学习目标2认知汽车CAN总线LIN总线MOST总线的应用及

学习目标2：认知汽车CAN总线、LIN总线、MOST总线的应用及其性能特点8.1.2总线的应用及其性能特点重庆工业职业技术学院车辆工程学院课程建设（1）CAN总线的应用电子控制器局域网络CAN是德国BOSCH公司提出并推广应用的，它是专门为车辆系设计的，来为汽车的控制器之间提供数据交换。CAN-BUS系统1．CAN总线Can-Bus总线技术是“控制器局域网总线技术（ControllerAreaNetwork-BUS）”的简称，在汽车上，这种总线网络用于车上各种传感器数据的传递，实现数据共享。Can-Bus总线技术的应用可以大量减少车体内线束的数量，降低了故障发生的可能性。Can-Bus示意图CAN-BUS数据总线系统的结构CAN-BUS系统中CAN收发器安装在控制器内部，同时兼任接收与发送功能，将控制器传来的数据转换为电信号并送入数据传输线，并在数据传输终端增加了电阻，防止数据信号在线端被反射，以回声的形式返回，影响数据的传输。CAN收发器汽车上的网络连接方式主要采用两根CAN总线（双向数据传输线），采用双绞线自身校验结构，既可以防止电磁干扰对传输信息的影响，也可以防止本身信号的丢失。一根是用于动力系统的高速CAN总线，速率达到500Kbit/s，动力系统CAN主要连接对象是发动机控制器（ECU）、ABS控制器、安全气囊控制器、组合仪表等；另一根是用于车身系统的低速CAN总线，速率是100Kbit/s，车身系统CAN主要连接和控制的汽车内外部照明、灯光信号、雨刮电机等电器。CAN总线采用了高、低电平两根数据线（双绞线），控制器输出的信号同时向两根数据线发送（两根线上传输的数据相同），高、低电平互为镜像，这样，两根线的电压差保持一个常值，所产生的电磁场效应也会由于极性相反而互相抵消。CAN总线的结构及颜色CAN总线分为驱动CAN总线、舒适CAN总线、信息CAN总线三类CAN总线分为PT-CAN总线（动力传输CAN总线）、F-CAN总线（底盘CAN总线）、K-CAN总线（车身CAN总线）三类CAN总线分为CANB总线CANC总线两大类以大众汽车为例，根据CAN总线通信协议，人为将CAN总线划分为5个不同区域，分别为驱动系统、舒适系统、信息系统、多功能仪表、诊断系统。CAN总线不同系统中的数据传输速率驱动系统CAN总线控制单元安装位置舒适系统CAN总线控制单元安装位置信息娱乐CAN总线控制单元安装位置以发动机控制电脑为例发动机控制器通过CAN总线向接收信号的控制器内部的CAN收发器发射类似于“广播”的信号包括发送请求帧、发送清除帧、结束应答帧、连接失败帧以及用来全局接收的广播帧这些收发器接收到信号并转换后，会将信号传递给自身的控制器控制器电脑会根据信号信息来判断是否为所需要的信息，如果不是，将忽略收发器的信号请求CAN总线的数据传递过程示意CAN-BUS采用串行数据传递、单根数据线的方式，如果有多个控制器需要同时发出信号，那样势必会在CAN数据总线上发生数据冲突，因此CAN-BUS对于每一个信息数据列都规定了优先级，当多个控制器试图发送信息时，它们自身的接收器会为信息的优先级进行仲裁，当其他控制器发送的信息优先级高于自己控制器发送的信息时，将通知自己的收发器停止发送，整个控制器进入接收状态。CAN-BUS数据传输优先级确认CAN-BUS系统中的网关马自达CAN总线系统由每个控制单元（比如ABS、PCM、BCM等控制单元）内部的1个CAN控制器和1个收发器，在每个控制单元外部连接的2条CAN数据总线和整个系统中的2个终端组成。马自达M6汽车CAN总线系统图CAN总线的主传输线路（ABS）制动防抱死系统PCM（动力控制模块）DSCHU/CM（动力稳定控制）诊断连接器组合仪表音响系统重庆工业职业技术学院车辆工程学院课程建设（2）CAN总线的特性CAN总线系统通过串行接口使车内各个控制单元联网，能够大量减少汽车内部线束的数量，以车门控制单元为例，未采用CAN总线时，完成其全部控制功能需要45根线和9个插头，如图（a）所示；采用CAN总线车门控制单元后，完成其全部控制功能最多只需要17根导线、2个插头即可，如图（b）所示。