路虎车载网络与总线培训.ppt

车载网络与总线技术培训 总线通讯技术自20世纪80年代开始应用在汽车上之后 便在电子技术和汽车技术的推动下飞速发展 目前已形成了适用于不同场合的多种汽车总线标准 如MOST CAN TTP LIN等 汽车总线中通讯节点和数据流量持续增加 节点日益复杂 使得汽车总线在重量 布置 成本 通信效率等方面面临困境 走出这一困境的出路在于实行汽车总线的网络化和分级制 车载网络与总线 汽车网络总线三类 目前有分别适用发动机和底盘控制 车身电器控制 车载多媒体等不同场合的多种汽车总线标准 SAE SocietyofAutomotiveengineering 按传输速度的不同将汽车网络总线分为三类A10Kbps100Kbps实时控制 悬架控制 牵引控制 发动机控制ABS系统等 LIN总线 LIN协议由欧洲汽车制造商协会设计 是一种低成本短距离低速网络 它旨在传送开关设置和传感器输入等状态的变化 并对这类变化做出响应 因此可用于传送发生时间约为几分之一秒的事件 并不适用于汽车应用中的高速事件 如发动机管理 LIN的另一个目的是利用该协议的简单性降低系统成本 以便能够方便地在质优价廉的8位单片机中实现 LIN总线概述 LIN总线作为使用广泛的CAN通讯网络的辅助 它基于主从结构 使用单线通讯 减少了大量线束的重量和费用 其目标应用是不需要CAN的性能 带宽及复杂性的低速系统 如开关类负载或位置型系统 包括车的后视镜 车锁 车座椅 车窗等的控制 它的目标是低成本应用 如电动门 电动窗 侧镜 雨刮器 座椅安全带报警 外部照明等 LIN总线的传输速度最大为20kbps 而且它在单通道总线环路中最多能支持16个节点 总线电缆的长度最多可以扩展到40米 LIN总线硬件技术 LIN支持单线双向通讯 采用廉价的由RC振荡器驱动的单片机 可省掉晶体振荡器或陶瓷振荡器的费用 虽然LIN降低了系统总成本 但在时间和软件上却要付出代价 每条报文都必须经过一个自动确定波特率的过程 LIN协议支持最高20kbps传输速率 以及一个低功耗休眠模式 此时总线将被关闭 不再消耗汽车电池 采用8位单片机并结合外部或内部RC有助于降低系统成本 减少PCB实际的面积 LIN总线特点 1 低成本的单线12V数据传输 线的驱动和接收特性符合改进的ISO9141单线标准 2 传输速率可达20Kbit s 3 单主 多从的结构 不需要总线仲裁 由主节点来控制总线的访问 4 基于通用UART SCI的硬件接口 使用成本低的半导体工艺实现 几乎所有的微控制器都有LIN必需的硬件 5 从节点不需要晶振或陶瓷振荡器就可实现自同步 从而减少了从节点硬件成本 6 保证在最差状况下信号传送的等待时间 避免总线访问冲突 LIN的数据帧格式和通讯协议 LIN网络由一个主节点和多个从节点构成 所有的节点都包括一个从任务 从任务又分发送和接收任务 主节点还包括一个主任务 LIN的数据帧由帧头和响应信息组成 帧头包括同步间隔 同步场和信息识别符 帧头由主任务发出 主任务在发出同步间隔后发送同步场 从节点利用同步场将它的波特率调整到传送来的信号的波特率 在发送同步场之后 发送一字节的信息识别符 其中0 3位表示信息类别 4 5位表示信息长度 7 8位是奇偶校验 信息识别符表示的是信息的内容 而不是信息的目的地址 这样定义可使多个节点收到同样的信息 并且数据能够以多种方式交换 从任务通过该字节判断数据是否与自己有关 并确定自己如何处理该数据 响应信息是由从任务发出的 由2个 4个或8个字节长度的数据和1个字节的和校验构成 和校验表示数据帧结束 它是通过计算数据的全部字节而得到的 不包括识别字节及同步场 应用在L319 L320 L322上的LIN总线技术 LIN总线包括K BUS 应用于车身电器控制 传输速度9 6K I BUS 应用于车身电器控制 传输速度9 6K M BUS 应用于车身电器控制 传输速度9 6K TD6CANBUS Powertrain Brakes Suspension IPK AirSuspension KBusIBus ABS AutoboxECU ECM DS2BUS SteerAngleSensor TransferBox KBus IPK AirSuspension KBusIBus ABS AutoboxECU ECM DS2BUS SteerAngleSensor TransferBox V8CANBUS Powertrain Brakes Suspension KBus KBUS