汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件

汽车单片机局域网基础知识目标简单叙述汽车电子控制单元的基本构成和各部分的基本作用；正确描述汽车电子控制单元的连接类型及主要特点；正确描述汽车单片机局域网重要的基本概念；简单叙述汽车单片机局域网的参考模型和各部分的主要功能；汽车单片机局域网基础知识目标1能力目标学会分析一个简单的汽车单片机局域网系统各模块的相互关系能力目标2汽车电子控制基础典型自动控制系统的组成检测反馈单元指令及信号处理单元执行部件动力源转换放大单元检测反馈单元汽车电子控制基础典型自动控制系统的组成3检测反馈单元功能（看课本）：汽车电控系统中采用的就是各种传感器

传感器参量形发电形检测反馈单元参量形发电形4热敏传感器热敏传感器5压电式传感器压电式传感器6汽车电子控制单元现代轿车发动机大都用电子燃油喷射系统，其中有一个形似方盒子的控制元件叫“ECU”，ECU的称谓较多，有人称它为电脑，有人称它为微机，还有人称它为微处理器，那么，它实际上是个什么东西呢？

汽车电子控制单元现代轿车发动机大都用电子燃油喷射系统，其中有7简单地说，ECU由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上集成了微处理器（CPU），存储器和输入／输出接口的单元。ECU的主要部分是微机，而核心件是CPU。ECU将输入信号转化为数字形式，根据存储的参考数据进行对比加工，计算出输出值，输出信号再经功率放大去控制若干个调节伺服元件，例如继电器和开关等。简单地说，ECU由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上8因此，ECU实际上是一个“电子控制单元”（ElectronicControlUnit），它是由输入电路、微机和输出电路等三部分组成,如下图所示。因此，ECU实际上是一个“电子控制单元”（Electroni9输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成一定伏特的输入电平。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，然后传递给微机。输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和10微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理，并将处理数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大，有些还要还原为模拟信号，使其驱动被控的调节伺服元件工作。微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理，并将处理数据送至输11汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件12ECU基本结构输入电路A/D变换器（模拟/数字转换器）输入/输出（I/O接口）ECU基本结构输入电路A/D变换器输入/输出13各传感器的输出信号首先到输入电路中,如下图所示,利用输入电路,滤去混入信号中的干扰;将以正弦波形式输入的信号(例如曲轴角度信号)变成脉冲信号(矩形波)；各传感器的输出信号首先到输入电路中,如下图所示,利用输入电路14因为单片机是在5V电压下工作的,所以对电平超过5V的信号,有输入电路加以降低,以便单片机可以处理；因为单片机是在5V电压下工作的,所以对电平超过5V的信号,有15各传感器输出的信号分为模拟信号与数字信号。数字信号通过ECU的输入电路之后,可由单片机直接进行处理。但是,像进气管压力信号及水温信号类的模拟信号,需要变换成数字信号,担负这项工作的部件是A/D变换器。各传感器输出的信号分为模拟信号与数字信号。数字信号通过ECU16模拟/数字转换器的示意图如图所示模拟/数字转换器的示意图如图所示17单片机(MCU)要进行工作,必须把外部的信息与程序输入到单片机内,还要把输出结果传输给执行器。即需要输入/输出接口来担任单片机与机外进行信息交换。在单片机上,一般把输入装置与输出装置汇总在一起,并简称为I/O。单片机(MCU)要进行工作,必须把外部的信息与程序输入到单18输入/输出(I/O)接口根据CPU的命令,对输入/输出信号的传输进行控制。因为CPU不能同时处理许多的数据,所以,要按照程序依次地输入、输出信号。输入/输出(I/O)接口根据CPU的命令,对输入/输出信号的19简单来说,在汽车上,不能用总线将输入装置或输出装置直接与CPU相连。这是因为CPU与存储器是在电压为5V、电流为mA级、速度为μs级即弱电领域里工作的。与此相比,以发动机控制系统中电子燃油喷射的输出接口为例,喷油器是在电压为12V、电流为A级、速度为ms级的领域里工作的。简单来说,在汽车上,不能用总线将输入装置或输出装置直接与CP20若想使这两者连接的话,就要在两者之间设置协调双方动作的装置,即需要接口,如图所示。若想使这两者连接的话,就要在两者之间设置协调双方动作的装置,21下面看一下具体的电路,如图所示,连接CPU与执行器(也可以称作输出装置,这里是喷油器)的部分就是输出接口。较高电压的12V输出信号加到功率管上时,功率管导通,电源电压加到喷油器上,阀门打开,开始喷射燃油。下面看一下具体的电路,如图所示,连接CPU与执行器(也可以称22在这种场合下,喷油器就是加上ON信号就可以动作的简单的输出装置,接口则调整喷射信号的电压电平,从5V调整到12V。在这种场合下,喷油器就是加上ON信号就可以动作的简单的输出装23汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件24汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件25汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件26举例车型：春兰集团的CL125-6电控摩托车下图为此摩托车发动机电控单元的硬件整体结构图！举例27汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件28汽车电控单元的连接方式主从式多机通信结构TXD89C2051主机组合开关RXD89C20511号从机RXD89C20512号从机RXD89C20513号从机RXD89C20514号从机汽车电控单元的连接方式主从式多机通信结构TXD组RXDRXD29总线传输式多机通讯结构随着车用电气设备越来越多，从发动机控制到传动系统控制，从行驶、制动、转向系统控制到安全保证系统及仪表报警系统，从电源管理到为提高舒适性而作的各种努力，使汽车电气系统形成一个复杂的大系统，并且都集中在驾驶室控制。总线传输式多机通讯结构30

