车联网技术与应用（上篇共上中下3篇）

项目1车联网认知任务1车联网认知任务1车联网认知情景导入2018年工业和信息化部印发《车联网（智能网联汽车）产业发展行动计划》任务1车联网认知任务目标知识目标：1.了解车联网的产生、发展历程；2.理解车联网与智能汽车、智能交通的关系；能力目标：1.合理使用通用工具和专用仪器；2.查阅技术文件，简要分析车联网功能；3.了解《车联网集成应用》职业技能等级标准的工作领域；素质目标：1.认识到高质量发展的意义；2.认识到新型工业化、车联网（智能网联汽车）产业发展意义。任务1车联网认知一、车联网的产生历史上第一次汽车长途行驶：1886年，贝莎·本茨在没有告知丈夫且未得到当局批准的情况下，从德国曼海姆驾车前往普福尔茨海姆，全程约106公里。汽车能够实现物理本体的转移，即通过汽车等工具实现人或货物的地域转移。历史上第一次无线电通信：1888年，德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹，证实了麦克斯韦的电磁学理论，电磁波可以在空中传播。1895年，意大利物理学家马可尼，成功地把无线电信号发送到了1.5英里（2.4km）的距离。通信能够实现物理本体不移动的情况下把信息传输出去，即远端的通信。communication任务1车联网认知一、车联网的产生车联网起源于交通管理历史上第一次机动车事故：1769年，法国陆军工程师古诺发明了蒸汽汽车，在试车时转向系统失灵撞上兵营的外墙，车辆近乎报废。历史上第一个交通信号灯：1868年，英国伦敦威斯米斯特议会大楼前的十字路口安装了1个交通信号灯，顶端悬挂着红、绿两色可旋转的壁板式煤气灯。通过灯下站着的警察手动控制。任务1车联网认知一、车联网的产生车联网起源于交通管理历史上第一套电力信号灯系统：1914年，美国俄亥俄州克利夫兰市交通信号灯公司在警官LesterWire红绿黄灯发明的基础上进行改进，制作了一套电力信号灯系统。晶体管技术使交通信号灯逐渐实现了自动化控制1947年晶体管技术诞生后，交通信号灯逐渐实现了自动化控制。但是交通信号灯通常设置在道路交叉口，无法覆盖整条道路，无法监控、管理整条道路的交通。智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，ITS）将先进的信息技术、通信技术、传感器技术、电子控制技术以及计算机技术等有效地综合运用于整个交通运输管理体系，从而建立起一种大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。任务1车联网认知一、车联网的产生智慧交通、智能汽车促使车联网进化历史上第一个“无人驾驶汽车”1925年，美国陆军工程师霍迪纳发明了一种无线电操纵汽车队列，他在后车通过无线电操控前车完成启动、转向、加速、制动、鸣笛等动作。霍迪纳的无线电操纵汽车并不是真正的自动驾驶，但给公众留下了深刻的印象，一定程度上推动了无人驾驶汽车的发展。历史上上第一辆自动导航汽车1956年，美国通用汽车公司展示了一辆FirebirdII概念车，该车配有无线电信号接收装置，能够接收预先埋设在公路下方设备发射脉冲信号，从而实现自动导航与驾驶控制。1971年，英国交通与道路研究实验室（TransportandRoadResearchLaboratory，TRRL）展示了一款和通用汽车公司类似的电脉冲技术实现自动驾驶的汽车，据称试验该汽车的道路，负载率提高50%，交通事故率下降40%。任务1车联网认知一、车联网的产生智慧交通、智能汽车促使车联网进化车智能网联不断升级路数字化道路成为趋势任务1车联网认知一、车联网的产生智慧交通、智能汽车促使车联网进化高级阶段：全面智能化初级阶段：信息传输中级阶段：车辆控制任务1车联网认知二、车联网与智能汽车、智能交通系统的关系2016年10月，中国汽车工程学会在《节能与新能源汽车技术路线图》中定义：智能网联汽车是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，融合现代通信与网络技术，实现V2X智能信息交换共享，具务复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车。