BodyElectrics IPK SRSDCU IBusCANBus FBH SteeringColumn ATC Comfort AirSuspension PBus MBus DS2BUS SeatECU TPM tyres EWS3 immob HeadlampLevelling RainSensor BCU C0253 CANBus PBUS Periphery Perimeter SunRoof KBus L H FDoorModule R H FDoorModule BCU C0336 C0322 IBUS InformationSystems PDC Phone MID Radio MFD VideoModule VoiceRecog LCM DSP Amp RadioCassette KBusCANBus DS2BUS IPK AnalogueClock RotaryCoupler CDAutoChanger Sat Nav C2066 C2072 C0981 MBUS Motor Blend Face RearFace Feet KBus RamAir AirDistribution ComfortSystem StandardSystem M Recirc MotorHardWired AirCon AirCon Screen Face KBus M DiagnosticBUSDS2 WP K Line WPY AirSuspension A B S TransferBox IBus SteerAngleSensor LeftXenonECU RightXenonECU DiagnosticConnector J1962 Pin8 DS2Line Pin7 KLine Engine C0162 Auto IPK KBus CANBus Pin9 Pin16 Pin1 Pin4 Pin5 30 15 CAN总线 CAN是CONTROLLERAREANETWORK 控制单元区域网络 的缩写 这就意味着将各个控制单元之间网络化并可进行数据交流 这又是计算机网络系统在现代汽车上的应用 利用CAN数据总线将各个控制单元连接起来 形成了车载网络系统 CAN数据总线 CAN数据总线是一种各控制单元间的数据传输形式 它将各个控制单元形成一个整体 所有信息都沿两条线路传输 与所参与的控制单元数及所涉及的信息量的大小无关 这样就解决了随着新增信息量的加大 线路及控制单元上的插头的数目也增加的问题 并且每条信息需要不同线路的问题也得以解决 1 如果数据扩展以增加新的信息 只需升级软件即可 2 控制单元对所传输的信息进行实时监测 监测到故障后存储故障码 3 使用小型控制单元及小型控制单元插孔可节省空间 4 使传感器信号线减至最少 控制单元间可做到高速数据传输 5 CAN数据总线符合国家标准 因此可应用不同型号控制单元间的数据传输 CAN数据总线的组成与结构 CAN数据总线由一个控制器 一个收发器 两个数据传输终端以及两条数据传输线组成 除了数据传输线 其他元件都置于控制单元内部 1 CAN控制器CAN控制器是接收控制单元中的微电脑传来的数据 对这些数据进行处理并将其传往CAN收发器 同样 CAN控制器也接收由CAN收发器传来的数据 对这些数据进行处理并将其传往控制单元中的微电脑 2 CAN收发器它将CAN控制器传来的数据转化为电信号将其送入数据传输线 它也为CAN控制器接收和转发数据 3 数据传输终端它是一个电阻器 它防止数据在线端被反射 以回声的形式返回 这会影响数据的传输 4 数据传输线它是双向的 对数据进行传输 两条线分别被称为CAN高线和CAN低线 数据传输线为了防止外界电磁波的干扰和向外辐射 CAN总线采用两条线缠绕在一起 CAN数据总线的组成与结构 数据传输线这两条线的电位相反 如果一条是5V 另一条就是0V 始终保持电压总和为一常数 通过这种办法 CAN数据总线得到了保护而免受外界的电磁场干扰 同时CAN数据总线向外辐射也保特中性 即无辐射 CAN数据总线的传输原理与过程CAN数据总线的数据传输原理在很大程度上类似电话会议的方式 一个用户1控制单元1向网络中 说出 数据 而其他用户 收听 到这些数据 一些控制单元认为这些数据对它有用 它就接收并且应用这些数据 而其他控制单元也许不会理会这些数据 故数据总线里的数据并没有指定的接收者 而是被所有的控制单元接收及计算 CAN数据的具体传输过程 1 提供数据控制单元向CAN控制器提供数据用于传输 2 