毕业论文（设计）-宝马F02车载总线系统浅谈

1、目录第1章 绪论错误！未定义书签。11综述错误！未定义书签。1. 2车载网络的优点错误！未定义书签。1.3网络的拓扑结构分类错误！未定义书签。第2章 车载总线的基础知识与网络协议错误！未定义书签。2. 1汽车总线数字系统-4 -2.2 信，息、传输方工弋一4 一2.3网关错误！未定义书签。第3章 车载网路的物理层和结构原理错误！未定义书签。3. 1 can网的物理层结构错误！未定义书签。3.2 most中的光纤传输错误！未定义书签。3.3 flexray的物理结构（拓扑结构）错误！未定义书签。第4章bmw f02车载网络的总线研究错误！未定义书签。4. 1 bmw f02车载网络详细分析错误！

2、未定义书签。4.2 dsc模块的功能分析与工作原理错误！未定义书签。第5章总结与展望错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。附录错误！未定义书签。第1章绪论综述目前，各种高档车都很重视总线系统我在宁波宝恒宝马4s店工作一年深 深的感觉到学校里的那些东四已经跟不上高端车的发展了 今天我给介绍一下宝 马f02为主的车在网络总线系统目前，从小型车辆到高级车辆都使用了大量的 电子装置。在未來几年内车辆还会使用更多的电子系统。立法机构关注于降低废 气排放和燃油消耗。而客户则希望不断改善驾驶舒适性和安全性。由此实现的复 杂功能必然要求控制单元之间进行数据交换。通常情况下，通过信号

3、线路传输数 据。各控制单元原本独立的处理过程通过各种总线系统相互联系起来。增加车载 网络内的数据交换。论文以宝马f02参照对象，分析研究了宝马f02的车载网络在车身的分布 以及其主要的传输功能，结合车身总线的分布，分析了各个总线上的相关模块的 功能及其工作原理，光纤在车载网络的应用。从宝马车载网络的应用历史，分析 t can总线，most总线，flexray等车载总线在汽车的发展历程，以及车 载网络的未来方向。车载网络的优点以前车辆使用的车载网络冇很大的局限性，限制了车辆电气化的进程，主要以下 的缺点：布线成木提高，生产成木提高，车内空间要求提高，组件配置难以控 制，整个系统可靠性下降。为了尽

4、可能减少这些不利因素。汽车使用了的网络系 统我们称之为总线系统。总线系统可通过“串行接口”使车内各个控制单元联网。 由此带来的种种好处促进了这些系统在车辆上的应用。新的车载网络主要有以下 的优点：提高整个系统的可靠性，降低布线成本，减少各种电缆数量，减小导 线束横截面，灵活布线，多重使用传感器，能够传输复朵数据，进行系统变更 时灵活性较高，随时能够扩展数据范围，为客户实现新功能，有效诊断，降低 硕件成本。网络的拓扑结构分类计算机网络的拓扑结构，即是指网上计算机或设备与传输媒介形成的节点与 线的物理构成的模式。计算机网络的拓扑结构主要有：星型结构、总线型结构、 环形结构、树形结构和网状结构。第2

5、章 车载总线的基础知识与网络协议络的拓扑结构分类信息传输方式“数字”这个概念来源于拉丁语“digitus",表示手指或脚趾。因此，“数 字”就是指可以几个手指就算清的所有事务，更确切的说，就是分为各个独立阶 段的所有事务。数字表示方式就是以数字形式表示不断变化的参数。尤其在计算 机内，所有数据都以“0”和“1”的序列形式表示出來（二进制）。因此，“数 字”是“模拟”的对立形式。例如：数字万用表、数字吋钟、cd、dvdo一个二进制信号只能识别两种状态：0和1,或高和低。为了能够清楚区分 车辆应用方而的分高和低两种电平状态，明确规定了每种状态的对应范围：高电 平为6v至12v ,低电平为