另外，随着近年来ITS的发展，以3G（GPS、GIS和GSM）为代表的新型电子通讯产品的出现，它对汽车的综合布线和信息的共享交互提出了更高的要求。

31从布线角度分析，传统的电气系统大多采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系，这样必然造成庞大的布线系统。据统计，一辆采用传统布线方法的高档汽车中，其导线长度可达2000米，电气节点达1500个，而且，根据统计，该数字大约每十年增长1倍，从而加剧了粗大的线束与汽车有限的可用空间之间的矛盾。从布线角度分析，传统的电气系统大多采用点对点的单一通信方式，32无论从材料成本还是工作效率看，传统布线方法都将不能适应汽车的发展。下图1、图2分别为相同节点的传统点对点通讯方式和使用CAN总线的通讯方式，从图可以直观地比较线束的变化（图中节点之间的连线仅表示节点间存在的信息交换，并不代表线束的多少）无论从材料成本还是工作效率看，传统布线方法都将不能适应汽车的33汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件34汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件35总线传输式的特点在汽车内部采用基于总线的网络结构，可以达到信息共享、减少布线、降低成本以及提高总体可靠性的目的。电控燃油喷射系统、电控传动系统、防抱死制动系统（ABS）、防滑控制系统（ASR）、废气再循环控制、巡航系统和空调系统。为了满足各子系统的实时性要求，有必要对汽车公共数据实行共享，如发动机转速、车轮转速、油门踏板位置等。总线传输式的特点36汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件37汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件38汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件39汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件40汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件41汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件42汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件43汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件44汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件45汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件46Theend!Theend!47汽车单片机局域网基础知识目标简单叙述汽车电子控制单元的基本构成和各部分的基本作用；正确描述汽车电子控制单元的连接类型及主要特点；正确描述汽车单片机局域网重要的基本概念；简单叙述汽车单片机局域网的参考模型和各部分的主要功能；汽车单片机局域网基础知识目标48能力目标学会分析一个简单的汽车单片机局域网系统各模块的相互关系能力目标49汽车电子控制基础典型自动控制系统的组成检测反馈单元指令及信号处理单元执行部件动力源转换放大单元检测反馈单元汽车电子控制基础典型自动控制系统的组成50检测反馈单元功能（看课本）：汽车电控系统中采用的就是各种传感器

传感器参量形发电形检测反馈单元参量形发电形51热敏传感器热敏传感器52压电式传感器压电式传感器53汽车电子控制单元现代轿车发动机大都用电子燃油喷射系统，其中有一个形似方盒子的控制元件叫“ECU”，ECU的称谓较多，有人称它为电脑，有人称它为微机，还有人称它为微处理器，那么，它实际上是个什么东西呢？