智能网联汽车是智能交通系统中的智能汽车与车联网交集的产品。智能网联汽车本身具备自主的环境感知能力，也是智能交通系统的核心组成部分，是车联网体系的一个结点，通过车载信息终端实现与车、路、行人、业务平台等之间的无线通信和信息交换。智能网联汽车的聚焦点是在车上，发展重点是提高汽车安全生，其终极目标是无人驾驶汽车车联网的聚焦点是建立一个比较大的交通体系，发展重点是给汽车提供信息服务终极目标是智能交通系统；无人驾驶汽车是汽车智能化与车联网的完美结合。任务1车联网认知三、车联网的发展历程萌芽期车联网的萌芽期，与“Telematics”（车载信息服务，指应用无线电通信技术的车载计算机系统）混淆。20世纪30年代，收音机逐渐成为汽车的标准配置，是汽车与通信技术的早期结合，但收音机只能单向的接收无线电信号。任务1车联网认知三、车联网的发展历程早期研究阶段车辆和路边固定位置设备间的V2I通信，向行驶车辆提供可靠的导航辅助，通信距离较短信息分发服务和双向通信服务，依然未能解决车-车通信的问题1966年，通用汽车推出DAIR（DriverAid，InformationandRouting）系统，提供救援、信息服务与路径导航服务1996年，通用汽车在DAIR系统的基础上推出世界最早的车联网系统，命名为OnStar（安吉星），并增加了远程诊断技术2018年，欧盟规定9座以下乘用车和3.5吨以下商用车强制配备eCall系统。任务1车联网认知三、车联网的发展历程高速发展期随着蜂窝移动通信技术的发展，车联网迎来高速发展期围绕车载信息服务、移动娱乐与消费、智能驾驶三方面，逐渐实现车-车通信、车-云通信。随着物联网（InternetofThings，IoT）技术和智能交通系统的发展，车联网概念改为“汽车移动物联网”。狭义车联网，是指通过装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对车辆的属性和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对车辆的运行状态进行有效监管和提供综合服务的系统。广义车联网，包括基于车与车、车与道路基础设施、车与行人以及车与后台数据中心或者车与云端（VehicletoCloud，V2C）等车与其他实体之间的信息交互，又称为V2X。任务1车联网认知三、车联网的发展历程车联网的定义世界电动车协会（WorldElectricVehicleAssociation，WEVA）对车联网的定义，是利用先进传感器技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对道路交通进行全面感知，对每部汽车进行交通全程控制，对每条道路进行交通全时空控制，实现道路交通“零堵塞”、“零伤亡”和“极限通行能力”的专门控制网络。可见，车联网运用了先进的信息通信技术，即对车进行控制，又对道路进行控制，与智能网联汽车概述密切相关。中国信息通信研究院《车联网白皮书（2017）》对车联网的定义，是借助新一代信息和通信技术，实现车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台的全方位网络连接，提升汽车智能化水平和自动驾驶能力，构建汽车和交通服务新业态，从而提高交通效率，改善汽车驾乘感受，为用户提供智能、舒适、安全、节能、高效的综合服务。网络连接、汽车智能化、服务新业态，是车联网的三个核心。任务1车联网认知三、车联网的发展历程车联网的架构车内网是指通过总线技术建立的一个标准化整车网络；车际网是指基于专用短距离通信（DedicatedShortRangeCommunication，DSRC）技术与LTE-V2X技术构建的实现车与车和车与路侧设备的中短距离通信的动态网络；车云网（也称车载移动互联网）是指车载终端通过3G/4G/5G等通信技术与Internet和云端进行远程无线连接的网络。任务2车联网技术分级情景导入

