1_描述汽车网络的分类与基本特征

10CC5,主编,1.描述汽车网络的分类与基本特征。2.完成汽车CAN总线系统的维修与检测。3.分析汽车CAN控制器与收发器芯片的基本原理与功能。4.完成汽车CAN总线系统智能节点的设计。1.汽车上为何采用车载网络技术？2.汽车车载网络包含哪些类型？7.1汽车车载网络系统的组成和基本原理7.2CAN总线7.3CAN总线的维修与检测7.4新数据总线系统,1.描述汽车网络的分类与基本特征。,2.完成汽车CAN总线系统的维修与检测。,3.分析汽车CAN控制器与收发器芯片的基本原理与功能。,4.完成汽车CAN总线系统智能节点的设计。,1.汽车上为何采用车载网络技术？,2.汽车车载网络包含哪些类型？,7.1汽车车载网络系统的组成和基本原理,7.1.1汽车网络技术概述7.1.2汽车单片机局域网的基本概念7.1.3汽车网络参考模型,7.1.1汽车网络技术概述,1.汽车网络技术的发展历史2.汽车网络技术的作用3.汽车网络的拓扑结构4.汽车网络的类型5.汽车网络技术的发展趋势,1.汽车网络技术的发展历史,2.汽车网络技术的作用,(1)提高控制系统的可靠性采用网络技术后，解决了汽车内部存在的集中控制与分散控制的矛盾。(2)网络组成灵活方便可针对不同需要进行组合无需对整车进行重新设计。(3)降低生产成本可以最大程度实现硬件和软件等资源的共享，节省传感器、线束及连接器，减少工作量。(4)扩充功能方便在不增加硬件的条件下，修改软件即可开发新功能、新的子系统。,(1)提高控制系统的可靠性采用网络技术后，解决了汽车内部存在的集中控制与分散控制的矛盾。,(2)网络组成灵活方便可针对不同需要进行组合无需对整车进行重新设计。,(3)降低生产成本可以最大程度实现硬件和软件等资源的共享，节省传感器、线束及连接器，减少工作量。,(4)扩充功能方便在不增加硬件的条件下，修改软件即可开发新功能、新的子系统。,3.汽车网络的拓扑结构,(1)星形拓扑星形拓扑中，每个站点通过点点连接到中央节点，任何两站之间的通信都通过中央节点进行。(2)总线型拓扑总线型拓扑采用单一信道作为传输介质，所有站点通过相应硬件接口接至这个公共信道(总线)上，任何一个站点发送的信息，所有其他站都能接收。(3)环形拓扑在环形拓扑中，站点和连接站点的点点链路组成一个闭合环路，每个站点从一条链路上接收数据，然后以同样的速率从另一条链路发送出去。,3.汽车网络的拓扑结构,图7-1网络的拓扑结构a)星形b)总线型c)环形,(1)星形拓扑星形拓扑中，每个站点通过点点连接到中央节点，任何两站之间的通信都通过中央节点进行。,(2)总线型拓扑总线型拓扑采用单一信道作为传输介质，所有站点通过相应硬件接口接至这个公共信道(总线)上，任何一个站点发送的信息，所有其他站都能接收。,(3)环形拓扑在环形拓扑中，站点和连接站点的点点链路组成一个闭合环路，每个站点从一条链路上接收数据，然后以同样的速率从另一条链路发送出去。,4.汽车网络的类型,表7-1SAE的汽车网络分类,5.汽车网络技术的发展趋势,(1)在汽车中应用迅速普及短短几年内，汽车网络技术的发展速度惊人，仅以上海大众的三款引进车型为例，作为中档车的PassatB5采用了CAN总线控制技术，如今作为经济型轿车推出的Polo也已全面采用网络控制技术，Touran汽车在这方面表现更为突出，Touran汽车车载局域网(LAN)的构成如图7-2所示。(2)高速、实时、容错的网络控制技术线控概念(x-by-wire)是一种新的汽车工程概念，目前已有使用线控系统的概念车出现。(3)多媒体、高带宽的网络未来汽车网络同时将是一个多媒体、高带宽的网络。,5.汽车网络技术的发展趋势,(4)丰富的软件设计未来汽车将成为软件产品，此断言可能是一种幻想，因为现在无法想象除了机械之外，还有什么能使汽车运动、关闭车窗和天窗、打开气门或电动机。(5)统一网络协议目前在汽车行业中存在许多网络通信协议，由于缺乏全世界统一的标准，实际上提高了汽车的制造成本。,(1)在汽车中应用迅速普及短短几年内，汽车网络技术的发展速度惊人，仅以上海大众的三款引进车型为例，作为中档车的PassatB5采用了CAN总线控制技术，如今作为经济型轿车推出的Polo也已全面采用网络控制技术，Touran汽车在这方面表现更为突出，Touran汽车车载局域网(LAN)的构成如图7-2所示。,图7-2Touran汽车车载局域网(LAN)的构成,(2)高速、实时、容错的网络控制技术线控概念(x-by-wire)是一种新的汽车工程概念，目前已有使用线控系统的概念车出现。,(3)多媒体、高带宽的网络未来汽车网络同时将是一个多媒体、高带宽的网络。,(4)丰富的软件设计未来汽车将成为软件产品，此断言可能是一种幻想，因为现在无法想象除了机械之外，还有什么能使汽车运动、关闭车窗和天窗、打开气门或电动机。,(5)统一网络协议目前在汽车行业中存在许多网络通信协议，由于缺乏全世界统一的标准，实际上提高了汽车的制造成本。