信息通信-闫俊杰-基于计算机网络技术的汽车局域网3.7.doc

基于计算机网络技术的汽车局域网阜康市职业中等专业学校 闫俊杰 8315000 摘要: 汽车工业做为国家经济发展的支柱产业，随着信息化网络技术的高速发展，汽车的网络技术也随之越来越先进，本文就计算机网络技术在车载网络中的应用进行了综合阐述。关键词：控制局域网 总线 节点 控制单元前言改革开放30年 ,经济结构发生了重大变化 ,汽车工业成为国民经济的支柱产业 。汽车走进百姓家庭，截至2011年末，中国民用汽车保有量达10578万辆，其中私人汽车保有量7872万辆。人们从汽车操作性、安全性、舒适性、娱乐方面有了不断提高，为了满足这些日益增加的需求，汽车上计算机控制的电子电器设备急剧增加，电子线路数量迅速膨胀、线束越来越复杂，布线越来越困难，汽车上各种电子电器的接插点的数量随之剧增，汽车行驶过程中因为接插点的故障造成汽车上电子电器设备的功能失效的问题越来越突出。使用传统的线路连接已经无法摆脱这种困境，为了解决上述问题，很多车型的开发中开始广泛地应用计算机网络技术。一、车载网络技术的发展汽车网络技术真正在汽车上应用始于20世纪80年代。在20世纪90年代，车身网络和连接一些电控单元的控制网络，包括故障诊断系统，在不同车型上开始广泛使用。现在随着计算机网络技术的迅猛发展，汽车网络技术也向多层次的发展，不同的部位应用不同层次的网络技术，传输数据速度及准确率也不相同，以适应不同的要求，已达到最佳的性价比，就作者看来汽车网络是一个因各总成具体工作要求而定的一个多层次的互联网 。 二、计算机网络技术在车载网络中的应用大家都知道计算机网络是通过通信设备和通信线路将不同位置、及各自独立的计算机系统联系起来组成一个集合体，实现共享资源、数据的传输网络。汽车是由发动机等多个系统组成，每个系统都有各自的计算机控制部分，但是又是相互联系、相互配合、相互交流、相互传输的。所以要想将在汽车上运用计算机网络技术实现不同控制系统的计算机的控制功能，以及运用计算机网络技术实现不同控制系统的计算机之间的信息通信，其基本原理就是运用计算机网络技术，将汽车上各个控制系统的计算机控制单元组成汽车上的局域网络，通过计算机网络传递数据流，实现不同控制系统之间的信息传递和共享。那么车载网络实际就是一个基于车内总线的计算机分布式控制系统，所有控制和检测功能部分到车内局部智能控制设备中，它们之间通过车内网络总线共享数据和协调工作。三、典型汽车网络介绍（CAN网络）3.1 CAN数据总线传输系统的组成控制器局域网（Controller Area Network, CAN）是一个支持分布式实时控制的串行通信网络，主要用于嵌入式微控制器的通信系统及智能装置的开放通信系统。CAN数据传输系统中每块电脑的内部增加了一个CAN控制器，一个CAN收发器；每块外部电脑连接了两条CAN数据总线，在系统中作为终端的两块电脑，在内部装有两个数据传输终端。CAN控制器是在CPU-CAN收发器之间接收、处理传递数据，接收CPU送来的数据、处理并传送给CAN收发器；接受CAN收发器传来的数据，处理并传送给CPU。CAN收、发器是一个发送器和接收器的组合，将CAN控制器提供的数据转化为电信号并通过数据线发送出去；接收总线上的数据，并将数据传送到CAN控制器。数据传输终端是阻止数据在传输终了被反射回来并产生反射波因为反射波会破坏数据。数据传递线是用以传输数据的双向数据线，分为CAN高位数据线、CAN低位数据线，2根数据线上的电压是相反的，若一根数据线上的电压约为0V；则另一根数据线上的电压就是约为5V。3.2 CAN总线多路传输系统通信协议车载网络就是有多个电控单元相互连接组成，它们之间相互通信必须遵守的统一规则或约定，以共同的语言相互交流。