2021年中国率先发布全球首个车路协同技术白皮书任务2车联网技术分级任务目标知识目标：1.了解车联网参考模型；2.理解车联网技术分级；3.了解DSRC、LET-V2X、C-V2X概况；能力目标：1.合理使用通用工具和专用仪器；2.查阅技术文件，分析车联网功能的技术分级；3.了解《智能汽车大数据管理与应用》职业技能等级标准的工作领域；素质目标：1.培养团队协作等社会能力；2.培养科学探究精神和严谨工匠精神；3.培养爱国主义情怀和民族自信。任务2车联网技术分级一、车联网参考模型1985年，ISO推出OSI（OpenSystemInterconnect，OSI）开放系统互联模型，定义了七层框架物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层，每一层实现各自的功能和协议，并完成与相邻层的接口通信。OSI参考模型是一个逻辑结构，而不是一个具体的计算机设备或网络，其意义在于给不同网络体系提供了统一的框架，使任何两个参考OSI模型的网络体系之间可以进行通信。任务2车联网技术分级一、车联网参考模型随着车联网技术与产业的发展，车联网的内涵从交通管理延伸到智能网联汽车和智慧交通体系，包括车内网、车际网和车云网等3个体系架构，涉及到的通信技术非常复杂，并且仍然在发展中。作为物联网的一种行业应用，参照OSI参考模型，车网联逻辑架构可以划分为感知层、网络层和应用层等3层任务2车联网技术分级一、车联网参考模型1.感知层进行车辆自身与道路交通信息的全面感知和采集，是车联网的神经末梢，对车辆自身属性以及车辆外在环境如道路、人、车等静、动态属性的提取。感知层的数据来源包括多个部分对车辆自身的感知，例如速度、加速度、位置、横摆角速度等，主要通过读取CAN总线、GPS和其他感知设备对周围车辆行驶状态的感知和道路环境的感知，周围车辆的位置、方位、速度、航向角等数据通过车际通信获取，例如交通信号状态、道路拥堵状态通过车路通信获取通过与后台及第三方应用交互来获取更多的数据，比如天气数据、公交车优先调度请求等。任务2车联网技术分级一、车联网参考模型2.网络层通过制定满足业务传输需求的能够适应通信环境特征的网络架构和协议模型，在一种网络环境下整合不同实体所感知到的数据；通过向应用层屏蔽通信网络的类型，为应用程序提供透明的信息传输服务；通过对云计算、虚拟化等技术的综合应用，充分利用现有网络资源，为上层应用提供强大的通信支撑和信息支撑服务。任务2车联网技术分级一、车联网参考模型3.应用层应用需求是推动车联网技术发展的原动力实现智能交通管理、车辆安全控制、交通事件预警等功能，通过云计算平台向政府管理部门、整车厂商、信息服务商和个人用户等不同类型用户，提供汽车综合服务与管理功能，共享汽车与道路交通数据，支持新型服务形态和商业模式。由于不同的业务需求和传输环境，车联网采用不同的通信技术，一个实体往往具有多模式的接入能力由于交通安全需求，对通信技术具有极高的低时延、高可靠性要求，且不与其他通信系统相互干扰，必须制定专用于车辆环境的通信标准以及开发相应的通信技术。任务2车联网技术分级二、车联网技术分级3GPP（Thirdgenerationpartnershipproject）标准组织成立于1998年12月，由欧洲、美国、日本、韩国和我国等7个组织伙伴组成，最初的工作范围是为第三代移动通信制定全球适用的技术规范，逐渐成为全球最大、最重要的国际通信标准组织，并在5G标准制定及推进工作发挥重要作用。3GPP定义了27个车联网的标准应用场景。车联网技术对汽车领域的自动驾驶和交通领域的道路网联化、智能化，都提供基础性的通信和连接支撑能力，以实现各个分级中所需要的信息实时共享与交互、协同感知和协同控制。任务2车联网技术分级二、车联网技术分级2017年12月，全国汽车标准化技术委员会智能网联汽车分技术委员会（SAC/TC114/SC34）成立，秘书处设在中国汽车技术研究中心有限公司2020年1月，《汽车驾驶自动化分级》国家标准发布，根据驾驶操作的控制主体、环境感知主体、应用场景等，分为L1~L5级。参照《汽车驾驶自动化分级》标准，按照车联网为车辆提供交互信息、参与协同控制的程度，车联网技术分级可以分为网联辅助信息交互、网联协同感知、网联协同决策与控制等3个等级。任务2车联网技术分级二、车联网技术分级基于车联网的协同感知的应用场景，增强了单车感知的应用场景能力任务2车联网技术分级三、车联网技术演进多样化的通信性能需求，给车联网技术带来巨大挑战V2I应用的需求以高频度、低时延、高可靠为主；V2N应用的需求，如下载地图、视频等对带宽要求高，但时延要求不高；车辆编队行驶、半/全自动驾驶、远程驾驶、传感器扩展等智慧交通增强应用的需求，提出了更严苛的通信需求，如极低的通信时延、极高的可靠性、更大的传输速率、更远的通信范围、更高的移动速度和更强的抗干扰能力和安全机制等。任务2车联网技术分级三、车联网技术演进车联网的应用车联网在物流行业的应用

