汽车车载多路通信系统培训课件（可编辑）

汽车车载多路通信系统培训课件汽车车载多路通信系统汽车导线质量每增加50KG，油耗会增加02L/KM电控单元与负载设备之间不仅仅是简单地连接，更多的是与外围设备及其他电控单元进行信息交流，并经过复杂的控制运算，发出控制指令，这些是不能通过简单的连接所能完成的。解决方法汽车制造商开始考虑其他获取信息的方式（传感器共享的概念）新的执行器控制系统（资源共享概念）解决方法一将计算机的功能更加集成化解决方法二使用早已应用于日常电话通信和电视中的多路传输技术，把众多的电控单元连成网络，其信号通过总线的形式传输，可以达到信息资源共享的目的。多路传输的定义所谓多路传输，即指在计算机局域网中，将多种信息混合或交叉通过一个通信信道传送的方式。一个具有多路传输功能的网络允许多个计算机同时对它进行访问。采用多路传输的优点布线简单，降低成本电控单元之间交流更加简单和快捷传感器数目减少，实现信息资源共享提高汽车总体运行可靠性多路传输通信网络是对多模块操作系统的命名。模块由普通双绞线相互连接，并使用数据链接插口作为诊断接口。信息交换以类似于电话合用线的方式进行，模块之间使用信息及专用的企业标准协议进行通信。信息内容涉及控制、状态或诊断信息以及运行参数等。双绞线具有能提供冗余备份的优点，即当一条线路中断时，可由另外一条线路保证系统运行。而且，双绞线降低了外界对多路通信网络的电子干扰，也降低了多路通信网络产生的电子干扰。汽车网络互连标准为了解决信息共享、减少布线问题以及满足政府排放法规要求，汽车制造商和相关组织开发了汽车网络，目前主要的汽车网络互连规范有德国BOSCH最早开发推出的欧洲规范CAN和美国汽车工程师协会（SAE）开发的美国规范J1850。其他的总线类型（如；VAN、TTP等）在汽车内部网络也有使用，不过CAN和J1850基本上已经成为事实上的标准。IDB（ITSDATABUS）为汽车网络拓展提供了标准。CAN采用多主工作方式，节点之间不分主从，节点之间有优先级之分。通信方式灵活，可实现点对点、一点对多点及广播式传输数据，无须调度。CAN采用非破坏性总线仲裁技术，优先级发送，可大大节省总线冲突仲裁时间，在重负荷下表现出良好的性能CAN采用短帧结构传输，每帧有效字节为8个，传输时间短，受干扰的概率低，并且每帧信息都有CRC校验和其他校验措施，数据出错率极低。当节点发生严重错误时，具有自动关闭功能，但总线上的其他节点不受影响。J1850标准J1850是美国汽车的车内联网标准，包含了两个不兼容的规程。通用汽车公司（GM）和克莱斯勒汽车公司（CHRYLER）采用104KBPS可变规程的类似版本，在单根线的总线上通信；福特汽车公司（FORD）采用461KBPS的PWM行，在双线的差分总线上通信。J1850也是采用载波传感、多路存取/碰撞分辨的仲裁规程。当多个节点同时发送数据时，优先级低的节点重新发送，优先级高的节点信息则连续传送至其目的地。J1850的速率远低于CAN，目前部分北美的发动机和变速器系统使用了速率更高的CAN进行通讯，但美国大量的检测工具都是按照美国加州空气资源委员会和环境保护局（EPA）规定基于J1850的，这就需要有一个网关将J1850的检测工具接入CAN。因此，SAE正在调研将测试工具改为CAN的可能性。IDB（ITSDATABUS）标准智能交通系统ITS（INTELLIGENTTRANSPORTATIONSYSTEM）使汽车运行更加安全、便利，汽车上的电子装备越来越多，包括传输、计算、导航、定位、娱乐和办公设备等。但由于汽车网络的不同，设备制造商不得不制造不同网络标准的产品，以适应不同网络标准的汽车。其它网络互连标准VAN法国标致雪铁龙汽车集团公司与雷诺汽车公司和JAEGER公司联合开发，主要应用于车身系统，在通信速率要求方面以进一步优化。ABUS由德国大众汽车公司开发，应用于低速率和高速率信息网络传输。IBUS低速率信息网络传输，由德国宝马汽车公司开发。STFIAT由法国SGSTHOMSON公司和意大利菲压特汽车公司联合开发，应用于低速率信息网络传输。其它网络互连标准MIBUS由美国摩托罗拉公司开发，低速率信息网络传输，应用于汽车车身和空调系统。在德国宝马公司已经设计并采用KBUS。大众公司已经设计并采用ABUS。在日本丰田公司已经设计并采用BEAN（车身电子局域网）最新的采用的是VBUS动力，底盘和车身电器是高速（500KPSMSBUS车身电器系统是中速（250KBPS网络类型环型、星型和总线型星型总线型网关网关的作用是在不同的通信协议和不同的传输速度的计算机或是模块之间进行通信时，建立连接和信息解码，重新编译，并将数据传输给其他系统。帧为了可靠地传输数据，通常将原始数据分割成一定长度的数据单元，这就是数据传输的单元，称其为帧。