汽车车载网络的教案.doc

清远职业技术学院教师授课教案2013 2014学年度第 二 学期授课科目： 汽车车载网络技术 授课教师： 罗 芳 授课起止时间： 第一周-第十八周 教师授课教案信息表授课教师信息姓名罗芳职称无授课老师所在教学单位汽车系授课课程信息总学时68理论课 34 学时；实验课 34 学时周学时4考核方式考试授课对象信息授课对象教学单位汽车系汽电专业授课对象班级12汽电1、2班教研室检查情况：教学单位检查情况：QZY-JWC-R022课 堂 教 学 教 案 No: 1授课教师课程课题课型授课班级授课周次、星期、节次授课日期罗芳汽车车载网络技术第一章 概述一体化12汽电1班1、三、3、42014.2.2512汽电2班1、三、1、22014.2.25教学目的和要求1、了解车载网络的历史背景2、掌握车载网络系统的功能和特点教学重点与难点重点：掌握车载网络系统的功能和特难点：掌握车载网络系统的功能和特教学方法、教具引导法、讲授法、练习法、多媒体课件、板书、汽车车载网络技术教材、相关实训器材授课提纲绪言：本课程以车载网络系统为研究对象以主流车载网络标准的内容及其应用为教学重点。学完本课程应达到以下基本：1、了解计算机网络与通信技术、现场总线技术的基础知识； 2、了解车载网络系统的概况、车载网络系统的分类基本结构特点；3、熟悉车载网络系统主流协议标准CAN LIN FlexRay、Byteflight、TTP/C、TTCAN MOST等的主要内容； 4 掌握车载网络系统的应用方案并能结合所学知识进行实例分析； 5 掌握车载CAN总线网络系统的信号、数据测试方法； 6 掌握车载CAN总线网络系统的软硬件设计与应用。一、车载网络的应用背景二、车载网络的发展历史1、CAN（Cantroller Area Network）概要：车身/动力与传动系统用LAN协议，最有可能成为世界标准的车用LAN协议通信速度：1Mbit/s推动单位：Robert Bosch公司（开发），ISO2、VAN(Vehicle Area Network)概要：车身系统控制用LAN协议，以法国为中心通信速度：1Mbit/s推动单位：ISO3、J1850概要：车身系统控制用LAN协议，以美国为中心通信速度：104Kbit/s 416Kbit/s推动单位：福特公司4、LIN(Local Interconnect Network)概要：车身系统控制用LAN协议，液压组件专用通信速度：20Kbit/s推动单位：IN协会5、IDBC(ITS Data Bus On CAN)概要：以CAN为基础的控制用LAN协议通信速度：250Kbit/s推动单位：IDM论坛6、TTP/C(Time Triggered Protocol by CAN)概要：重视安全、按用途分类的控制用LAN协议，时分多路复用（TDMA）通信速度：2Mbit/s 25Mbit/s推动单位：TIT计算机技术公司7、TTCAN(Time Triggered CAN)概要：重视安全、按用途分类的控制用LAN协议，时间同步的CAN通信速度：1Mbit/s推动单位：Robert Bosch公司，CiA8、Bytelight概要：重视安全、按用途分类的控制用LAN协议，通用时分多路复用（FTDMA）通信速度：10Mbit/s推动单位：BMW公司8、Bytelight概要：重视安全、按用途分类的控制用LAN协议，通用时分多路复用（FTDMA）通信速度：10Mbit/s推动单位：BMW公司三、课堂小结1、车载网络的应用背景2、车载网络系统的功能和结构QZY-JWC-R022课 堂 教 学 教 案 No: 2授课教师课程课题课型授课班级授课周次、星期、节次授课日期罗芳汽车车载网络技术第一章 概述一体化12汽电1班1、五、3、42014.2.2812汽电2班1、五、1、22014.2.28教学目的和要求1、掌握车载网络系统的功能和特点2、了解车载网络系统的发展前景3、了解网络技术在汽车上的应用教学重点与难点重点：掌握车载网络系统的功能和特难点：掌握车载网络系统的功能和特教学方法、教具引导法、讲授法、练习法、多媒体课件、板书、汽车车载网络技术教材、相关实训器材授课提纲一、车载网络系统的功能1.多路传输功能 2.“唤醒”和“休眠”功能3.失效保护功能 4.故障自诊断功能一、车载网络系统的特点1)由于用一根总线替代了多根导线，减少了导线的数量和线束的体积，简化了整车线束，线路成本和质量都有所下降。2)由于减少了线路和节点，信号传输的可靠性得以提高，并提高了整车电气线路的工作可靠性。3)改善了系统的灵活性，通过系统软件即可实现控制系统功能变化和系统升级。4)网络结构将各控制系统紧密连接，达到数据共享的目的，各控制系统的协调性可进一步提高。5)可为诊断提供通用的接口，利用多功能测试仪对数据进行测试与诊断，方便了维修人员对电子系统的维护和故障检修。二、车载网络在汽车上的应用1.动力与传动系统图1-3车载网络的应用等级1.动力与传动系统动力与传动系统利用网络将发动机舱内的电控单元连接起来，实现诸如车辆行驶、停车及转弯等功能，采用高速网络。动力与传动系统电控单元的固定位置比较集中，节点数量也有限制。2.安全系统SRS根据各种传感器信息进行工作，因此使用的节点数较多。对此要求系统成本低、通信速度快，且通信可靠性高。3.车身系统与动力与传动系统相比，车上各处都配置有车身系统的部件。因此，线束变长，易受到干扰。应尽量降低通信速度，以提高抗干扰能力。