,7.1.2汽车单片机局域网的基本概念,1.多路传输2.模块/节点3.数据总线4.网络5.通信协议6.总线速度7.总线介质访问控制方式,1.多路传输,1)分时多路传输又叫时分多路复用(TDM，TimeDivisionMultiplexing)，是多路复用技术的一种，是用时间分割信道的方法，使每个控制系统独占信道时隙而共享总线的频率资源。2)频分多路复用(FDM，FrequentlyDivisionMultiplexing)，频分多路复用是用频率分割信道的方法，使每个控制系统独占信道频道而共享总线的时间资源。3)码分多路复用(CDMA，CodeDivisionMultipleAccess)，码分多路复用是分配给每个控制系统不同的扩频编码以区分不同的信号，就可以同时使用同一频率进行通信。4)波分多路复用(WDM，WavelengthDivisionMultiplexing)，在全光纤通信中采用。,1)分时多路传输又叫时分多路复用(TDM，TimeDivisionMultiplexing)，是多路复用技术的一种，是用时间分割信道的方法，使每个控制系统独占信道时隙而共享总线的频率资源。,2)频分多路复用(FDM，FrequentlyDivisionMultiplexing)，频分多路复用是用频率分割信道的方法，使每个控制系统独占信道频道而共享总线的时间资源。,3)码分多路复用(CDMA，CodeDivisionMultipleAccess)，码分多路复用是分配给每个控制系统不同的扩频编码以区分不同的信号，就可以同时使用同一频率进行通信。,4)波分多路复用(WDM，WavelengthDivisionMultiplexing)，在全光纤通信中采用。,图7-3常规线路和多路传输线路的对比,2.模块/节点,3.数据总线,4.网络,图7-4汽车电子网络体系结构示意图,5.通信协议,(1)协议的三要素(2)协议的功能,(1)协议的三要素,1)语法：确定通信双方之间“如何讲”，即通信信息帧的格式。2)语义：确定通信双方之间“讲什么”，即通信信息帧的数据和控制信息。3)定时规则：确定事件传输的顺序以及速度匹配。,1)语法：确定通信双方之间“如何讲”，即通信信息帧的格式。,2)语义：确定通信双方之间“讲什么”，即通信信息帧的数据和控制信息。,3)定时规则：确定事件传输的顺序以及速度匹配。,(2)协议的功能,1)差错监测和纠正：面向通信传输的协议常使用“应答重发”和通信校验进行差错的检测和纠正工作。2)分块和重装：为符合协议的格式要求，需要对数据进行加工处理。3)排序：对发送的数据进行编号以标识它们的顺序，通过排序，可以达到按序传递、信息流控制和差错控制等目的。4)流量控制：通过限制发送的数据量或速率，以防止在信道中出现堵塞现象。,1)差错监测和纠正：面向通信传输的协议常使用“应答重发”和通信校验进行差错的检测和纠正工作。,2)分块和重装：为符合协议的格式要求，需要对数据进行加工处理。,3)排序：对发送的数据进行编号以标识它们的顺序，通过排序，可以达到按序传递、信息流控制和差错控制等目的。,4)流量控制：通过限制发送的数据量或速率，以防止在信道中出现堵塞现象。,6.总线速度,7.总线介质访问控制方式,7.1.3汽车网络参考模型,1.OSI参考模型2.汽车网络参考模型3.汽车网络参考模型各层的功能,1.OSI参考模型,图7-5OSI的七层体系结构,1.OSI参考模型,表7-2OSI开放系统互联模型,2.汽车网络参考模型,图7-6汽车局域网的参考模型,3.汽车网络参考模型各层的功能,(1)物理层直接与物理信道相连,起到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用。(2)数据链路层在物理线路上，由于噪声干扰、信号衰减等多种原因，数据传输过程中常常出现差错，而物理层只负责透明地传输无结构的原始比特流，不可能进行任何差错控制。(3)应用层应用层协议是基于低层协议的上层协议，目前主流的协议有用于轿车的OSEK和用于大客车和载货车的SAEJ1939，另外，还有一些大的汽车制造商制定自己的应用层协议。,(1)物理层直接与物理信道相连,起到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用。,1)通信接口与传输媒体的物理特性：物理层协议主要规定了计算机或终端DTE与通信设备DCE之间的接口标准，包括接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。2)物理层的数据交换单元为二进制比特：对数据链路层的数据进行调制或编码，成为传输信号(模拟、数字或光信号)。3)比特的同步：时钟的同步,如异步/同步传输。4)线路的连接：点点(专用链路)，多点(共享一条链路)。5)物理拓扑结构：星型，环型，网状。6)传输方式：单工，半双工，全双工。