通过车联网技术，物流公司可以实时监控车辆状态和位置，优化路线规划，提高运输效率，降低运营成本。车联网在智能出行领域的实践车联网技术为智能出行提供了便利，如实时导航、在线支付、共享出行等，使出行更加便捷、高效和环保。车联网在汽车安全方面的贡献车联网技术可实时监测车辆状况，预警潜在故障，提供紧急救援服务，有效提升行车安全，降低事故发生率。任务2车联网技术分级三、车联网技术演进车联网的发展趋势车联网的普及程度

随着科技的发展，车联网的普及程度越来越高，从豪华车型到经济型车辆，都开始配备车联网系统，未来将实现全面覆盖。车联网技术的创新趋势

车联网技术正在不断创新，包括自动驾驶、远程控制、实时导航等功能，这些创新将极大地提升行车安全和驾驶体验。车联网对汽车行业的影响

车联网将对汽车行业产生深远影响，包括改变汽车的销售模式、服务模式，甚至可能引发汽车产业的新一轮革命。项目2车载网络关键技术任务2CAN技术应用情景导入2023年4月7日，以“科技·进化”为主题的2023奇瑞汽车新能源之夜在北京水立方举办。在“瑶光2025”战略赋能下，奇瑞集团发布在新能源汽车领域的新战略、新技术、新品牌、新产品，推出了135项新技术。奇瑞全栈自研的onebox线控制动技术，具有更高的集成度和能量回收效率，搭配RBU能够满足自动驾驶对高冗余的要求。任务目标知识目标：1.了解CAN总线的产生、发展历程；2.掌握CAN总线的组成和通信机制；能力目标：1.合理使用工具和仪器，测量CAN总线信号波形、诊断线路故障；2.查阅技术文件，监听、编制CAN总线报文；素质目标：1.培养团队协作等社会能力；2.培养科学探究精神和严谨工匠精神。20世纪中后期汽车电控系统发展背景一、CAN总线概述20世纪中后期汽车发展随着电子技术、信息技术的发展，汽车电控系统进入飞速发展阶段。传统汽车电路模式问题传统的点对点、单线制汽车电路模式产生诸多问题，如布线困难、检修不便等。CAN总线的引入和优势为解决上述问题，德国Bosch公司开发了CAN总线，其多主工作方式、抗干扰能力强等优点受到广泛欢迎。123传统点对点电控系统布线问题一、CAN总线概述传统汽车电控系统中，每个控制单元都需要与其它单元进行物理连接，导致线路复杂、维护困难。点对点电控系统布线问题由于采用点对点的布线方式，各控制单元之间无法实现数据共享，同时抗干扰能力较弱。数据共享和抗干扰能力缺乏传统电控系统的通信带宽有限，且可挂载的节点数量较少，无法满足现代汽车的需求。通信带宽和挂载节点数限制CAN总线的诞生和发展历程一、CAN总线概述CAN总线的诞生背景

20世纪80年代，为解决汽车微控制器通信需求，德国Bosch公司开发了ControllerAreaNetwork。CAN总线的发展过程

1991年，Bosch发布CAN2.0标准协议，后被国际标准化组织ISO标准化，形成ISO11898和ISO11519等标准。CAN总线的发展趋势

随着新能源汽车和自动驾驶汽车的发展，传统CAN总线已难以满足日益增加的需求，CANFD应运而生。CAN总线的优点和应用范围一、CAN总线概述CAN总线的优点

CAN总线具有多主工作方式、非破坏性总线仲裁技术、通信对象灵活等特点，使其在汽车、工业自动化等领域得到广泛应用。CAN总线的实时性

CAN总线采用短帧数据结构，传输时间短，抗干扰能力强，检错效果好，实现了高实时性。CAN总线的应用范围

CAN总线广泛应用于汽车电控系统、工业自动化、船舶、楼宇、医疗设备等领域，成为分布式控制或实时控制的优选通信网络。123二、CAN总线组成CAN控制器CAN收发器数据传输线终端电阻二、CAN总线组成CAN控制器的作用和功能CAN控制器的基本作用