车门控制单元CAN总线的特点：①使用双绞线、同轴电缆以及光纤作为网线，适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量。②高速串行数据接口功能：CAN总线支持从几百到1Mbit/s的数据传输速率，反应速度快，发送时不需等待令，对请求反应迅速。③数据帧短，短数据帧有利于减小延时，提高实时性，但降低了有效数据传输速率。④具有独立性，每个子系统都可以独立工作，某个子系统出现故障时并不影响其他系统的正常工作。98765⑤车辆状态信息共享，数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他（一个或多个）节点发起数据通信，靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序，具备优先权的仲裁。⑥具有可扩展性，需要增加新的子系统时，不需要对基本系统作修改。⑦具有远程数据请求功能。⑧具有全系统数据兼容性。⑨基于事件触发的发送方式，信息传送延时离散度高，有出现长延时的可能。2．LIN总线（1）LIN总线的应用LIN是由摩托罗拉（Motorola）与奥迪（Audi）等知名企业联手推出的一种低成本的开放式串行通讯协议，用于实现汽车中的分布式电子系统控制，LIN的目标是为现有汽车网络（例如CAN总线）提供辅助功能。LIN总线是一种辅助的总线网络，能为不需要用到CAN的装置提供较为完善的网络功能空调控制后视镜车门模块座椅控制智能性交换器低成本传感器重庆工业职业技术学院车辆工程学院课程建设在带宽要求不高、功能简单、实时性要求低的场合，如车身电器的控制等方面，使用LIN总线可有效的简化网络线束、降低成本、提高网络通讯效率和可靠性。LIN总线结构上使用的是非屏蔽的单根导线。汽车LIN总线重庆工业职业技术学院车辆工程学院课程建设LIN包含一个主节点和一个或多个从节点。所有节点都包含一个被分解为发送和接收任务的从属通讯任务，而主节点还包含一个附加的主发送任务。在实时LIN中，通讯总是由主任务发起的。LIN总线主、从控制单元示意重庆工业职业技术学院车辆工程学院课程建设（2）LIN总线的特性①主从结构：LIN网络是单主多从结构，一个LIN网络中只有一个主结点，从结点可以有多个，主结点可以向任意一个从节点发送信号，但从节点之间不发送信号。②单线传输：LIN网络中使用的是非屏蔽的单根导线联接主、从模块，总线不与诊断仪连接。③低速传输：LIN网络控制的大多数是舒适系统，对数据传输速度要求不高，它的传输速率在10Kbit/s左右，属于A类总线。④LIN总线无需仲裁。8765⑤与CAN总线的橙色不同，LIN总线主色为紫色。⑥在LIN系统中，加入新节点，不需要其他从节点作任何软件或硬件的改动。⑦整个网络的配置信息只包含在主节点中，从节点可以自由地接入或脱离网络而不影响网络中的通信LIN的网络结构。⑧基于通用UART接口。几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件，价格低廉、结构简单。3．MOST总线（1）MOST总线的应用MOST是一种用于多媒体数据传送的网络系统，专门针对汽车而开发的，采用光纤（不受电磁辐射干扰与搭铁环的影响）作为物理层的传输介质，将视听设备、通信设备以及信息服务设备相互连接起来。汽车MOST系统控制单元重庆工业职业技术学院车辆工程学院课程建设MOST各控制单元通过一个环形数据总线连接，MOST总线（多媒体传输系统）实现了控制单元和环形结构之间的数据交换。MOST总线的环形结构重庆工业职业技术学院车辆工程学院课程建设大众车系汽车MOST总线的应用重庆工业职业技术学院车辆工程学院课程建设（2）