,1)通信接口与传输媒体的物理特性：物理层协议主要规定了计算机或终端DTE与通信设备DCE之间的接口标准，包括接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。,2)物理层的数据交换单元为二进制比特：对数据链路层的数据进行调制或编码，成为传输信号(模拟、数字或光信号)。,3)比特的同步：时钟的同步,如异步/同步传输。,4)线路的连接：点点(专用链路)，多点(共享一条链路)。,5)物理拓扑结构：星型，环型，网状。,6)传输方式：单工，半双工，全双工。,图7-7双绞线的结构,6)传输方式：单工，半双工，全双工。,图7-8单芯光缆,6)传输方式：单工，半双工，全双工。,图7-9光纤传输系统,(2)数据链路层在物理线路上，由于噪声干扰、信号衰减等多种原因，数据传输过程中常常出现差错，而物理层只负责透明地传输无结构的原始比特流，不可能进行任何差错控制。,(3)应用层应用层协议是基于低层协议的上层协议，目前主流的协议有用于轿车的OSEK和用于大客车和载货车的SAEJ1939，另外，还有一些大的汽车制造商制定自己的应用层协议。,7.2CAN总线,7.2.1CAN-BUS概述7.2.2CAN总线的特点7.2.3CAN协议7.2.4CAN控制器局域网7.2.5CAN芯片,7.2.1CAN-BUS概述,1.CAN-BUS的由来2.CAN-BUS系统组成3.CAN-BUS应用实例,1.CAN-BUS的由来,图7-10汽车数据传送方式a)传统方式数据传送示意图b)CAN数据总线数据传送示意图,1.CAN-BUS的由来,图7-11CAN-BUS数据传送实物简图,2.CAN-BUS系统组成,(1)CAN控制器接受在控制单元中的微处理器中的数据。(2)CAN收发器安装在控制器内部，同时兼具接受和发送的功能，将控制器传来的数据化为电信号并将其送入数据传输线。(3)数据传输终端数据传输终端是一个电阻，防止数据在线端被反射，以回声的形式返回，影响数据的传输。(4)数据传输线双向数据线，由高低双绞线组成，分为CAN高线(CAN-HIGH)和CAN低线(CAN-LOW)。(5)网关把不同速度的网络连接起来，实现数据传输。(6)诊断总线诊断总线用于诊断仪器和相应控制单元之间的信息交换(图7-14)，它被用来代替原来的K线或者L线的功能(废气处理控制器除外)。,2.CAN-BUS系统组成,图7-12CAN-BUS系统组成,(1)CAN控制器接受在控制单元中的微处理器中的数据。,(2)CAN收发器安装在控制器内部，同时兼具接受和发送的功能，将控制器传来的数据化为电信号并将其送入数据传输线。,(3)数据传输终端数据传输终端是一个电阻，防止数据在线端被反射，以回声的形式返回，影响数据的传输。,(4)数据传输线双向数据线，由高低双绞线组成，分为CAN高线(CAN-HIGH)和CAN低线(CAN-LOW)。,图7-13双绞线的结构,(5)网关把不同速度的网络连接起来，实现数据传输。,图7-14诊断总线的结构,(6)诊断总线诊断总线用于诊断仪器和相应控制单元之间的信息交换(图7-14)，它被用来代替原来的K线或者L线的功能(废气处理控制器除外)。,图7-15途安控制单元位置图,3.CAN-BUS应用实例,图7-16CAN控制区域图,7.2.2CAN总线的特点,1)CAN是到目前为止唯一具有国际标准且成本较低的现场总线。2)CAN为多主方式工作。3)在报文标识符上，CAN上的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，优先级高的数据最多可在134s内得到传输。4)CAN采用非破坏总线仲裁技术。5)CAN节点只需通过报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据。6)CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kbit/s以下)；通信速率最高可达(此时通信距离最长为40m)。,7.2.2CAN总线的特点,7)CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个。8)报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，使数据的出错率降低。9)CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，具有极好的检错效果。10)CAN的通信介质可选择双绞线、同轴电缆或光纤。11)CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出的功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。,1)CAN是到目前为止唯一具有国际标准且成本较低的现场总线。