CAN控制器是处理微处理器发出的数据，并将其传递给CAN收发器的关键设备。CAN控制器的数据传递功能

CAN控制器接收来自微处理器的数据，并将这些数据打包成帧，发送给CAN收发器进行传输。CAN控制器的错误处理功能

当接收到错误或故障信息时，CAN控制器会负责处理并发送相应的错误和故障消息。二、CAN总线组成CAN收发器的作用和功能CAN收发器的基本功能将CAN总线上的信号转换为数字信号，或将数字信号转换为CAN总线上的差分信号进行传输。实现点对点通信通过接收滤波的方式，实现一个节点向另一个节点发送信息，或者一个节点从另一个节点接收信息。提高抗干扰能力使用双绞线形式和差分电压传递信号的方式，提高了CAN总线的抗电磁干扰能力，减少了对外界的电磁辐射。123二、CAN总线组成数据传输线路的作用和功能CAN总线采用双绞线形式，通过差分电压来表示总线的隐性或显性状态。差分电压传递信息双绞线形式和差分电压传递信号的方式，提高了CAN总线的抗电磁干扰能力。抗干扰能力强CAN总线的线路故障主要包括CAN-L、CAN-H断路或者对地短路和对电源短路等。线路故障类型多样二、CAN总线组成终端电阻的作用和配置终端电阻的主要作用是防止电路回波信号干扰正常信号的传递，提高CAN总线的抗电磁干扰能力。终端电阻的作用高速CAN总线在二侧末端各配置1个120Ω的电阻，通过模拟无限远处导线的阻抗特性消耗能量而不产生反射波。容错CAN无终端电阻，每个节点自带匹配电阻。终端电阻的配置方法当网络中终端电阻过大或过小时，会引起信号反射和干扰，从而影响信号的正确传输和接收。终端电阻异常的影响汽车大功率驱动电机干扰可能导致CAN波形失真三、CAN总线的协议栈参考ISO/OSI网络模型，CAN总线分为数据链路层、物理层等2层，较为简单的分层结构有利于提高数据传递效率。根据ISO11898标准，数据链路层又分为逻辑链路LLC子层和媒体访问控制MAC子层三、CAN总线的协议栈数据链路层的功能数据链路层功能划分

数据链路层主要负责在网络实体间建立、维持和释放数据链路。LLC子层的功能

LLC子层主要负责接收过滤、超载通知和恢复管理，提供非应答服务。MAC子层的功能

MAC子层主要负责数据的封装/解封、帧编码及位填充/去除填充位等操作。三、CAN总线的协议栈逻辑链路层LLC子层的功能LLC子层的主要功能

LLC子层主要负责接收过滤、超载通知和恢复管理，提供非应答数据发送服务和非应答远程数据请求服务。接收过滤的作用

LLC子层通过接收过滤，可以决定哪些帧需要接收，哪些帧可以忽略，从而减少网络的负载和提高传输效率。超载通知与恢复管理的功能

当网络过载时，LLC子层会发出超载通知，同时进行恢复管理，以保证数据的有序传输和系统的稳定运行。三、CAN总线的协议栈媒体访问控制MAC子层的功能MAC子层的主要功能MAC子层位于数据链路层的下部，主要负责数据的封装/解封、帧编码及位填充/去除填充位等操作。MAC子层提供的服务MAC子层为LLC子层提供应答数据传送、应答远程数据传送、超载帧传送和编制出错帧等服务。MAC子层的接收来源MAC子层从物理层接收MAC数据帧、远程帧和超载帧，并向LLC子层提供服务。123四、CAN总线的数据帧CAN总线数据的传输采用帧（frame）的形式。帧是CAN总线数据传输的基本单位，它包含了CAN总线数据传输所需的全部信息，包括数据、控制和状态信息四、CAN总线的数据帧数据帧的结构特点数据帧的起始标识

数据帧以显性位作为起始，标志着新的CAN帧的开始。数据帧的仲裁段

仲裁段由标识符和1位RTR位组成，用于区分不同节点的数据优先级。数据帧的数据段

数据段包含发送的数据内容，长度可变，范围为0~8字节。四、CAN总线的数据帧帧起始的作用和实现方式帧起始的作用

帧起始标志着一个新的CAN帧的开始，用于同步总线上的所有节点。显性电平与隐性电平

显性电平表示逻辑值为“0”，隐性电平表示逻辑值为“1”，显性具有优先性。帧起始的实现方式

当某个节点想向总线发送数据时，首先读取总线电平判断总线是否处于空闲状态，然后用1个显性位与总线执行“与”操作，将整个总线置为显性状态。123四、CAN总线的数据帧仲裁段的作用和优先级仲裁机制仲裁段的作用

仲裁段是CAN总线数据帧中用于解决多个节点同时发送数据时的竞争问题，确定数据的优先级。标识符的重要性标识符是仲裁段的关键组成部分，它决定了数据的优先级和传输方式，包括点对点、点对多和广播。优先级仲裁机制的运作当多个节点同时发送数据时，通过标识符和RTR位的比较，确定数据的优先级，低优先级节点主动退出发送，节省了总线冲突仲裁时间。四、CAN总线的数据帧控制段、数据段、校验段、确认段的作用和构成控制段的作用和构成