6、0v至2v , 2v至6v z间的范围即所谓的禁 止范围，用于识别故障。网关网关用于连接不同类型的总线系统，具冇不同逻辑和物理特性的总线系统通 过网关连接起來，以此确保不同传输速度的总线系统仍可进行数据交换，各个总 线系统发送的数据到达网关处。各信息的传输速度、数据量和优先级信息在网关 屮进行过滤，必要吋暂吋存储起来。网关根据网关规定和转换表为相关总线系统 转换信息。此时可以操作相关总线系统，信息到达其目标地址，必要时次要信息 将保存在网关存储器内，稍后再发送保留的信息。第3章 车载网路的物理层和结构原理most中的光纤传输 光纤的结构传输数据、声咅或图像时的数据量越來越大。今天，光缆技术已应

7、用于电信 和工业设备。该技术能在确保传输人量数据的同吋提供其它优势。使用铜导线吋, 较高的数据传输率会造成较强的电磁辐射。这种辐射可能会干扰车内的其它功 能。与铜导线不同的是，提供相同带宽时，光缆所需安装空间较小。此外，光缆 耍比铜导线更轻。与数据传输时铜导线上传输数字或模拟电压信号不同，光缆传 输的是光线。最常用的光缆包括：塑料光缆，玻璃光缆。bmw车辆上只安装塑 料光缆。与玻璃光缆相比，塑料光缆具有下列优势：纤维横截面更大-简化了 技术制造过程，对灰尘相对不敏感，更易于使用，因为犁料不会像玻璃那样破碎, 更易于处理。传输数据、声音或图像时的数据量越来越大。今天，光缆技术已应 用丁电信和工业

8、设备。该技术能在确保传输大量数据的同时捉供其它优势。使用 铜导线时，较高的数据传输率会造成较强的电磁辐射。这种辐射可能会干扰车内 的其它功能。与铜导线不同的是，提供相同带宽时，光缆所需安装空间较小。此 外，光缆要比铜导线更轻。与数据传输吋铜导线上传输数字或模拟电压信号不同, 光缆传输的是光线。最常用的光缆包括：塑料光缆，玻璃光缆。bmw车辆上只 安装塑料光缆。与玻璃光缆相比，塑料光缆具有下列优势:纤维横截而更大-简 化了技术制造过程，对灰尘相对不皱感，更易于使用，因为塑料不会像玻璃那样 破碎，更易于处理。光缆是一根较细的圆柱形塑料纤维，外面包裹着一层较薄的护皮，真正的光 缆包裹在护皮材料内，护

9、皮材料仅起到保护光缆本身的作用。在纤维内传输的光线随着传输距离的加人逐渐减弱，这一过程称为衰减。图3. 2光学传输1发送二极管2护皮3纤维内芯4接收二极管进行车辆导线束方而的工作时必须特别小心，与铜电缆不同，光缆损坏时不 会立即产生故障，而是在口后使用中用户才能察觉出来。判断信号质量的一个标 准就是衰减度。过度衰减口j能是出不同原因造成的：（1）弯曲半径 塑料光缆的弯曲半径不得小于50 mm, 50mm大约相对于 一个饮料瓶的直径。弯曲半径更小时会影响光缆的性能，甚至造成塑料光缆完全 损坏。光线会从过度弯曲部位射出，因为此处无法正确反射光线。（2）纽结 安装时切勿纽结光缆，因为这会损坏纤维内芯

10、和护皮，部分光 线会在纽结部位发生散射，从而造成传输损失。（3）挤压部位 述要避免挤压光缆，因为挤压可能会造成光导横截面永久 变形，传输时就会丢失光线。（4）摩擦部位 与铜导线不同的是，光缆上的摩擦部位不会造成短路，而 会造成光线损失或使外部光线射入，系统就会受到干扰或完全失灵。（5）过度仲长 过度仲长会使芯线拉长并减小纤维内芯横截面面积，从而 减少通过的光量，拉伸光缆吋同样可能造成光缆损坏。（6）过热 光缆过热时不会立即产生故障，而是在日后使用中才会造成损 坏，端而有污物或划痕，端而冇污物或划痕时也可能会导致岀现问题，虽然可以 避免无意中接触端面，但操作不当仍可能会造成故障，光缆端部的污物会