,2)CAN为多主方式工作。,3)在报文标识符上，CAN上的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，优先级高的数据最多可在134s内得到传输。,4)CAN采用非破坏总线仲裁技术。,5)CAN节点只需通过报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据。,6)CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kbit/s以下)；通信速率最高可达(此时通信距离最长为40m)。,7)CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个。,8)报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，使数据的出错率降低。,9)CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，具有极好的检错效果。,10)CAN的通信介质可选择双绞线、同轴电缆或光纤。,11)CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出的功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。,表7-3ISO标准对电平值的定义,表7-4CAN总线任意两个节点间的最大通信距离,7.2.3CAN协议,1.CAN的分层结构2.报文传送和帧结构3.CAN协议的特点,1.CAN的分层结构,图7-17CAN的分层结构和功能,2.报文传送和帧结构,(1)数据帧数据帧由7个不同的位场组成，即帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束。(2)远程帧激活为数据接收器的站可以借助于传送一个远程帧初始化各自源节点数据的发送。(3)错误帧错误帧由两个不同场组成，第一个场由来自各帧的错误标志叠加得到，后随的第二个场是错误界定符。(4)过载帧过载帧包括两个位场：超载标志和过载界定符。(5)帧间空间数据帧和远程帧同前面的帧相同，不管是何种帧均以称之为帧间空间的位场分开。,2.报文传送和帧结构,表7-5位填充方法,(1)数据帧数据帧由7个不同的位场组成，即帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束。,(2)远程帧激活为数据接收器的站可以借助于传送一个远程帧初始化各自源节点数据的发送。,(3)错误帧错误帧由两个不同场组成，第一个场由来自各帧的错误标志叠加得到，后随的第二个场是错误界定符。,(4)过载帧过载帧包括两个位场：超载标志和过载界定符。,(5)帧间空间数据帧和远程帧同前面的帧相同，不管是何种帧均以称之为帧间空间的位场分开。,3.CAN协议的特点,(1)具有错误检测、通告和还原功能(2)具有错误界定与处理功能,(1)具有错误检测、通告和还原功能,1)所有节点都可以检测错误(错误检测功能)；当检测出错误时，该节点立即向其他节点发送出错的通知(错误通告功能)；当发送信息的节点检测出错误时，其发送状态将被强制结束。2)CAN协议的媒体访问控制层MAC(mediaaccesscontrol)具有检测总线、填充规则校验、帧校验、CRC(Cyclicredundancycheck)循环冗余校验和应答检测等错误检测功能，可保证数据出错率极低。,1)所有节点都可以检测错误(错误检测功能)；当检测出错误时，该节点立即向其他节点发送出错的通知(错误通告功能)；当发送信息的节点检测出错误时，其发送状态将被强制结束。,2)CAN协议的媒体访问控制层MAC(mediaaccesscontrol)具有检测总线、填充规则校验、帧校验、CRC(Cyclicredundancycheck)循环冗余校验和应答检测等错误检测功能，可保证数据出错率极低。,(2)具有错误界定与处理功能,1)CAN总线出现的错误分为：总线上的数据临时产生的错误(外部干扰引起)与总线上的数据连续产生的错误(节点内部错误，驱动产生故障以及总线断线、搭铁等引起的故障)。2)CAN控制器内部设有出错计数器，根据出错是本地的还是全局的，计数器决定加1还是加8。3)出错计数器的计数方式能够确保单个故障节点不会阻塞整个CAN网络。,1)CAN总线出现的错误分为：总线上的数据临时产生的错误(外部干扰引起)与总线上的数据连续产生的错误(节点内部错误，驱动产生故障以及总线断线、搭铁等引起的故障)。,2)CAN控制器内部设有出错计数器，根据出错是本地的还是全局的，计数器决定加1还是加8。,3)出错计数器的计数方式能够确保单个故障节点不会阻塞整个CAN网络。,7.2.4CAN控制器局域网,1.控制器局域网的连接2.控制器局域网通信速率的设定,1.