一帧内应包括同步信号（例如帧的开始与终止）、错误控制（各类检错码或纠错码，大多数采用检错重发的控制方式）、流量控制（协调发送方与接收方的速率）、控制信息、数据信息、寻址（在信道共享的情况下，保证每一帧都能正确地到达目的地站，接收方也能知道信息来自何站）等。CAN网的互补数据对干扰的消除CAN网物理层是由互补数据对组成（通信媒介是导线形式），其两条线分别叫做CANH和CANL。在CANH和CANL上同时传送信息，CANH和CANL上传送的信息正好是相反的互补数据对。由于线路中一条线路和另外一条线路比较靠近（就像双螺旋绞线型那种情况），电磁半径较小，电磁力互相抵消，并且它受干扰较少，因为CAN网物理层入口的差逻辑计算器可以将干扰消除。CAN网的互补数据对干扰的消除丰田MPX多路通讯系统MPX系统MPX系统仪表板总线BEANMPX系统转向柱总线BEANMPX系统（车门总线）MPX系统视听通信局域网AVCLANCAN网络物理层的特征CAN网络协议的基本知识目前CAN网络协议是在汽车局域网中采用比较广泛的一种通讯协议。在CAN协议中有三个部分占有主导部位高速CAN网物理层（CANHS），低速容错CAN网物理层（CANLSFT）和协议层。高速CAN网容错物理层适用于速率为250KBIT/S到1MBIT/S,而低速CAN网容错物理层适用于速率不超过125KBIT/S。第一种是自CAN网协议诞生之日起就存在的，第二种则起步较晚，主要是为了CAN网物理层的容错。高速CAN网物理层，由于其内部结构的限制，不能提供任何容错方法。因为高速CAN网的比较电路很简单，如果出现故障，比较器不会发送信号，也没有办法实现通信。以下七种情况中，只有两种情况在物理层容错范围内，其他几种情况，网络是不能运行的，并且各个电控单元之间也不可以实现通信。CANH地线短路无法运行CANH正极短路在CANL上进行降级运行（在物理层容错范围内）CANL地线短路在CANH上进行降级运行（在物理层容错范围内）CANL正极短路无法运行CANH上开路无法运行CANL上开路无法运行CANH和CANL相互短路无法运行低速CAN网物理层的电压水平也是标准化的。但其电压振幅比高速CAN网物理层的要强，这是因为速率对应更慢。低速容错CAN网物理层为故障提供一个容错功能，因为其差分电路是由3个共用模式的比较器组成的，而这3个比较器用来将CANH和CANL与参照电压进行比较。在这种情况下，3个比较器中间至少有一个总是能保持运转的，故障形式如以下6条所示CANH地线短路在CANL上进行降级运行。CANH正极短路在CANL上进行降级运行。CANL地线短路在CANH上进行降级运行。CANL正极短路在CANH上进行降级运行。CANH上呈开路在CANL上进行降级运行。CANH和CANL相互短路CANL自动切断，在CANH上运行降级运行。由于车内局域网采用的是串行通信的方式进行数据的传输，所以在针对车内局域网的维修检查时，和正常车辆的导线检测是存在很大不同之处的，除了利用汽车生产厂家提供的检测仪器对系统进行检查外，很重要的一项检测手段，就是利用示波器来进行检测。当然对于高速网络来言，需要采样频率更高的示波器才能作到正确的观测到传输的数字信息。CANBUS线波形（正常状态）CANBUS线波形（正常状态）CANBUS线波形（睡眠状态）CANBUS线波形（H线对地短路）CANBUS线波形（L线对地短路）CANBUS线波形（H和L线对地短路）CANBUS线波形（H和L线相互短路）CANBUS线波形（H和L线相互短路）CANBUS线波形（H线对电源短路）CANBUS线波形（L线对电源短路）CANBUS线波形（H和L对电源短路）CANBUS线波形（H线断路）CANBUS线波形（L线断路）多路传输系统诊断简介要想进行诊断，就必须先要了解出现故障的系统的逻辑模式。每个车载电子系统都有它自身的运行逻辑。因此需要花时间耐心地根据故障系统的逻辑模式进行相应的故障诊断。针对汽车故障诊断，需要配备与之相应的专用工具。对每个计算机传输的数据帧信息仔细阅读，对故障诊断有着很大的帮助。需要辨别信息的来源，即数据为何种网络的信息。J/CNO2转向角传感器DLC3EPSECU音响机构仪表ECU防滑控制ECU偏移率传感器减速度传感器前空调ECUBEAN仪表板总线车身ECU倾斜与伸缩ECU气囊传感器总成驾驶员侧J/BECU后J/BECUBEAN转向柱总线网关ECU钥匙发射应答器ECU驾驶侧车门ECU电动窗主开关BEAN车门总线CANAVCLAN多功能显示电视摄像ECU选装ECU也包括在内J/CNO1发动机ECU转向角度传感器CAN主总线高CAN分总线高串行通讯线ISO9141CAN主总线低CAN分总线低2号连接器1号连接器视频摄像ECU终端回路120发动机ECU偏移率传感器减速度传感器DLC3CANHCANLSIL网关ECU防滑控制ECUEPSECU前空调ECUBEAN转向柱总线BEAN车门总线AVCLANCAN音响及后空调板空气囊传感器总成BEAN仪表