浅析现代汽车的微机网络技术

1、.：.；浅析现代汽车的微机网络技术湖南株洲第一职业中专学校 陈铸华【摘要】首先对现代汽车电器网络化技术进展了简要引见，然后对汽车网络设计中的相关概念和技术特点进展了分析，对现代汽车网络技术的运用与开展作了阐叙。进一步推进我国汽车网络技术的开发任务，将会有效地提高汽车的装配效率及维修程度。主题词：微机网络技术电控系统运用概述近年来，全世界对汽车的外观设计、平安设计、人机工程设计等都提出了更高的要求，对加强汽车电子控制技术的要求日渐增长，但是，在电控安装ECU汽车微机控制系统添加的同时，电器配线和各种信号配线也愈来愈多，许多汽车的线束分量和线束直径已分别到达甚至超越了40公斤和12厘米，车内电线总

2、长度能够超越8千米。由于导线太多，严重地干扰发汽车零部件的设计、规划和制造，另外，对汽车的维修也带来许多不便，反过来制约了电子控制技术在汽车上的广泛运用。在这种情况下，将计算机网络设计中的多路复用通讯技术运用到汽车中，即汽车的微机网络开发和运用，使几个ECU中的各种数据进展交换，从而促成对汽车性能的准确、高速控制和减少配线。针对汽车运转、平安和经济性能的改善，将电子燃油放射、防抱死制动系统和悬挂系统ECU等进展综合控制，包括衔接到通讯集成电路总线上的多个ECU的接口，是汽车网络设计的关键技术。如飞驰公司消费的600SEL汽车1991的网络，主要是CAN通讯协议的分布式电控网络技术，1993年型

3、的日产无限汽车，主要运用了IVMS通讯协议的集中式电控网络技术。图1为飞驰公司某汽车局域网的功能系统框图。动力控制 防抱死制动乘员平安空气悬架/点火控制模块PCMABS及牵引系统PSS电子助力转模块ICM力控制TCS向ASE网络总线仪表板显示行程计算机巡行控制气侯控制系统ICD缺点诊断系系统CCS模块CCM统TCD 图1飞驰汽车功能系统框图汽车微机网络技术的特点80年代计算机局域网技术到达适用化，这为汽车网络技术的开展提供了成熟的技术样版。汽车网络技术中的设计目的、网络拓扑构造以及通讯协议等都与计算机网络技术有许多类似之处。同时集成电路技术和功率驱动器件的开展也推进了汽车网络技术的提高，丰富的

4、硬件资源为工程师设计网络系统提供了方便。汽车多路复用系统通讯协议目前汽车上运用的典型通讯协议版本有8种。汽车网络中电器元件的任务环境比较恶劣。为确保各ECU系统中信息能可靠传输，汽车网络系统需求对数字信号进展相应的编码。这些编码是一种具有CSMA/CD+NDA碰撞检测功能的载波感知多路存取和非破坏性仲裁优先级控制的分布式控制车内局域网LAN。其总线传输速率经过20m长度的上限约为1Mbps。随着现代汽车中信息量的添加，对于汽车底盘控制系统要求传输速率约几百kbps。根据ISO的定义，到达125kbps传输速率的定义为中、低速率，到达1Mbps的定义为高速率。高的通讯速率不可防止地出现电磁辐射等

5、干扰。普通采用金属线芯制成的双绞线作通讯媒体，并且作屏蔽处置，或者采用光纤传输系统进展数据通讯，从而有效地降低信号的干扰。汽车微机网络LAN拓扑方式汽车内微机网络普通以LAN的3种构造点到点式、集中式、分布式出现。其中分布式运用得比较广泛，而运用点到点和集中式网络的车型也不少。适用的汽车局域网是总线型网络。该网络方式简单，易于扩展，要添加新节点，只需在总线上添加一个分支接头即可。由于共用一条信道，节点增多时，冲突是不可防止的。因此，这类汽车的局域网络介质访问控制方式多采用载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD控制，防止多个节点发送信息时出现冲突。对于该协议，要求一切的节点都具有碰撞检测才干。

6、如马自达汽车公司采用的PALMNET协议、德国波许公司的CAN、SAE J1850协议等均是采用的CSMA/CDNDA。汽车微机网络的开发与运用汽车局域网技术要走出如今的高、中档轿车实现普及运用，首先就要降低网络的造价。为此，众多汽车公司和电子制造厂家都开发了各自的普及型产品，如日本丰田公司开发了根据SAEJ1850为规范的脉宽调制PWM编码通讯协议及相应的两种集成电路产品，德国波许BOSCH公司为飞驰公司开发的CAN协议产品等。J1850PWM采用非破坏性位仲裁。位仲裁的典型电路原理图如图3所示。在图4中，各节点经过检测Rx接纳到的波形与Tx发送的波形比较，判别总线传输的数据能否有冲突。 B

7、it1发送节点1Bit0发送节点2Bit0 总线上的信号 图4在J1850PWM总线上的位仲裁丰田公司在汽车LAN网络中用一根带屏蔽的双绞线电缆作为通讯总线，通讯总线设计成环形网络构造，将5个汽车微机控制系统ECU当作节点与其相衔接。ECU中的发动机转速、汽车车速等数据都经由环形总线进展传输。将通讯控制和驱动器/接纳器IC开发作为汽车多路复用通讯的中心控制块，由其构成的LAN对汽车的支配性、抑制无线电噪声及减少汽车配线线束等方面，较传统的电子控制系统要提高得多。LAN是微机网络中的一种类型，如按SAEJ1850PWM编码的丰田皇冠汽车，其信号传输速率只达41.6kbps，属中、低速网络系统。随

8、着电子信息系统特别是视频技术引入到汽车设计中，汽车网络通讯要求具有更高的传输速率。ISO11898规范定义以125kbits/s位速率来区别高速与中、低速网络。由德国波许BOSCH公司和飞驰公司开发的CAN协议，是LAN中高速网络协议之一。CAN允许40m总线长度的数据传输速率可以达1Mbps，它实践上已成为最有代表性的汽车高速网络协议。目前CAN芯片的制造厂商有英特尔、摩托罗拉、NEC、飞利浦、西门子和国家半导体等公司，在市场上很容易购到，因此CAN技术被广泛运用在汽车、飞机、轮船以及工业控制等领域。针对于汽车灯光、刮水器、电动窗、照后镜、中央门锁、加热通风空调以及其它低速数据的通讯系统，沃

9、威克大学先进技术中心与飞利浦公司经过对CAN技术的改良和开展，共同开发了串行链路输入/输出控制器区域网SLIO CAN，它能以低本钱的造价满足低速车身控制系统的运用。目前的SLIO CAN车身控制系统如图6所示。CAN总线子网站子网站物理层物理层 功率驱动器功率驱动器部分线束灯螺线管电机和传感器灯螺线管电机和传感器图6SLIO CAN车身控制系统该系统将灯群集器上的SLIO、功率驱动器以及传感器或使动器灯、螺线管、电机组合制成单个的“即插即用的规范组件，各规范组件不用部分线束，而是直接连通在CAN总线上，这种模块化设计提高了系统的任务可靠性和产质量量，改善了电磁兼容性，方便了维修。汽车微机网络的开展汽车网络技术目前曾阅历了研讨和开发阶段，各大汽车公司纷纷推出本人的网络技术协议和相应的硬件产品，网络协议没有实现如INTERNET网络协议类似的规范化，这将会对汽车网络进一步开展和普及带来许多问题。微电子技术的飞速开展为汽车局