控制器局域网的连接,1)CAN总线与CPU之间的接口电路通常包括CAN控制器和CAN收发器(图7-18)。2)动力与传动系统的控制器采用C类高速CAN总线连接，传输速度可达500kbit/s，以实现高速实时控制。3)车身控制系统的控制器采用低数据传输速率的B类CAN网络连接，传输速度可达125kbit/s。4)各电控单元之间依据CAN通信协议互相通信，从而完成各种数据的交换。,1.控制器局域网的连接,5)在汽车内部网络中，CAN总线是由2根线CAN-H(CANHigh或CAN+)CAN-L(CANLow或CAN-)构成，在一些高档轿车的控制器局域网中设有第3条CAN总线，用于卫星导航和智能通信系统。CAN控制器根据2根总线的电位差(由于每根总线受到的外来干扰是相同的，故其差值不受影响，这种总线有很强的抗干扰能力)来判定总线的电平。总线电平分为显性电平与隐性电平。CAN-BUS的收发器如图7-20所示，使用一个电路进行控制，这样也就是说控制单元在某一时间段只能进行发送或接受一项功能。,1.控制器局域网的连接,任何开关闭合，总线上的电压为0V，只要任何一个控制器激活，则总线激活的总线称为显性电平。所有开关断开，总线上的电压为5V，所有控制器关闭，总线处于未激活状态，未激活的总线电平称为隐性电平。与总线相连的所有节点都可以发送信息，发送信息的节点通过改变所连总线的电平就可将信息发送到接收节点。在两个节点同时发送信息的情况下，具有优先最高信息的节点获得发送权，其他节点转为信息接收状态。,1)CAN总线与CPU之间的接口电路通常包括CAN控制器和CAN收发器(图7-18)。,图7-18CAN总线与CPU之间的接口电路,2)动力与传动系统的控制器采用C类高速CAN总线连接，传输速度可达500kbit/s，以实现高速实时控制。,3)车身控制系统的控制器采用低数据传输速率的B类CAN网络连接，传输速度可达125kbit/s。,4)各电控单元之间依据CAN通信协议互相通信，从而完成各种数据的交换。,5)在汽车内部网络中，CAN总线是由2根线CAN-H(CANHigh或CAN+)CAN-L(CANLow或CAN-)构成，在一些高档轿车的控制器局域网中设有第3条CAN总线，用于卫星导航和智能通信系统。,CAN控制器根据2根总线的电位差(由于每根总线受到的外来干扰是相同的，故其差值不受影响，这种总线有很强的抗干扰能力)来判定总线的电平。,总线电平分为显性电平与隐性电平。,图7-19显性与隐性状态,CAN-BUS的收发器如图7-20所示，使用一个电路进行控制，这样也就是说控制单元在某一时间段只能进行发送或接受一项功能。,图7-20CAN-BUS收发器,任何开关闭合，总线上的电压为0V，只要任何一个控制器激活，则总线激活的总线称为显性电平。,所有开关断开，总线上的电压为5V，所有控制器关闭，总线处于未激活状态，未激活的总线电平称为隐性电平。,与总线相连的所有节点都可以发送信息，发送信息的节点通过改变所连总线的电平就可将信息发送到接收节点。在两个节点同时发送信息的情况下，具有优先最高信息的节点获得发送权，其他节点转为信息接收状态。,2.控制器局域网通信速率的设定,(1)汽车动力与传动系统通信速率的设定汽车动力与传动系统的控制器包括发动机电子控制系统(EEC)、电子控制自动变速器(ECT)、防抱死制动系统(ABS)、电子调节悬架系统(EMS)、车轮防滑转控制系统(ASR)、电子控制制动力分配系统(EBD)、电子控制制动辅助系统(EBA)、动态稳定控制系统(DSC)和巡航控制系统(CCS)等。(2)汽车车身控制系统通信速率的设定汽车车身控制系统包括座椅安装位置调节系统(SPC)、中央门锁控制系统(CLC)、自动空调系统(ACS)和天窗控制系统(TWC)等，这些系统一般以低速率进行通信，可选用B类总线。,2.控制器局域网通信速率的设定,(3)CAN总线用于汽车车身控制系统的连接连接时，一般采用容错式总线，即总线内置容错功能。,(1)汽车动力与传动系统通信速率的设定汽车动力与传动系统的控制器包括发动机电子控制系统(EEC)、电子控制自动变速器(ECT)、防抱死制动系统(ABS)、电子调节悬架系统(EMS)、车轮防滑转控制系统(ASR)、电子控制制动力分配系统(EBD)、电子控制制动辅助系统(EBA)、动态稳定控制系统(DSC)和巡航控制系统(CCS)等。,(2)汽车车身控制系统通信速率的设定汽车车身控制系统包括座椅安装位置调节系统(SPC)、中央门锁控制系统(CLC)、自动空调系统(ACS)和天窗控制系统(TWC)等，这些系统一般以低速率进行通信，可选用B类总线。,(3)CAN总线用于汽车车身控制系统的连接连接时，一般采用容错式总线，即总线内置容错功能。,7.2.5CAN芯片,1.CAN控制器SJA10002.CAN总线驱动器TJA1050,1.CAN控制器SJA1000,(1)SJA1000的基本特性(2)SJA1000的硬件结构(3)SJA1000的封装与引脚引脚功能定义见表7-6。