11、妨碍光 线射入和射出，污物会吸收光线，造成衰减程度过人端面冇划痕吋会使到达该处 的光线形成散射，从而减少到达接收装置的光线。主总线系统数据传输率总线结构d-can （诊断 can）500 kbit/s线性，双线以太网100mei”s线性flexray1（） mbit/sk-can （车身 can）100 kbit/s下可以单线运行k-can 2 （快速车身 can） 500 kbit/s混合拓扑结构，双线线性，双线，在应急运行模式线性，双线环形，光缆线性，双线线性，双线most （多媒体传输系统总线）22.5 mbit/spt-can （底盘 can） 500 kbit/spt-can 2 （

12、传动系 can） 500 kbit/s dms （autoline）:经销商管理系统 tis：查询维修说明 ksd：查询工时信息，故障代码 etk：查询零件信息 wds：查询电路图 dis：车辆诊断测 ista：车间新系统 s1p：自学程序 k盘：技术文件夹（puma通告，技术升级信息，加装改装信息），培训文件夹（车主手册，培训课件，学习资料），售后文件夹（宝马通函, 流程制度）第4章bmw f02车载网络的总线研究bmw f02车载网络详细分析xsoacouj-690-331so-5qwv0j n fee s®.z3 5o.t 02 i : o3.w 1 kos s3.t hirx

13、si0ash1nojlksvil x jl jlata omsompwlusa:<23.图4. 1 bmw f02总线k-can , kcan2车身总线k总线用于将普通车辆电气系统、信息和通信系统及安全系统的组件联网。 其它具冇通信功能并相互交换数据的控制单元也连接到k总线上，k总线是一 个双向单线接i i。pt-can动力传输总线pt-can表示动力传动系控制器区域网络。robert bosch gmbh将can 开发为应用于车辆的总线系统，由于具有这种访问方式和根据目标寻址的特性， 因此能够通过can冇效建立起非常高效的事件控制系统，在多主控系统can 屮，任意数量总线设备之间可直接

14、进行数据交换。pt-can的传输速度为500 kbit/s,是bmw车辆上最快的can总线。该总线将所有属于传动装置的控制 单元和模块连接在一起，所冇总线设备以并联方式连接，这种can总线的特 点是使用了三根导线，而不是过去的两根导线。第三根导线作为唤醒导线使用， 与can总线的原冇功能无关。4. 1. 3 most系统多媒体系统most是一种专门针对车内使用而开发的、服务于多媒体应用的通信技术。 most表示“多媒体传输系统” ,most总线利用光脉冲传输数据。most技 术满足两个重要要求：（1） most总线传输控制单元、咅频、视频和导航数据, （2） most技术提供了一种控制数据多样

15、性和数据复杂性的逻辑框架模型。 most的优点：可达到较高的数据传输率，可在不相互干扰的前提下，并行同 步提供信，息和娱乐服务，具有良好的电磁兼容性。f01/f02上的most总线用于信息/通信方而的组件，车辆信息计算机 作为主控控制单元使用。其它总线设备可能包括：dvd换碟机，组合仪表，顶级 高保真音响放大器，视频模块（仅限欧规车辆）,sdars卫星调谐器（仅限美规 车辆），电话.f01/f02不再使用以前车型所用的most编程接口，在这些车辆上 现在通过以太网接口进行编程，光线方向数据在most总线内始终沿某一方向 传送。每个控制单元都可以将数据发送到most总线上，物理上的光线方向从 主

16、控控制单元（车辆信息计算机）经dvd换碟机、组合仪表至中央网关模块, 再从中央网关模块至光缆分配器。所冇安装在车辆尾部的控制e元都连接在光缆 分配器上，光线从最后一个控制单元处重新返冋主控控制单元。most采用环形光缆结构。可以传输各种数据（控制单元、音频和图像数 据）并捉供各种数据服务，most总线采用环形结构，通过光脉冲传输数据， 只能朝一个方向传输数据，光缆用作传输媒介。齐组件通过most共同组成一 个中央单元，组件在更大程度上相互影响，利用即插即用（连接后即可使用）原 则可以非常简单地通过各组件扩展系统。most能够控制并动态管理分布在车 内的各项功能。多媒体网络的一个重要特征在于，它