这样就可以保证各电控单元能够正常使用网络进行通信。2.1通信协议的三要素1) 语义规定通信双方“对话”内容的解释，如汽车不同控制单元之间进行通信时采用的不同协议，在确定的协议下规定通信双方要发出了什么控制信息、执行了什么动作和返回了什么应答等。2)语法规定通信双方“对话”的格式，如通信双方采用的数据格式与编码、信息流的控制、错误处理等。 3)语序是确定通信双方“对话”的时序，即确定链路通信过程中通信状态的变化，如规定正确的应答关系、速度匹配等。2.2汽车网络通信协议汽车网络系统由低到高划分为A级、B级、C级网络，各个级别的网络都有不同的网络协议，Bosch公司提出的CAN标准是目前应用最为广泛的汽车网络标准。3.3CAN总线的数据传输过程 CAN系统中，一个节点往往就是一个控制单元（ECU）或智能装置。对于使用中间缓冲寄存器的CAN控制器的节点，当控制单元的微控制器要通过CAN发送信息时。通过与CAN控制器的接口把信息写入发送缓冲寄存器，这个信息通过CAN协议控制逻辑包装后向总线上发送。控制单元的微控制器接受信息时，CAN控制器截获每一个总线上的信息送入过滤电路，如果判定为本节点要接受的信息，则送往接受缓冲寄存器，这时，节点控制器就可以读取这个信息。 3.4 CAN网络实例动力传动系统的CAN网络可以实现汽车动力传动系统各控制单元间的高速数据通信，使每个相应的电控单元获得整个动力系统的数据和工作状态，实时控制动力系统的最佳动力输出与传递。动力传动系统的控制功能要求数据传输的实时性，所以要求网络具有较高的数据传输功能。比如在发动机控制中，为计算点火控制参数，必须保证数据的传输间距小于两次点火的间隔，同时个单元有不同优先顺序。四 、汽车车载网络系统故障类型4.1车载网络电源系统故障：汽车车载网络信息传输系统的核心部分是含有通信IC芯片的电控模块(ECM)，电控模块的正常工作电压在10. 115. 0 V。如果汽车电源系统提供的工作电压低于该范围，就会造成一些对工作电压要求高的电控模块出现短暂的停工，从而使整个汽车多路信息传输系统出现短暂无法通信的现象。这类故障产生的原因主要是蓄电池、发电机、供电线路、熔断丝等元器件有故障。4.2车载网络节点故障：节点是汽车车载网络信息传输系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块的故障。它包括软件故障和硬件故障两类。软件故障，即传输协议和软件程序有缺陷或冲突，从而使汽车多路信息传输系统通信出现混乱或无法工作，且无法维修。硬件故障，一般由于通信芯片或集成电路故障，造成汽车多路信息传输系统无法正常工作。此类故障产生的原因主要是各类控制单元、传感器等元器件有故障。4.3车载网络链路故障：当汽车车载网络信息传输系统的链路(或通信线路)出现故障时，如通信线路的短路、断路，以及线路物理性质引起的通信信号衰弱或失真，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误，使多路信息传输系统无法工作。五、汽车车载网络系统故障诊断步本步骤针对汽车车载网络系统常见的三种故障类型，基本的诊断步骤是:1)了解该车型的汽车多路传输系统特点，包括传输介质、几种子网系统及汽车多路信息传输系统的结构形式等2)掌握汽车多路信息传输系统的功能，分析故障部位。 3)检查汽车电源系统是否存在故障，如交流发电机的输出波形是否正常(若不正常将导致信号干扰故障)等4)检查汽车多路信息传输系统的链路是否存在故障，可采用替换法或跨线法进行检测。5)检查相应的控制单元有无故障，只能采用替换法进行检测。6)利用车载网络故障自诊断功能。7）利用外接检测设备进行诊断。 结束语：我们可以想象