,(1)SJA1000的基本特性,1)引脚与独立CAN控制器PCA82C200兼容。2)电气指标兼容PCA82C200。3)具有与PCA82C200兼容的软件模式。4)扩展了的接收缓冲器(64B的FIFO)。5)支持CAN2.0B标准。6)支持11位标准标识符格式和29位扩展的标识符格式。7)传输速度可达1Mbit/s。8)PeliCAN模式功能扩展：9)24MHz时钟频率。10)支持多种微控制器接口模式。11)CAN输出驱动配置可编程。,(1)SJA1000的基本特性,12)适应汽车使用环境温度：-40125。,1)引脚与独立CAN控制器PCA82C200兼容。,2)电气指标兼容PCA82C200。,3)具有与PCA82C200兼容的软件模式。,4)扩展了的接收缓冲器(64B的FIFO)。,5)支持CAN2.0B标准。,6)支持11位标准标识符格式和29位扩展的标识符格式。,7)传输速度可达1Mbit/s。,8)PeliCAN模式功能扩展：,9)24MHz时钟频率。,10)支持多种微控制器接口模式。,11)CAN输出驱动配置可编程。,12)适应汽车使用环境温度：-40125。,(2)SJA1000的硬件结构,2)发送缓冲寄存器(TXB，TransmitBuffer)。3)接收缓冲寄存器(RXB，ReceiveBuffer)。4)接收过滤器(ACF，AcceptanceFilter)。5)位流处理器(BSP，BitStreamProcessor)。6)位定时逻辑(BTL，BitTimingLogic)。7)错误处理逻辑(EML，ErrorManagementLogic)。,(2)SJA1000的硬件结构,图7-21SJA1000硬件结构,2)发送缓冲寄存器(TXB，TransmitBuffer)。,3)接收缓冲寄存器(RXB，ReceiveBuffer)。,4)接收过滤器(ACF，AcceptanceFilter)。,5)位流处理器(BSP，BitStreamProcessor)。,6)位定时逻辑(BTL，BitTimingLogic)。,7)错误处理逻辑(EML，ErrorManagementLogic)。,(3)SJA1000的封装与引脚引脚功能定义见表7-6。,表7-6SJA1000的引脚功能,(3)SJA1000的封装与引脚引脚功能定义见表7-6。,图7-22SJA1000引脚排列与名称,2.CAN总线驱动器TJA1050,(1)总述(2)TJA1050功能框图TJA1050的功能框图如图7-23所示，其各引脚功能如表7-7所示。,(1)总述,(2)TJA1050功能框图TJA1050的功能框图如图7-23所示，其各引脚功能如表7-7所示。,表7-7TJA1050的引脚功能表,(2)TJA1050功能框图TJA1050的功能框图如图7-23所示，其各引脚功能如表7-7所示。,图7-23TJA1050的功能框图,(2)TJA1050功能框图TJA1050的功能框图如图7-23所示，其各引脚功能如表7-7所示。,图7-24TJA1050的引脚排列与名称,(2)TJA1050功能框图TJA1050的功能框图如图7-23所示，其各引脚功能如表7-7所示。,图7-25CAN节点与总线互联结构图,7.3CAN总线的维修与检测,7.3.1故障类型及检测诊断方法7.3.2故障实例分析,7.3.1故障类型及检测诊断方法,1.故障类型2.诊断步骤3.CAN双线式总线系统的检测方法,1.故障类型,(1)汽车电源系统故障引起的汽车多路信息传输系统故障汽车多路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ECM的正常工作电压在10.515.0V的范围内。(2)节点故障节点是汽车多路信息传输系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块ECM的故障。(3)链路故障当汽车多路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减或失真，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误动作。,(1)汽车电源系统故障引起的汽车多路信息传输系统故障汽车多路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ECM的正常工作电压在10.515.0V的范围内。,(2)节点故障节点是汽车多路信息传输系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块ECM的故障。,(3)链路故障当汽车多路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减或失真，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误动作。