板总线仪表ECU后空调ECU网关ECU乘客侧连接器盒ECUBEAN车门总线AVCLANCANBEAN仪表板总线驾驶侧J/BECU倾斜及伸缩ECU后J/BECU组合开关车身ECUBEAN转向柱总线网关ECU转向盘衬垫开关AVCLANCANBEAN仪表板总线BEAN转向柱总线电动窗主开关收发器钥匙ECU滑动天窗控制ECUBEAN车门总线网关ECU驾驶座ECU电源控制ECU车门ECUS智能ECUCANBEAN仪表板总线BEAN转向柱总线AVCLAN音响设备导航ECU多功能显示器BEAN车门总线网关ECU汽车车载多路通信系统发展史随着汽车燃油电喷、电动门窗、电动座椅等电控系统的增加，如果仍采用常规的布线方式，即电线一端与开关相接，另一端与用电设备相通，将导致汽车上电线数目急剧增加。这样会造成布线困难、限制功能扩展，车身重量增加，增加维修难度。数据总线特点CANBUS基础物理形式双向传递数字信号方波检测数据总线传递什么CANBUS基础CANHIGHCANLOWCANBUS基础数据线的维修在损坏处分割螺旋线，用VAS1978进行正常维修。为了尽可能地防止磁干扰，分割点尽量要短，两处维修分割点尽量要长。CAN标准控制器局域网CAN（CONTROLLERAREANETWORK）是由德国BOSCH公司于1986年提出并推广应用的，按照ISO的有关部门规定，CAN拓扑结构为总线式，所以也称CAN总线。最初为CAN总线10版，1990年推出CAN总线12修订版，1991年推出CAN总线20版。目前,CAN总线不但已经成为汽车总线的主要互连规范,而且被公认为最有前途的几种工业现场总线之一，已由ISOTC22技术委员会批准为国际标准，是唯一被批准为国基表准的现场总线。1993年国际CAN用户及制造商组织（简称CIA）在欧洲成立，主要作用是解决CAN总线实际应用中的问题，提供CAN产品及其开发工具，推广CAN总线的应用。CAN总线的典型结构如图所示。信号前置及驱动电路单片计算机CAN接口控制器信号前置及驱动电路单片计算机CAN接口控制器CAN接口控制器中央监控计算机数据传输终端数据传输终端车载系统网关（放火墙）IDB设备1IDB设备2ECUECUM开关灯电机加热器电磁阀ONONOFF串行通信蓄电池ECUECUM开关灯电机加热器电磁阀ONOFFONOFF并行通信蓄电池以电动窗控制为例（串行通信）M电动窗控制开关前右乘客侧车门ECU驾驶侧J/BECU网关ECU以电动窗控制为例（并行通信）M电动窗控制开关前右电动窗主开关ECUECUECUECU环型ECUECUECUECUECUECUECUECUECUECU车门总线DOORECUSDRIVERDOORECU,PASSENGERDOORECU,REARLHDOORECU,REARRHDOORECUTRANSPONDERKEYECUDRIVERSEATECUPOWERSOURCECONTROLECUSMARTECUPOWERWINDOWMASTERSWITCHSLIDINGROOFCONTROLECU在这类网络中，各ECU呈环型连接。这类网络的特点就是发射ECU输出的信号环绕传输，并返回到原来的ECU。位于这类网络中央的是主ECU，它具有中央控制功能。各ECU呈星型连接。各ECU如果不经过主ECU则不能相互通信。在这类网络中，所有ECU连接到一根共用通信线上。通过它发送各ECU输出信号，并接收各ECU输入数据。特性CAN控制器局域网通讯方式加入CAN,3BEANS仪表板总线，转向柱总线和车门总线和AVCLAN网关ECU作为这些通讯系统的连接网关ECU上的差别MPX中的网关通讯总共23块ECUS以前12块ECUS,179个通讯帧以前62个参考故障检测支持功能可通过CBEST屏幕检查条件低电瓶电压记忆LATESTSLEEPNGACCON到OFF等并且B电压低于95V持续120分钟或更长ECU失效复位检测记忆IG阶段改变后30秒,计算每个ECU复位次数并能通过CBEST检查FEATURECANCONTROLLERAREANETWORKCOMMUNICATIONISADDEDCAN,3BEANSINSTRUMENTPANELBUS,STEERINGCOLUMNBUSANDDOORBUSANDAVCLANGATEWAYECUFORCONNECTIONDIFFERENCEONGATEWAYECUGATEWAYCOMMUNICATIONINMPXTOTAL23ECUSFROM12ECUS,179FRAMESFROM62FRAMESREFERENCETROUBLESHOOTSUPPORTFUNCTIONCANCHECKTHECONDITIONTHROUGHCBESTSCREENLOWBATTERYVOLTAGEMEMORYLATESTSLEEPNGACCONTOOFFETCANDBVOLTAGEISBELOW95VFOR120MINUTESORMO