17、不仅能够传输控制数据，还 能传输传感器数据。如果总线系统内出现故障，可能会导致这些事件控制的信息 汇集在一起并造成总线系统过载，即各信号的传输要延迟很长吋间。这样会导致 各系统的控制性能变差。flexray总线系统是一种时间控制式总线系统，它也可 以通过事件控制方式进行部分数据传输。在时间控制区域内，时隙分配给确定信 息。一个时隙是指一个规定的时间段，该时间段对特定信息（例如转速）开放。 这样，在flexray总线系统内重要的周期性信息以固定的吋间间隔传输，因此 不会造成flexray总线过载。对吋间要求不高的其它信息则在事件控制区域内 传输，总线信号确定性数据传输用于确保时间控制区域内的每条

18、信息都实时传 输，实时表示在规定时间内进行传输。因此不会由于总线系统过载而导致重要总 线信息发送延迟，如果由于暂时性总线故障（例如emc故障）导致一条信息 丢失，则该信息不会再次发送，在为此规定的下一时隙内将发送当前数值。flexray总线系统的最大数据传输率为每通道10 mbit/s,这相当于 pt-can 2或d-can数据传输率的20倍。唤醒和休眠特性虽然可通过总线信号 唤醒flexray控制单元，但大部分flexray控制单元由cas通过一个附加唤 醒导线启用，该唤醒导线的功能与以前pt-can内的唤醒导线（15wup）相同, 其信号曲线与pt-can的信号曲线一样。主动转向系统和vd

19、m不通过唤醒导 线，而是通过总线信号唤醒，随后通过接通供电直接由vdm启用四个减振器卫 星式控制单元，在“唤醒电压曲线”中展示了车辆开锁和起动时典型的电压曲线。第一阶段：驾驶员将车辆开锁。cas控制单元启用唤醒脉冲并通过唤醒导 线将其传输给所连接的flexray控制单元。第二阶段：打开车辆，总线端r仍处于关闭状态，总线系统内的电压电平 再次下降。第三阶段：起动车辆，总线端15接通，电压电平保持在设定值，直至再次 关闭总线端15。第四阶段：总线端r关闭时整个车辆网络必须进入休眠模式，以免耗电过 多，为确保所冇控制单元都“休眠”，网络内的每个控制单元都自动注销，如果 不是这种情况，就会存储一条故障

20、信息，进行能量诊断工作吋将评估这条故障信 息。为了能够在联网控制单元内同步执行各项功能，在此需要一个共同的时基， 因为所冇控制单元内部利用其自身的时钟脉冲发生器工作，所以必须通过总线进 行吋间匹配。控制单元测量某些同步位的持续吋间，据此计算平均值并根据这个 数值调整总线时钟脉冲，同步位在总线信息的静态部分中发送，系统启动后，只 耍cas控制单元发送一个唤醒脉冲，flexray上的两个授权唤醒控制单元(在 总线概览中带有标记)z间就会开始进行同步化。该过程结束时，其余控 制单元相继自动在flexray上注册并让算出各自的差值，此外在运行期间还会 对同步化进行计算校正，这样可以确保最小的吋间差，从

21、而在较长吋间内不会导 致传输错误。4. 2 dsc模块的功能分析与工作原理dsc是一种在动态行驶极限范i韦i内将行车稳定性保持在物理范i韦i内的控制系统。此外还 能改善牵引力。(1) dsc单元 dsc单元可以分解为dsc控制单元和液压单元，dsc 控制单元通过液压单元(由阀体和调节泵马达组成)控制制动系统中的制动力。(2) 4个车轮转速传感器 车轮转速传感器计算出各个车轮上的车轮速 度，此外，车轮转速传感器述识别旋转方向(向前或向后)。(3) 安全和网关模块sgm是下列部件之间的网关：pt-can, k-can byteflight ( bmw安全总线系统)，诊断导线。(4) 主动车速控制，

