汽车车载总线can分析与研究

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1、摘要目前，从小型车辆到高级车辆都使用了大量的电子装置。在未来几年内车辆还会使用更多的电子系统。立法机构关注于降低废气排放和燃油消耗。而客户则希望不断改善驾驶舒适性和安全性。由此实现的复杂功能必然要求控制单元之间进行数据交换。通常情况下，通过信号线路传输数据。各控制单元原本独立的处理过程通过各种总线系统相互联系起来。增加车载网络内的数据交换。17目录第1章绪论41.1综述41.2车载网络的优点41.3网络的拓扑结构分类52.1信息传输方式62.2接口连接方式72.3接口数据传输方式82.4网关102.5车载网

2、协议11第3章车载网路的物理层和结构原理133.1CAN网的物理层结构133.2MOST中的光纤传输143.3FlexRay的物理结构（拓扑结构）16第4章总结与展望1717第1章绪论1.1综述目前，从小型车辆到高级车辆都使用了大量的电子装置。可以预见，在未来几年内车辆。还会使用更多的电子系统。无论是立法机构还是客户都要求进行这方面有进展。立法机构关注于降低废气排放和燃油消耗。而客户则希望不断改善驾驶舒适性和安全性。很早以前就已经使用了能够满足这些要求的控制单元。例如，数字式发动机电子系统和安全气囊系统就采

3、用了控制单元。由此实现的复杂功能必然要求控制单元之间进行数据交换。通常情况下，通过信号线路传输数据。但由于控制单元的功能越来越复杂，因此只能以更高的成本实现这种数据传输方式。各控制单元原本独立的处理过程通过各种总线系统相互联系起来。也就是说，对处理过程进行分配、在整个车载网络系统内完成处理过程，并使这些过程共同发挥作用。因此增加了车载网络内的数据交换。此外，通过这种交换方式还能执行很多新功能。例如，提高驾驶安全性和舒适性，改善车辆经济性等。以前使用的车载网络已无法实现这些要求。1.2车载网络的优点以前车辆使

4、用的车载网络有很大的局限性，限制了车辆电气化的进程，主要以下的缺点：布线成本提高，生产成本提高，车内空间要求提高，组件配置难以控制，整个系统可靠性下降。为了尽可能减少这些不利因素。汽车使用了的网络系统我们称之为总线系统。总线系统可通过“串行接口”17使车内各个控制单元联网。由此带来的种种好处促进了这些系统在车辆上的应用。新的车载网络主要有以下的优点：提高整个系统的可靠性，降低布线成本，减少各种电缆数量，减小导线束横截面，灵活布线，多重使用传感器，能够传输复杂数据，进行系统变更时灵活性较高，随时能够扩展数据范

5、围，为客户实现新功能，有效诊断，降低硬件成本。1.3网络的拓扑结构分类计算机网络的拓扑结构，即是指网上计算机或设备与传输媒介形成的节点与线的物理构成的模式。计算机网络的拓扑结构主要有：星型结构、总线型结构、环形结构、树形结构和网状结构。汽车网络是指能使用电气或电子媒介发送或接收信息的控制模块和接线。有些网络允许电子模块共享输入信息，让多个模块一起工作，实现复杂的汽车操作。网络的使用也提高了汽车的自我诊断能力。汽车网路的拓扑结构分类包括：中控式控制，区域式控制和分配式控制。中控式控制，唯一的中央计算机控制一切

6、运行，因此需要中央计算机具有超强的工作能力，一旦运行出现故障，整个网络将瘫痪。区域式控制带有明显的改进，其网络分布很完善，但是其二级系统间仍缺乏有限非连接，但它们之间也是需要相互交换信息的。分配式控制系统，如图1.3所示，有一个具有充当管理者角色的电脑——网关负责二级系统间计算机的连接。它不仅是所有信息的交汇点，而且还管理不同系统间的信息交流。这是目前汽车上采用的信息传输控制方式。17第2章车载总线的基础知识与网络协议2.1信息传输方式2.1.1数字系统计算机技术采用了三种重要的数字系统：十进制、二进制和十

7、六进制数字系统。罗马数字系统是另一种常用的数字系统：I，II，III，IV，V，VI，...，X，...，L，...，C，...，D，...，M。二进制是数据处理方面最常用的数字系统之一，因为它只能识别两种状态：0和1，接通或关闭，高电压或低电压。每个字符、图片甚至声音都由特定顺序的二进制字符构成，例如10010110。计算机或控制单元通过这种二进制码处理信息。十六进制用于缩短二进制字符。两个十六进制数字可表示八位二进制数字。2.1.2模拟传输“模拟”这个概念来源于希腊语（analogos），表示“类似于”

8、。模拟显示数据（=信息）是指通过直接与数据成比例的连续变化物理常量进行表示模拟信号的特点是，它可以采用0%至100%之间的任意值。因此该信号为无级方式。例如：指针式测量仪器，水银温度计，指针时钟。听音乐时耳朵接收到模拟信号（声波连续变化）。电气设备（音响系统、收音机、电话等）以同样的方式通过连续变化的电压表示出这种声音。但当这种电信号由某一设备向另一设备传输时，接收装置接收到的信息与发射装置发送的信息并不完全相同