汽车电子控制单元现代轿车发动机大都用电子燃油喷射系统，其中有54简单地说，ECU由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上集成了微处理器（CPU），存储器和输入／输出接口的单元。ECU的主要部分是微机，而核心件是CPU。ECU将输入信号转化为数字形式，根据存储的参考数据进行对比加工，计算出输出值，输出信号再经功率放大去控制若干个调节伺服元件，例如继电器和开关等。简单地说，ECU由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上55因此，ECU实际上是一个“电子控制单元”（ElectronicControlUnit），它是由输入电路、微机和输出电路等三部分组成,如下图所示。因此，ECU实际上是一个“电子控制单元”（Electroni56输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成一定伏特的输入电平。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，然后传递给微机。输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和57微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理，并将处理数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大，有些还要还原为模拟信号，使其驱动被控的调节伺服元件工作。微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理，并将处理数据送至输58汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件59ECU基本结构输入电路A/D变换器（模拟/数字转换器）输入/输出（I/O接口）ECU基本结构输入电路A/D变换器输入/输出60各传感器的输出信号首先到输入电路中,如下图所示,利用输入电路,滤去混入信号中的干扰;将以正弦波形式输入的信号(例如曲轴角度信号)变成脉冲信号(矩形波)；各传感器的输出信号首先到输入电路中,如下图所示,利用输入电路61因为单片机是在5V电压下工作的,所以对电平超过5V的信号,有输入电路加以降低,以便单片机可以处理；因为单片机是在5V电压下工作的,所以对电平超过5V的信号,有62各传感器输出的信号分为模拟信号与数字信号。数字信号通过ECU的输入电路之后,可由单片机直接进行处理。但是,像进气管压力信号及水温信号类的模拟信号,需要变换成数字信号,担负这项工作的部件是A/D变换器。各传感器输出的信号分为模拟信号与数字信号。数字信号通过ECU63模拟/数字转换器的示意图如图所示模拟/数字转换器的示意图如图所示64单片机(MCU)要进行工作,必须把外部的信息与程序输入到单片机内,还要把输出结果传输给执行器。即需要输入/输出接口来担任单片机与机外进行信息交换。在单片机上,一般把输入装置与输出装置汇总在一起,并简称为I/O。单片机(MCU)要进行工作,必须把外部的信息与程序输入到单65输入/输出(I/O)接口根据CPU的命令,对输入/输出信号的传输进行控制。因为CPU不能同时处理许多的数据,所以,要按照程序依次地输入、输出信号。输入/输出(I/O)接口根据CPU的命令,对输入/输出信号的66简单来说,在汽车上,不能用总线将输入装置或输出装置直接与CPU相连。这是因为CPU与存储器是在电压为5V、电流为mA级、速度为μs级即弱电领域里工作的。与此相比,以发动机控制系统中电子燃油喷射的输出接口为例,喷油器是在电压为12V、电流为A级、速度为ms级的领域里工作的。简单来说,在汽车上,不能用总线将输入装置或输出装置直接与CP67若想使这两者连接的话,就要在两者之间设置协调双方动作的装置,即需要接口,如图所示。若想使这两者连接的话,就要在两者之间设置协调双方动作的装置,68下面看一下具体的电路,如图所示,连接CPU与执行器(也可以称作输出装置,这里是喷油器)的部分就是输出接口。较高电压的12V输出信号加到功率管上时,功率管导通,电源电压加到喷油器上,阀门打开,开始喷射燃油。下面看一下具体的电路,如图所示,连接CPU与执行器(也可以称69在这种场合下,喷油器就是加上ON信号就可以动作的简单的输出装置,接口则调整喷射信号的电压电平,从5V调整到12V。在这种场合下,喷油器就是加上ON信号就可以动作的简单的输出装70汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件71汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件72汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件73举例车型：春兰集团的CL125-6电控摩托车下图为此摩托车发动机电控单元的硬件整体结构图！举例74汽车单片机及局域网技术(第二单元)课件75汽车电控单元的连接方式主从式多机通信结构TXD89C2051主机组合开关RXD89C20511号从机RXD89C20512号从机RXD89C20513号从机RXD89C20514号从机汽车电控单元的连接方式主从式多机通信结构TXD组RXDRXD76总线传输式多机通讯结构随着车用电气设备越来越多，从发动机控制到传动系统控制，从行驶、制动、转向系统控制到安全保证系统及仪表报警系统，从电源管理到为提高舒适性而作的各种努力，使汽车电气系统形成一个复杂的大系统，并且都集中在驾驶室控制。总线传输式多机通讯结构77

另外，随着近年来ITS的发展，以3G（GPS、GIS和GSM）为代表的新型电子通讯产品的出现，它对汽车的综合布线和信息的共享交互提出了更高的要求。

78从布线角度分析，传统的电气系统大多采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系，这样必然造成庞大的布线系统。据统计，一辆采用传统布线方法的高档汽车中，其导线长度可达2000米，电