发出数据CAN收发器从CAN控制器处接收数据 将其转化为电信号发出 这些数据以数据列的形式进行传输 数据列是由一长串二进制 高电平与低电平 数字组成 像0110100100111011 3 接收数据所有与CAN数据总线一起构成网络的控制单元成为接收器 4 检验数据控制单元对接收到的数据进行检测 看是否是其功能所需 5 认可数据如果所接收的数据是重要的 它将被认可及处理 反之将其忽略 数据格式 数据列包括开始区 状态区 检验区 数据区 安全区 确认区 结束区 1 开始区标志数据列的开始 2 状态区确认数据列的优先级别 如果两个控制单元想在同时发出其数据列 优先级较高的数据列先传输 控制单元的程序设置好的 像CAN驱动装置数据总线系统优先级依次为ABS EDL控制单元 发动机控制单元 自动变速器控制单元 数据格式 3 检验区显示数据区中包含的数据数目 该区可以让接收者检验其是否收到传输来的全部信息 4 数据区传给其他控制单元的信息 其大小由总线的宽度决定 5 安全区检验传输错误 6 确认区接收者发给发送者的信号 用来告知已正确的收到数据列 若有错误被检验到 则接收者迅速通知发送者 这样发送者将再次发出该数据列 7 结束区标志数据列的结束 这是显示错误以得到重新发送的最后可能区域 MOST光纤通讯 MOST MediaOrientedSystemTransport媒体导向系统传输 用简单的词说 它就是塑料 聚合体 光纤环 MOST光纤通讯 用MOST光纤进行通讯有什么好处 简化了插头减少了线束 当然也减少了车重快速传递数据可以往系统增加 减少设备 最多可支持64个设备基于 0 和 1 提供高质量的声音效果 未来还可用于影像重现 Page4 1 免受干扰 Page4 1 MOST的协作关系 A 伙伴 创始人 OasisSiliconSystemsDaimlerChryslerAudiBMWHarmanBecker B 伙伴 汽车制造商 LandRoverJaguarVolvoAstonMartinFordPorscheHondaVWRenaultFiat C 伙伴零配件供应商 AlpineBoschBoseDensoLearMotorolaNokiaMitsubishiPioneerSonyTycoYazaki Page4 1to4 2 所有的伙伴之间都是一种协作关系 但是 A 伙伴始终控制着其它两个伙伴 技术的发展 录音 CD VHS录像带 DVD s 模拟电话 数字或视频电话 铜线 光纤 Page4 3 MOST光纤技术 MOST用的是TDMTDM TimeDivisionMultiplexing 时间分割多路系统 类比MOST能支持16通路的数据但是只能用15通路 另一通路用于系统控制单一的通路可以支持比如CD立体声播放MOST光纤非常有效 一条光纤可以允许同时15个CD播放器进行播放 Page4 3 数据通路 但是 通路不是只传递声音 用TDM技术可以不同的通路有效地结合在一起 这样系统就可以分配更多的任务 数据类型 声音 收音机和CDDVD 声频和视频游戏控制台 声频和视频电话 声音 图像和数据导航 声音 图片和数据 注 路虎不在MOST线上进行视频的传输 而是通过同轴线进行传输 未来的MOST有可能用于传输视频 Page4 3 光脉冲 数据传输 光的反射 OpticalFibre VariableGrades MOST数据类型 同步的或不同步的 MOST 同步的 MOST音频用的是什么类型 Page4 5 数据速度 Horsedrawncart Citroen2CV MorrisMinor TriumphSpitfire Rover3500S RangeRover Mustang Ferrari ThrustII SpaceShuttle Page4 6 F O T 光纤收发器 Page4 6 IHU MMM HLDF CDC SWS InstrumentPack RVC VC N A AUD RSE TVT DVD TMC SDARS Cradle Base PTI MOST光纤环 Page4 7 MOST模块 Page4 8 环控制 必须有一个单元是MOST的主结点 一个完整的系统可包含64个控制设备 数量的限制可以用MOST芯片的设计来达到 路虎最多只能9个控制设备 IHU PTI CDC RSE SDARS TVT HLDF TMC AUD 因车型不同而不同 功放还有不同的版本 注 不要认为所有设备都可以互换 光纤 与传统的铜线相比有以下好处 重量轻可以抵坑RF的干扰传输的数据量大 