控制段主要用于标识数据帧的优先级，由2位保留位和4位DLC位组成。数据段的作用和构成

数据段是CAN总线数据传输的核心部分，由0-8字节的数据组成，以MSB优先的方式发送。校验段与确认段的作用和构成

校验段用于验证数据的完整性，确认段则用于确认数据是否正常接收，二者共同保障了CAN总线的可靠性。五、CAN总线的发展CAN总线广泛应用于汽车动力系统中，实现各控制单元之间的实时数据交换。CAN总线在汽车动力系统的应用随着新能源汽车的发展，CAN总线在电池管理系统、驱动电机控制系统等方面发挥重要作用。CAN总线在新能源汽车领域的应用自动驾驶汽车需要高速、可靠的通信网络，CAN总线为自动驾驶汽车提供了关键的数据传输支持。CAN总线在自动驾驶汽车的应用在汽车领域的应用现状五、CAN总线的发展CANFD标准的发布和优势CANFD标准的发布

2012年，Bosch公司发布了CANFD标准，继承了CAN的绝大多数特性。CANFD数据长度的优势

CANFD将数据段的长度增加到64个字节，减少了协议开销并提高了协议效率。CANFD传输速度的提升

CANFD支持双比特率，可以实现高达5Mbit/s的数据比特率，满足高带宽需求。项目2车载网络关键技术任务1LIN技术应用情景导入2022年10月，党的二十大报告提出了“中国式现代化”。中国式现代化，是人口规模巨大的现代化，是全体人民共同富裕的现代化，是物质文明与精神文明相协调的现代化，是人与自然和谐共生的现代化，是和平发展的现代化。智能网联汽车离不开电子控制单元的全面网络化，由于LIN总线的低成本和简单易用，在车辆内部低速网络得到大量应用。任务目标知识目标：1.了解LIN总线的产生、发展历程；2.掌握LIN总线的结构和通信机制；能力目标：1.合理使用工具和仪器，测量LIN总线信号波形；2.查阅技术文件，分析LIN总线信号波形，诊断和排除LIN总线简单故障；素质目标：1.培养团队协作等社会能力；2.培养科学探究精神和严谨工匠精神。定义与发展一、LIN总线概述LIN总线定义LIN总线是一种低成本、单主控器/多从设备模式的串行通信协议，广泛应用于汽车电子控制单元之间的通信。LIN总线发展历程LIN总线由欧洲五大车企于1998年联合成立工作组开发，经过多次修改和升级，成为国际标准ISO17987Part1-7。LIN总线的优势与应用LIN总线具有成本低、单信号线传输、可预测的电磁兼容性能等优势，被广泛应用于汽车电子控制单元之间的通信，如车门控制单元、天窗控制单元、空调控制单元等。123作用与应用一、LIN总线概述LIN总线因其低成本和单信号线传输特性，广泛应用于汽车电子控制单元之间的通信，如车门控制、天窗控制等。LIN总线在汽车电子控制单元的应用LIN总线具有“局域”的特性，通常与上层CAN网络相连，形成CAN-LIN网关节点，这使得其在汽车中被广泛使用，降低了成本。LIN总线的局域特性及其优势LIN总线规定最大传输速率为20kbps，这种低速传输使得LIN总线在车辆中的电磁兼容性能更加可预测和可控，降低了信号干扰的可能性。LIN总线的电磁兼容性能工作原理及特点一、LIN总线概述单主控器模式