,2.诊断步骤,1)了解该车型的汽车多路传输系统特点(包括：传输介质、几种子网及汽车多路信息传输系统的结构形式等)。2)汽车多路信息传输系统的功能，如：有无唤醒功能和休眠功能等。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等故障)等。4)检查汽车多路信息传输系统的链路是否存在故障，采用替换法或采用跨线法进行检测。5)如果是节点故障，只能采用替换法进行检测。,1)了解该车型的汽车多路传输系统特点(包括：传输介质、几种子网及汽车多路信息传输系统的结构形式等)。,2)汽车多路信息传输系统的功能，如：有无唤醒功能和休眠功能等。,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等故障)等。,4)检查汽车多路信息传输系统的链路是否存在故障，采用替换法或采用跨线法进行检测。,5)如果是节点故障，只能采用替换法进行检测。,3.CAN双线式总线系统的检测方法,(1)两个控制单元组成的双线式数据总线系统的检测检测时，关闭点火开关，断开两个控制单元(图7-26)。(2)三个或更多控制单元组成的双线式数据总线系统的检测检测时，先读出控制单元内的故障码(图7-27)。,(1)两个控制单元组成的双线式数据总线系统的检测检测时，关闭点火开关，断开两个控制单元(图7-26)。,(2)三个或更多控制单元组成的双线式数据总线系统的检测检测时，先读出控制单元内的故障码(图7-27)。,图7-26两个控制单元组成的双线式数据总线系统,(2)三个或更多控制单元组成的双线式数据总线系统的检测检测时，先读出控制单元内的故障码(图7-27)。,图7-27三个控制单元组成的双线式总线系统,7.3.2故障实例分析,1.故障实例一2.故障实例二3.故障实例三4.故障实例四,1.故障实例一,(1)故障现象一辆上海别克轿车，在车辆行驶过程中，时常出现转速表、里程表、燃油表和冷却液温度表指示为零的现象。(2)故障检测过程用TECH2扫描工具(微机故障诊断仪)读取故障码，发现各个电控模块均没有当前故障码，而在历史故障码中出现多个故障码。(3)故障分析和排除经过故障码的读取可以知道，该车的多路信息传输系统存在故障，因为OBD-规定U字头的故障码为汽车多路信息传输系统的故障码。,(1)故障现象一辆上海别克轿车，在车辆行驶过程中，时常出现转速表、里程表、燃油表和冷却液温度表指示为零的现象。,(2)故障检测过程用TECH2扫描工具(微机故障诊断仪)读取故障码，发现各个电控模块均没有当前故障码，而在历史故障码中出现多个故障码。,(3)故障分析和排除经过故障码的读取可以知道，该车的多路信息传输系统存在故障，因为OBD-规定U字头的故障码为汽车多路信息传输系统的故障码。,图7-28仪表控制、座椅安全带开关、铰接组件、安全气囊控制模块、ABS控制模块/ABS与牵引力控制模块电路图,2.故障实例二,(1)故障现象一辆上海帕萨特B5轿车在使用中出现机油压力报警灯与安全气囊故障指示灯报警，同时发动机转速表不能运行故障。(2)故障检测用V.A.G.1552故障阅读仪读取发动机控制系统的故障码，发现有两个偶发性故障码：18044/P165035安全气囊控制单元无信号输出；18048/P165035仪表数据输出错误。(3)故障分析与排除通过读取故障码可以初步判断故障在于汽车多路信息传输系统。,(1)故障现象一辆上海帕萨特B5轿车在使用中出现机油压力报警灯与安全气囊故障指示灯报警，同时发动机转速表不能运行故障。,(2)故障检测用V.A.G.1552故障阅读仪读取发动机控制系统的故障码，发现有两个偶发性故障码：18044/P165035安全气囊控制单元无信号输出；18048/P165035仪表数据输出错误。,(3)故障分析与排除通过读取故障码可以初步判断故障在于汽车多路信息传输系统。,3.故障实例三,(1)故障现象一辆奥迪100轿车的电控自动空调系统在开关接通的情况下，鼓风机能工作，但是空调系统却不制冷。(2)故障检测通过观察，发现空调压缩机的电磁离合器不吸合，但发动机工作正常。,(1)故障现象一辆奥迪100轿车的电控自动空调系统在开关接通的情况下，鼓风机能工作，但是空调系统却不制冷。,(2)故障检测通过观察，发现空调压缩机的电磁离合器不吸合，但发动机工作正常。,4.故障实例四,(1)故障现象一辆途安2.0手动档轿车，起动发动机，仪表板上ABS指示灯、安全气囊指示灯、动力转向指示灯、ESP指示灯均不熄灭，且发动机转速表也不动作，转向盘无转向助力。(2)故障检测与分析连接5051对该车进行自诊断，首先进行仪表系统检测，发现5051无法建立通信；接着进入ABS系统，还是不能建立通信；于是干脆对该车进行全车电脑的故障扫描，结果发现ABS控制单元J104、安全气囊控制单元J234、转向控制单元J500、转向柱控制单元J527、数据总线控制单元J533即网关均无法建立通信，而发动机控制单元内却记录较多故障码，基本含义是驱动数据总线故障及驱动总线上各相关控制单元无通信。