且快 Page4 9 结构 塑料光纤 POF 直径1毫米光纤的材料决定光纤的特性 并不是所有的光纤都是一样的 对光纤的注意事项 不要触摸未端 润滑脂污染 不要盖住光线 灰尘 不要将光纤靠近热源 光纤熔化温度为85 C 不要过度弯曲光纤 最大25毫米的弯曲直径 不要用激光笔 危险 不要挤压光纤 没有铜线 内部是空的 Page4 9 FOT插头 直接与模块的光纤相接 有的是通过遥控 光纤信号 光纤的信号在传输的过程中会有损失信号损失的原因 插头没插好光纤没推到位光纤损坏太多弯曲过度弯曲插头太多 Page4 11 序列号 连接到光纤上的每一个模块都有一个序列号没有经过设定的模块 光纤不认更换一个MOST模块需要用T4进行系统设定不能用替代法替代IHU 因为系统有保护功能 Page4 11 模块的连通性 通过IHU来唤醒MOST光纤遥控器开锁的信号通过I线传递到网关模块网关模块将转换好的信号通过MSCAN传到IHUIHU动作信息系统继电器一旦继电器工作 MOST开始发出光线每一个模块将被唤醒 将光传到下一个模块 直到形成一个闭环 Page4 12 MOST控制芯片和FOT Rx Tx 光脉冲进入 Rx Tx 芯片输入信号 Rx Tx 芯片输出信号 Rx Tx 光脉冲输出 Rx Tx 每一个模块都有自己的功能数据块 CDC举例 第几碟磁道位置时间重复 向IHU报告功能的数据块 光环中断 如果设定好的模块没被唤醒 且没有光传到下一个模块 光纤就不会形成闭环这样就成为 光环中断 系统将产生DTCDTC储存在IHU里可能有三种DTC sU200388 光环中断 带模块标识符U200331 光环中断 不带模块标识符 因此没有故障报告U200386 收到的信号太乱 没办法翻译 Page4 12 分成两半来进行诊断 MOST1号模块是IHU 也是主结点 从1 Tx到9 Rx中断产生的故障码为U200388 从9 Tx到1 Rx中断产生的故障码为U200331 和DTC一起的可能有模块标识符 标识符将告诉你最后一个模块的位置 IHU HLDF CDC SDARS PTI TVT RSE TMC AUD Tx Rx Tx Rx Page4 12to4 14 不是一个完成的闭环 但光纤没断 没有故障报告 IHU HLDF CDC SDARS PTI TVT RSE TMC AUD Tx Rx 光环没中断 但接收到混乱的信号 将产生的故障码为 U200386 01010101 10101010 Page4 12to4 14 IHU HLDF CDC SDARS PTI TVT RSE TMC AUD 出问题的地方 光纤损坏模块6 Tx输出失效模块7 Rx输入失效 Rx Tx 光环中断 Page4 12to4 14 IHU HLDF CDC SDARS PTI TVT RSE TMC AUD 0 0 1 1 1 1 2 2 1 3 3 1 4 4 1 5 5 1 6 6 1 7 7 1 8 IHU CCF 8 Connector 光纤的初始化 Page4 12to4 14 IHU HLDF CDC PTI TVT RSE TMC AUD 0 0 1 1 1 1 2 0 0 1 1 1 1 2 2 1 3 3 1 4 IHU CCF 7 Connector 光环中断 Page4 12to4 14 诊断 与T4相连的光纤检测器可以用来测试MOST光纤只要有一个模块的光纤中断 系统将停止工作光环中断 会有DTC来指示哪个模块的光纤中断 Page4 15to4 16 发现3车载网络 IC J1962 EAS SAS 地形反馈 RCM ACC EPB 后差速器锁 AFL ECM 加力箱 TCM ABS 高速CANYB YN IHU 中速CANYW YU o o o 驻车加热 TPM CJB PDC HEVAC J1962 IC 天窗 雨滴传感器 座椅记忆 CJB LINBus BBUS 电话 NAV TSD IHU AMP TMC TVTuner GVIF MOST RSE 电话 NAV SDARTuner TSD IHU AMP TMC TVTuner GVIF MOST NAS FBH PDC J1962 IC TPM CJB HEVAC 天窗 雨滴 座椅记忆 MOST 电话 IHU AMP TMC TVTuner RSE TSD 导航 EAS SAS 地形反馈 RCM ACC EPB 后差速器 AFS ECM 分动箱 TCM ABS LIN MSCAN HSCAN GVIF BBUS FBH