LIN总线是一种点对多通信模式，一个主控制器与多个从设备通信。从设备响应方式

在LIN总线上，从设备只能在主控制器发起通信时被动响应。成本和性能优势

由于其简单的结构和低成本，LIN总线广泛应用于汽车电子控制单元之间的通信。123工作原理及特点低成本实现单信号传输一、LIN总线概述基于UART接口的实现

LIN总线利用通用UART接口，降低了硬件要求和成本。单信号线传输

LIN总线仅需一根信号线即可完成数据传输，减少了线束数量，降低成本。低成本的主从通信模式

LIN总线采用点对多点通信模式，一个主控制器可与多个从设备通信，简化了系统结构。单信号线传输原理

LIN总线只需一根信号线即可实现数据传输，降低了成本和复杂性。单信号线传输优势

单信号线传输减少了线束数量，使车辆更轻便，电磁兼容性能更好。单信号线传输限制

由于通信速率较低，LIN总线不适用于高速数据传输场景。工作原理及特点电磁兼容性一、LIN总线概述LIN总线的电磁兼容性能LIN总线采用低速传输，最大传输速率为20kbps，降低了电磁干扰的可能性。LIN总线的信号配置LIN总线提供信号的配置、处理、识别和诊断功能，帮助汽车制造商更好地控制车辆中的各个系统。LIN总线的抗干扰能力LIN总线采用单信号线传输，降低了成本和线束数量，提高了车辆的轻便性，同时具有较好的抗电磁干扰性能。123工作原理及特点配置、处理、识别和诊断功能一、LIN总线概述LIN总线提供信号的配置、处理、识别和诊断功能，方便汽车制造商进行车辆系统的控制和维护。配置功能LIN总线能够处理来自不同设备的信息，通过协议控制器实现数据的收发和转换，确保信息的准确性和可靠性。处理功能LIN总线具备信号的识别和诊断功能，帮助汽车制造商及时发现和解决车辆系统中的问题，提高车辆的运行效率和安全性。识别与诊断功能二、LIN总线的组成LIN总线的核心部分，负责执行LIN协议的逻辑功能，如消息的发送和接收处理。它通常集成在微控制器中，用于管理数据帧的生成和解析。协议控制器ProtocolController作为物理层的组成部分，总线收发器负责将协议控制器的数字信号转换为适合传输总线的信号。它也负责保护从总线传来的信号，防止由于电气干扰或瞬变电压对微控制器造成损害。总线收发器BusTransceiverLIN总线使用单根导线进行数据传输，这是一种典型的主从结构。主控单元（ECU）有且仅有一个，而从控单元可以有多个。主控单元对从控单元有绝对的控制权，控制LIN总线网络通信的整个过程。传输总线二、LIN总线的组成协议控制器(ProtocolController)数据的收发

把二进制并行数据转变成高-低电平信号，并按照规定的串行格式（8数据位，1停止位，无校验位）送往总线收发器。接收时，协议控制器把来自总线收发器的高、低电平信号按照同样的串行格式储存下来，然后再将储存结果转换成二进制并行数据。产生和识别帧的同步间隔段

同步间隔段包含一个低电平脉冲，长度至少为13位，把同步间隔段与普通的数据字节区别开，确保了同步信息的特殊性。执行本地CPU的唤醒

需要唤醒时，主节点协议控制器通过总线收发器向LIN总线送出唤醒信号。从节点的协议控制器要能识别总线唤醒的信号。当收到来自LIN总线的唤醒信号时，协议控制器能够正确动作，进入规定的通信状态。123二、LIN总线的组成总线收发器(BusTransceiver)总线收发器的功能

总线收发器作为协议控制器与传输总线之间的接口，负责完成数据的接收和发送。电平转换的作用

总线收发器将协议控制器产生的高低电平信号转换为LIN总线的隐性、显性电平，实现信号的正确传输。附加功能

总线收发器还具备阻抗匹配、压摆率控制等附加功能，以确保LIN总线的稳定运行和高效通信。二、LIN总线的组成传输总线传输总线的构成

传输总线由单独的数据主线和地线构成，实现了单总线结构。传输总线的特性

由于地线在车辆上是搭铁线，因此LIN总线通常使用电子单元的搭铁线而省去。传输总线的作用

传输总线作为LIN总线的基本组成部分，负责数据的收发和同步间隔段的产生。三、LIN报文帧报文帧组成LIN报文帧头由同步间隔段、同步段和受保护ID段组成，用于表示一个新帧的开始。LIN报文帧头结构LIN报文应答域包括数据段和校验和段，用于接收方对帧头的解析和响应操作。LIN报文应答域LIN报文帧分为信号携带帧、诊断帧和保留帧，根据帧ID的不同实现不同的功能和应用。LIN报文帧类型及应用三、LIN报文帧同步间隔段同步间隔段的作用

同步间隔段用于表示一个新帧的开始，由同步间隔和同步间隔段间间隔符组成。同步间隔的长度

同步间隔是至少持续13位的显性电平，可以标志一个帧的开始，而不会造成误判。同步间隔段与帧中其他字段的区别

由于帧中的所有间隔或总线空闲时都应保持隐性（高）电平，并且帧中的任何其它字段都不会发出大于9位的显性电平，因此至少持续13位的同步间隔可以标志一个帧的开始，而不会造成误判。三、LIN报文帧同步段同步段的定义

同步段是LIN数据帧中，所有字段通过字节域格式传输的部分。同步段的构成

同步段由一个固定的字节0x55组成，是一个连续8位的高低切换。同步段的作用

同步段用于发送固定字节，使接收方能够准确接收每个bit的信息。三、LIN报文帧受保护ID段受保护ID段的作用

受保护ID段用于标识LIN报文的类别和目的地，从机对帧头作出的反应基于帧ID判断。受保护ID段的结构受保护ID段由6位帧ID和2位奇偶校验组成，用于区分信号携带帧、诊断帧和保留帧。受保护ID段的校验方式受保护ID段采用校验和进行校验，包括标准型校验和（ClassicChecksum）和增强型校验和（EnhancedChecksum）。三、LIN报文帧数据段数据段的定义