22、白适应巡航控制系统(acc)的请求通过ptcan告 知dsc,然后，dsc通过在四个车轮上进行制动干预來降低行驶速度。(5) 灯光模块，在ecd (电子调节减速，由acc触发)功能下，当自动 进行制动时，制动信号灯会按照法律规定亮起，为此，需要通过k-can向灯 光模块(lm)发送一个信号。(6) 组合仪表dsc控制单元控制着组合仪表中dsc的指示灯和报警 灯。(7)中央信息显示器(cid)和控制器，在中央信息显示器(cid)中显示 检查控制信息的详细文木。此外，述可以借助cid和控制器对轮胎失压显示 (rpa)进行初始化设置。（8）带gps天线的电话控制单元，在无导航系统的车辆上，电话控制单

23、 元接收处理过的左前轮和右前轮转速信号。电话控制单元利用该信号计算出尽可 能准确的车辆位置。（9）带gps天线的电话控制单元，在无导航系统的车辆上，电话控制单元接收处理 过的左前伦和右前轮转速信号。电话控制单元利用该信号计算出尽可能准确的车辆位置。（10）轮胎漏气显示（rpa）轮胎漏气显示的功能不属于动态行驶调节功能，rpa集 成在dsc控制单元中，因为该功能需要4个车轮转速信号。该系统根据4个车轮的转速 來比较各个车轮上的滚动范围f01/f02通过屮央网关模块实现了全新的总线连接结构。发动机管理系统和底盘 控制系统总线系统概览原则上总线系统分为两组：主总线系统：以太网，flexray, k-

24、can, k-can2, most, pt-can 和pt-can2 了总线系统：bsd, d-can （诊断 can） , lin,局域 can主总线系统负责控制单元之间跨系统的数据交换。其中包括诊断、编程和设码等 系统功能。子总线系统负责某个功能分组内的数据交换。例如晴雨/光照/水 雾传感器的数据由接线盒电子装置读取、处理后继续发送至刮水器模块。晴南/ 光照/水雾传感器与接线盒电子装置z间通过lin总线构成一个子总线连控 制单元ahm挂车模块cid屮央信息显示屏con控制器ehc车辆高度电子控制系统fcon后座区控制器fd后座区显示屏fd2后座区显小屏2fka后座区暖风和空调系统fla远光

25、灯辅助系统hifi高保真音响放人器hka后部空调系统*hkl行李箱盖举升装置hud平视显示屏ihka门动恒温空调*rdc轮胎压力监控系统smbf前乘客座椅模块*smbfh前乘客侧后部座椅模块*smfa驾驶员座椅模块*smbfh驾驶员侧后部座椅模块*trsvc全景摄像机*vsw视频开关zgm中央网关模块：cas便捷登车及起动系统frm脚部空间模块fzd车顶功能中心jbe接线盒电子装置pdc驻车距离监控系统（集成在jal主动转向系统bd总线驱动器dme数字式发动机电子系统dsc动态稳定控制系统edcshl左后电子减振器控制系统卫星式控制单元edcshr右后电子减振器控制系统卫星式控制单元edcsv

26、l左前电了减振器控制系统卫星式控制单元edcsvr右前电子减振器控制系统t星式控制单元hsr后桥侧偏角控制系统icm集成式底盘管理系统szl转向柱开关中心vdm垂直动态管理系统zgm中央网关模块参考文献1 (法)胡思德.汽车车载网络(van/can/lin)技术详解.北京：机械工业出版社,2006.62 朱建凤 李国忠.常见车系can-bus原理与检修.机械工业出版社,2006.93 bmw aftersales training participants manual bus systems 2008 bmw group4 bmw参加者手册.f02车载网络.bmw集团,20085 bmw participant manual coding, individualization, programming cip bmwgroup,2008 孙仁云付白雪.汽车电器与电子技术.机械工业出版社,20077陈家瑞.汽车构造.人民交通出版社200218j李俊玲罗永阁主编.汽车工程专业英语机械工业出版社，20079 阳宪慧厂业数据通信与控制网络imi.北京