PDC J1962 IC TPM CJB HEVAC IHU MSCAN FBH J1962 IC TPM CJB HEVAC IHU EAS SAS 地形反馈 RCM ACC EPB 后差速器 AFL ECM 分动箱 TCM ABS MSCAN HSCAN PDC FBH J1962 IC TPM CJB HEVAC 天窗 雨滴 座椅记忆 IHU EAS SAS 地形反馈 RCM ACC EPB 后差速器 AFS ECM 分动箱 TCM ABS MSCAN HSCAN LIN BBUS PDC FBH J1962 IC TPM CJB HEVAC 天窗 雨滴 座椅记忆 MOST 电话 IHU AMP TCM TVTuner RSE TSD EAS SAS 地形反馈 RCM ACC EPB 后差速器 AFS ECM 分动箱 TCM ABS MSCAN HSCAN LIN BBUS PDC FBH J1962 IC TPM CJB HEVAC 天窗 雨滴 座椅记忆 MOST 电话 IHU AMP TCM TVTuner RSE TSD 导航 EAS SAS 地形反馈 RCM ACC EPB 后差速器 AFS ECM 分动箱 TCM ABS MSCAN HSCAN GVIF LIN BBUS PDC L319J1962诊断插头 16 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1 MSCANYW YU HSCANYB YN 2 34V 2 33V 2 69V 2 65V 60 60 B 8EAT9防滑控制12RCM 运动版揽胜车载总线与网络 IC J1962 ASusp SAS DynamicResponse RCM EPB LockingRearDiff AFS ECM TransferBox TCM TerrainResponse ACC HSCANYB YN 仪表 J1962诊断接口 空气悬挂 转向角度传感器 动态反应控制 安全气囊模组 电子手刹 电子后差速器 随动转向大灯 发动机电脑 分动箱 变速箱电脑 地形反馈适应系统 自适应定速巡航 高速CAN网络黄黑线 黄棕线 IHU MSCANYW YU FuelBurningHeater CJB PDC ATCM J1962 IC TPM 音响控制单元 中速CAN网络黄白线 黄蓝线 烧油加热器 CJB 倒车雷达模组 空调模组 J1962诊断接口 仪表 胎压监测模组 Rain LightSensor Memorymodule Sunroof CJB BBUS LINbus 雨滴 光线传感器 座椅位置记忆模组 天窗 CJB 自带电源报警器 LIN网络 SDARS NAS TMC TSD AMP RSE Telephone MOST IHU TV SDARS NAS 交通讯息中心 触摸屏显示 功率放大器 后座娱乐系统 电话模组 MOST网络 音响控制单元 电视 FBH PDC J1962 IC TyreDeflation CJB ATCM Sunroof RainSensor MemorySeat MOST Phone IHU TMC TVTuner RSE TSD NAV EAS SAS TerrainResponse RCM EPB LockingRearDiff AFL ECM T Box TCM ABS LIN MSCAN HSCAN GVIF BBUS AMP 烧油加热器 倒车雷达 J1962诊断接口 仪表 胎压监测 CJB 空调电脑 天窗 雨滴传感器 座椅位置记忆 MOST 功放 音响控制单元 电视 后座娱乐 电话 触摸屏显示 卫星导航 空气悬挂 转向角度传感器 地形反馈适应系统 安全气囊电脑 电子手刹 电子后差速 随动转向大灯 发动机电脑 分动箱 变速箱电脑 ABS LIN 中速CAN 高速CAN GVIF 自带电源报警器 交通讯息中心 J1962DiagnosticConnector handout 16 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1 MSCANYW YU HSCANYB YN J1962诊断接口 16 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1 中速CAN网络黄白线 黄蓝线 高速CAN网络黄黑线 黄棕线 揽胜车载网络与总线 概述 