,4.故障实例四,(3)故障分析与排除采取由易到难的原则，同时考虑到控制单元所安装位置的环境是否恶劣而更容易产生故障，ABS(J104)和转向助力(J500)的控制单元因拔插接头相对容易，其所处环境在驾驶室以外，相对恶劣，所以决定先对其进行检查，然后再对其他控制单元进行检查。,(1)故障现象一辆途安2.0手动档轿车，起动发动机，仪表板上ABS指示灯、安全气囊指示灯、动力转向指示灯、ESP指示灯均不熄灭，且发动机转速表也不动作，转向盘无转向助力。,(2)故障检测与分析连接5051对该车进行自诊断，首先进行仪表系统检测，发现5051无法建立通信；接着进入ABS系统，还是不能建立通信；于是干脆对该车进行全车电脑的故障扫描，结果发现ABS控制单元J104、安全气囊控制单元J234、转向控制单元J500、转向柱控制单元J527、数据总线控制单元J533即网关均无法建立通信，而发动机控制单元内却记录较多故障码，基本含义是驱动数据总线故障及驱动总线上各相关控制单元无通信。,图7-29上海大众途安轿车动力传动系统CAN总线图,(2)故障检测与分析连接5051对该车进行自诊断，首先进行仪表系统检测，发现5051无法建立通信；接着进入ABS系统，还是不能建立通信；于是干脆对该车进行全车电脑的故障扫描，结果发现ABS控制单元J104、安全气囊控制单元J234、转向控制单元J500、转向柱控制单元J527、数据总线控制单元J533即网关均无法建立通信，而发动机控制单元内却记录较多故障码，基本含义是驱动数据总线故障及驱动总线上各相关控制单元无通信。,图7-30上海大众途安轿车CAN总线网络连接图,(3)故障分析与排除采取由易到难的原则，同时考虑到控制单元所安装位置的环境是否恶劣而更容易产生故障，ABS(J104)和转向助力(J500)的控制单元因拔插接头相对容易，其所处环境在驾驶室以外，相对恶劣，所以决定先对其进行检查，然后再对其他控制单元进行检查。,7.4新数据总线系统,7.4.1LIN总线7.4.2MOST总线,7.4.1LIN总线,1.LIN总线简介2.LIN总线与CAN总线的关系3.LIN协议的特点4.LIN总线的诊断5.LIN接口器件,1.LIN总线简介,图7-31单线总线数据传送LIN实例,2.LIN总线与CAN总线的关系,1)低速CAN总线用于车身控制网络成本太高。2)LIN总线主要应用在汽车车身中的联合装配单元，如车门模块、车顶模块、座椅模块、空调模块、组合仪表板模块、车灯模块等。,1)低速CAN总线用于车身控制网络成本太高。,2)LIN总线主要应用在汽车车身中的联合装配单元，如车门模块、车顶模块、座椅模块、空调模块、组合仪表板模块、车灯模块等。,图7-32LIN总线与CAN总线的连接关系,2)LIN总线主要应用在汽车车身中的联合装配单元，如车门模块、车顶模块、座椅模块、空调模块、组合仪表板模块、车灯模块等。,图7-33LIN总线与CAN总线的连接实例,3.LIN协议的特点,4.LIN总线的诊断,表7-8LIN总线系统的诊断,5.LIN接口器件,7.4.2MOST总线,1.简介2.控制单元的结构3.MOST总线的环形结构4.MOST协议的特点1.CAN总线系统智能节点硬件设计2.CAN总线系统智能节点软件设计1.简述多路传输的原理。2.CAN-BUS的结构与特点？3.简述LLC子层和MAC子层的基本结构与工作原理。4.简述典型控制器SJA1000的特点。5.什么是节点故障？其故障机理是什么？如何排除？,7.4.2MOST总线,6.什么是链路故障？其故障机理是什么？如何排除？7.LIN总线与CAN总线的区别和关系？8.MOST总线的结构与特点？9.画出CAN总线系统智能节点硬件设计原理图。,1.简介,图7-34MOST总线在文娱新闻系统中的应用,2.控制单元的结构,(1)光导插头通过这个插头，光信号进入控制单元或产生的光信号被传送到下一个使用方。(2)电气插头这个插头连接电源、环状故障诊断和输入输出信号。(3)内部电源内部电源系统把通过电气插头供给控制单元的电源分配给各个部件。(4)光导纤维发射机(FOT)这由一个光敏二极管和一个发光二极管组成，之后电压信号传送至MOST发射接收机，发光二极管的功能是把MOST发射接收机的电压信号转换成光信号。,2.控制单元的结构,(5)MOST发射接收机MOST发射接收机由两个部件组成，即发射机和接收机，发射机把要被传送的信息以电压信号的形式传送到FOT(光导纤维发射机)，接收机接受来自FOT的电压信号并把所需的数据传送至控制单元的标准型控制器(中央处理器)。(6)标准型控制器(CPU)标准型控制器(CPU)是控制单元的中央处理器，它包括一个能控制控制单元主要功能的微处理器