制单元接收器
结构:纤芯 “光波导线”(有机玻璃or塑料)依据全反射原理,几乎无损失
光纤端面:
光滑,垂直,洁净。
切削面上的污垢→加大光波的传输损失
传输:全反射原理,Z字型
塑料:最小25mm 有机玻璃:50mm
插头
MOST
1.定义与应用:多媒体数据定向传输的网络系统(定向)
应用:音响,数字电视。22.5Mbit/s 50 150,没有电磁干扰
传输速率:车载多媒体影音系统中:
CAN总线:主要用于传输控制信号
MOST总线:传输音频数据
2.组成与系统状态
拓扑结构:环形(每个节点:接收器,发射器)
系统管理器 作用:
控制系统状态
发送MOST总线信息
管理传输容量
总线系统状态
休眠模式(电流很小,省电)
备用模式(不提供服务,但在后台运行)
通电工作模式
3.MOST数据传输
报文帧
脉冲频率(44.1Hz,MOST允许传递同步数据)
报文帧结构
起始场
分界场
数据场(60B)
同步数据:音频和视频信息(有优先权)24-60B
异步数据:图片,文字信息0-36B
校验字节(传送控制指令)
状态场(给接收器的报文信息)
奇偶校验场(检查数据完整性)
传输过程
系统启动
电控单元→(伺服光波,光纤)→电控单元→系统管理器
系统管理器(识别启动请求信息)→(主光波)→电控单元…(系统管理器:光纤闭合,发送信息帧)
同步数据传输
操纵单元→(控制信号)→系统管理器(信息帧)→光纤→CD机(歌曲→数据域)→🔄到CD机
异步数据传输
数据源(不规则的时间间隔)→缓冲寄存器)
若接收到信息帧,数据源→光纤→数据接收器🔄
诊断
诊断管理器/导线:
电气(供电)
光学(二极管)
光波(光纤)
4.IDB-1394总线
简介
光纤传输,Intelligent Date Bus
400mbit/s-800Mbit/s
应用
DVD换碟机,后座娱乐
特点/优势
数据传输速率高
兼容性好
组网方便
结构简单
公司应用:芯片
Byteflight(E类)
简介
10Mbit/s
ISIS(智能安全集成系统) ASE(高级安全电子设备)
拓扑结构(星形)
一主多从
双向传输
触发方式
时间方式>事件方式
数据传输
数据结构(最长12B,CAN:64B)
周期长度:250μs(主控制单元→同步脉冲)
报文(优先级:标识符,1-255,1最高)
同步
异步
卫星控制单元(每个都有SE:电子光学发送/接收模块)
卫星式控制单元→SIM
SIM→许多卫星式控制单元
SIM:
产生同步脉冲
使卫星式控制单元报警
碰撞触发规则:S0 S1 S2 S3
光纤注意事项
1)弯曲半径不宜过小。 2)不许弯折。 3)不准挤压。 4)严禁摩擦、磨损。 5)严禁拉伸。 6)严禁过热。 7)严禁浸水。 8)光导纤维端面不得有污染和损伤
FlexRay(线控底盘)
传输速率:10Mbit/s(CAN:0.5)不是极限
优点
传输速率高
保证确定性,可靠 “缆车”
时间触发方式,“时隙”,报文时效性
事件触发方式(CAN),非重要信息
分布式时钟同步,“时基” 依据 总线
通信可靠性好
支持系统集成,灵活性好(多拓扑结构,冗余/非冗余传输)
特性
拓扑结构
线形
星形
混合形
冗余数据传输,“瘸腿”≈舒适/信息CAN模块
信号特性,“总线信号不进入内部区域”
确定性数据传输
时间触发方式:静态段,动态段 eg:iOS“不卡”
事件触发方式:冲突仲裁 eg:安卓“卡”
唤醒和休眠
第一阶段 开锁
第二阶段 开门,点火前
第三阶段 点火
第四阶段 熄火,锁车
同步化 “时基”依据总线
以太网
简介
是局域网or城域网,广域网
双绞线(2根)or铜线
特点
改变物理接口电气特性
制定新标准和协议,应用于汽车
优点
减轻电缆重量,降低成本
协议架构
物理层“双工通信”
AVB协议族
TCP/IP协议族
应用层协议
应用
高级驾驶员辅助系统
车载信息娱乐系统
(短时不可代替现车载网络系统)
网关
作用
局域网→OBD
低速高速信息共享
负责接收和发送
激活监控局域网
同步数翻译
原理:≈火车站
子总线系统(<20k/s)
LIN(局域互联网)
组成
主控单元
功能
翻译
发送报文头
已设定周期
对从控单元自诊断
从控单元(传感器or执行器
主控→从控(唤醒
单根导线(最长40m)
特性
单主机,多从机,配置灵活
以基于通用异步收发/串行通信接口的低成本硬件实现LIN协议。
带时间同步的多点广播接收,从机节点无需石英或陶瓷谐振器,可以实现自同步。
可以保证最差状态下的信号传输延迟时间,可选的报文帧长度为2、4和8字节。
数据校验和的安全性和错误检测,自动检测网络中的故障节点。
使用低成本的半导体组件(小型贴片,单芯片系统),采用单线传输,系统成本低廉。
位传输速率可达20kbit/s,完全可以满足某些对传输速率要求不高的场合的控制(人控制的eg:后视镜)
数据传输
信号电平(有公差): 无信号(隐形)12V 逻辑:1
信息波形
报文头
同步间隔场
同步分界场
同步场
标识清晰度场
报文响应
BSD“位串行数据接口”(宝马的电池管理系统)
组成
发动机
交流发动机
智能型蓄电池传感器
接线盒
发动机电控单元
特点:串行,线形,单线,9.6kb/s
功能
电压
怠速
降低负荷
保持充电平衡
健康状态
传输数据
监控休眠电流
蓝牙
组成
蓝牙模块⭐️
主机控制器
麦克风
扬声器