DifferenttypesofdatabusareincorporatedintothewiringharnessesfortransmissionofcommandsandinformationbetweenECU s Busconfigurationinstalledonaparticularvehicledependsonthemodelandequipmentlevel ControllerAreaNetwork CAN bus Anetworkconnectedbetweenbrake powertrain steeringandsuspensionrelatedECU s Diagnosticbuses Twonetworksthat directlyandindirectly connectthediagnosticsockettoalloftheoftheECU sinstalledonthevehicle Ibus AnetworkconnectedbetweenECU softhe Information systems Kbus AnetworkconnectedbetweenECU softhe body systems Mbus AnetworkconnectedbetweentheEATECUandmotorsontheheaterassembly CANbus Diagnosticbus Ibus Kbus Mbus 概述 Pbus AnetworkconnectedbetweentheBCUand Peripheral ECU s ECUserialinterfacecircuitstransmitandreceivecommandsandinformationonbusesasdigitalmessages ECU sconnectedtothesamebususeacommonprotocolandbaudrateforthemessagestheytransmit ToenableECUmessagestobeexchangedfromdifferentbusnetworks theinstrumentpackprovidesacommunicationgateway Amicroprocessorintheinstrumentpackconvertsand orre transmitsmessagesbetweenbusnetworks CANbusisahighspeedbroadcastnetworkwheretheECU sautomaticallytransmitinformationonthebuseveryfewmicroseconds Otherbusesarelowspeednetworkswhicharemainlyeventdriven Pbus Instrumentpack 概述 AtwistedpairofwiresareusedfortheCANbusandsinglewiresareusedforalloftheotherbuses Buswirescanberepairedusingcrimpedconnections TheunwoundlengthofCANbuswiresmustnotexceed40mm 1 6in DataBustypes DiagnosticsocketisconnectedtoallECU sonbusnetworkseitherdirectly viadiagnosticbuses orindirectlyviatheinstrumentpack DiagnosticSocket Diagnosticsocketislocatedinapocketinthefascia nexttothedriver ssideApost NewRangeRoverSystemArchitecture IPK IBus DS2Bus E A S BCU KBus CANBus PBus KLine MBus E A T E C M A B S S ANG T X U M F D RADIO CLK ST NAV DSP PHONE L C M P D C V REC ROT C C D T V L H X R H X A T C R H O L H O SUN R H LEV SEATS S LOC F B H T P M RAIN EWS3 S R S Diag Socket BBUS 记忆控制模块 天窗控制模块 EPB 电子后差速器单元 发动机控制