在车身系统中，与性能(通信速度)相比，更注重于成本，目前常采用直连总线及辅助总线。4.信息(娱乐)系统图1-4车载网络平台三、车载网络的发展趋势1. D2B Optical光纤网络2B Optical是一种光纤通信系统，使用者可以将娱乐及信息产品与中央控制系统整合，不会与中央控制系统相互抵触。D2B光纤网络采用光纤以光波传输数据，数据按次序在光纤网络中传输。主要用于收音机、卫星导航、CD、音频放大器、移动电话和道路交通导航系统等。2. Command网络Command网络是一种独立的网络，用于连接交通状况记录模块与电视(TV)频道译码模块，资料由中央通信电控单元播放TV并结合卫星导航、地图系统，指示驾驶员如何避开交通拥塞道路。3. CellPort Labs移动电话网络移动电话与D2B光纤永久连接，当移动电话使用TMCGSM与交通信息中心连接时，移动电话通过移动电话网络与交通状况记录模块传递信息，进行导航指示，与汽车使用共同的接口，行车时也可同时打电话。4. USB英特尔与微软大力推动个人计算机的外围设备(如数码相机、打印机、磁盘等)，配上USB万用插接器，便可即插即用。高速光纤传输是影音通信协议IEEE 1394的发展趋势。5. OSEK开放式标准化系统开放式标准化系统兼容于车内的电子产品接口，将实时的操作系统、软件接口及管理网络与通信功能规范化，在戴姆勒-克莱斯勒与IBM的协议下，该系统已成为车上的基本操作系统。QZY-JWC-R022课 堂 教 学 教 案 No: 3授课教师课程课题课型授课班级授课周次、星期、节次授课日期罗芳汽车车载网络技术第二章 车载网络的基础知识一体化12汽电1班2、三、3、42014.3.512汽电2班2、三、1、22014.3.5教学目的和要求1、掌握现场总线的概念2、掌握车载网络结构和组成教学重点与难点重点：掌握车载网络结构和组成难点：掌握车载网络结构和组成教学方法、教具引导法、讲授法、练习法、多媒体课件、板书、汽车车载网络技术教材、相关实训器材授课提纲一、现场总线1、功用总线即传输信息的公共通道，现场总线(Field Bus)是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。现场总线技术是一种全数字化、全分散式、可互操作和开放式互联网络的新一代控制技术，是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成。2、特点1）总线式结构 2）彻底的分散控制 3）开放性、互操作性和互换性4）多种传输介质和拓扑结构 5）可靠性高6）综合功能二、总线式结构三、彻底的分散控制3.开放性、互操作性和互换性现场总线采用统一的协议标准，是开放式的互联网络。不同厂家的产品可以方便地接入同一网络，在同一控制系统中进行互操作；不同厂家性能类似的设备可实现相互代替，简化了系统集成。4.多种传输介质和拓扑结构由于采用数字通信方式，因此可用多种介质进行通信。根据控制系统中节点的空间分布情况，可应用多种网络拓扑结构。三、现场总线的几种常见类型1.基金会现场总线(FF) 2.过程现场总线(Profibus)3.局部操作网络(LonWorks) 4.控制器局域网(CAN)5.设备网(DeviceNet) 6.控制网(ControlNet)2.过程现场总线(Profibus)Profibus有3种类型，即分散化的外围设备Profibus-DP、现场总线报文规范Profibus-FMS、过程自动化Profibus-PA。3.局部操作网络(LonWorks)采用ISOOSI参考模型的全部7层协议和面向对象的设计方法，通过网络变量将网络通信设计简化为参数设置，其最大传输速率为1.5Mbits，传输距离为2700m，传输介质为双绞线、光纤、同轴电缆、射频、红外线和电源线等，可支持总线供电和本质安全。4.控制器局域网(CAN)CAN用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。CAN结构模型取ISOOSI参考模型的第1、2、7层协议，即物理层、数据链路层和应用层。三、课堂小结1、现场总线的种类2、车载网络系统的结构和组成QZY-JWC-R022课 堂 教 学 教 案 No: 4授课教师课程课题课型授课班级授课周次、星期、节次授课日期罗芳汽车车载网络技术第二章 车载网络的基础知识一体化12汽电1班2、五、3、42014.3.712汽电2班2、五、1、22014.3.7教学目的和要求1、了解车载网络系统的基本术语2、掌握车载网络的参考模型3、掌握车载网络的通信协议标准教学重点与难点重点：掌握车载网络的通信协议标准难点：掌握车载网络的通信协议标准教学方法、教具引导法、讲授法、练习法、多媒体课件、板书、汽车车载网络技术教材、相关实训器材授课提纲一、车载网络系统的常用的基本术语1.数据总线2.网络3.网络拓扑结构4.网络互联5.数据传输6.链路(数据传输介质)7.报文及帧8.通信协议9.传输仲裁10.架构11.模块节点12.集线器13.分总线14.主总线15.终端电路二、汽车网络参考模型表1开放系统互联参考模型三、通信协议标准1.通信协议(1)通信接口与实体(2)协议的含义(3)协议的三要素(4)协议内容(5)协议功能(6)协议类别(7)常用通信协议2.车载网络协议标准(1)A类总线协议标准(2)B类总线协议标准(3)C类总线协议标准(4)D类总线协议标准四、汽车对通信网络的要求连接