数据段是LIN报文帧中用于传输信号和诊断消息的部分。

数据段的组成

数据段由1-8个字节组成，可以包含信号和诊断消息。LIN2.2标准规定可传输的LIN字节数为2，4，8，并不是1-8内任意一个数字。数据段的特性

数据段的内容和长度由设计者根据帧ID提前设定，并以广播形式在总线上发布。三、LIN报文帧校验和段校验和段的作用校验和段用于对LIN报文帧中传输的内容进行错误检测。标准型校验和标准型校验和仅保护数据段，确保数据在传输过程中的准确性。增强型校验和增强型校验和同时保护数据段和帧ID段，提供更全面的校验功能。123项目2车载网络关键技术任务3车载以太网技术应用情景导入裕太微电子以太网物理层芯片获得2023中国IC风云榜优秀产品创新奖任务目标知识目标：1.了解车载以太网的产生、发展历程；2.理解车载以太网的系统组成和传输机制；能力目标：1.合理使用工具和仪器，读取车载以太网的信号波形、诊断线路故障；2.查阅技术文件，监听、解析车载以太网报文；素质目标：1.培养团队协作等社会能力；2.培养科学探究精神和严谨工匠精神。汽车总线技术现状一、车载以太网概述CAN总线特性及局限CAN总线具有多主仲裁特点，但每个时间窗口只能有一个节点发送信息，实现半双工通讯，最高传输速度1Mbps，难以满足高性能处理器的需求。。车载以太网的优势以太网技术成熟、标准化程度高、带宽大、成本较低，能提供更高的数据传输能力，满足高性能处理器实时高速双向数据交互的需求。车载以太网的发展历程从最初的XeroxEthernet到现在的400Gbps速率的以太网标准，其传输速率增长了近1500倍，成为全球最大的局域网标准。123车载以太网在汽车领域的应用前景一、车载以太网概述车载以太网的带宽优势

车载以太网提供高数据传输能力，满足带宽密集型应用需求。车载以太网在ADAS中的应用

高级驾驶辅助系统ADAS对带宽要求较高，车载以太网可提供更高分辨率的数据传输。车载以太网在信息娱乐系统的应用

车载信息娱乐系统需要高速稳定的网络连接，车载以太网能满足其需求。车载以太网的起源一、车载以太网概述

XeroxEthernet的诞生

1973年，美国Xerox公司为了实现个人计算机和其他设备的通信，设计了一种公司内部的总线型局域网。

同轴电缆的使用

XeroxEthernet使用同轴电缆作为传输介质，以2.94Mbps速率运行。

以太网雏形的形成

XeroxEthernet是现代以太网的雏形，为后来的以太网技术发展奠定了基础。

IEEE在以太网标准化过程中的作用一、车载以太网概述IEEE在以太网标准化中的角色IEEE组织在以太网的标准化过程中发挥了关键作用，推动了以太网技术的发展。IEEE802.3标准对以太网的影响IEEE802.3系列标准为以太网提供了统一的技术规范，使得不同厂商的设备能够互联互通。IEEE推动车载以太网的发展IEEE通过制定车载以太网技术标准，促进了车载网络的高速、高效发展，满足汽车电动化、网联化的需求。123车载以太网的演进过程一、车载以太网概述车载以太网的非总线型拓扑结构二、车载以太网的组成星型拓扑结构特点星型拓扑结构管理方便，极易扩展，安装维护成本低，但由于要专用的网络设备作其核心节点，对核心设备的负担较重，可靠性要求高。菊花链型结构特点菊花链型结构由星型结构的基础网络构成，通过菊花链或串行的方式增加下一个节点，容易扩展，各站点可以分布处理，网络设备的负担相对较轻。树型结构特点树型结构结合了星型和菊花链型的优点，在汽车网络中权衡了良好的分布处理性能和安装维护成本。123车载以太网支持的IEEE标准二、车载以太网的组成介绍了车载以太网对IEEE802.3标准的支持情况，说明了其在车载网络中的应用和优势。车载以太网支持的IEEE802.3标准探讨了车载以太网对IEEE802.1Q标准的支持，说明了这一标准在车载网络中的作用和重要性。车载以太网兼容的IEEE802.1Q标准分析了车载以太网如何将IEEE802.3和IEEE802.1Q标准结合起来，实现更高效、可靠的车载网络通信。车载以太