汽车电子控制技术第二章

1、模块2汽车多路传输系统，项目2。1多路通信协议项目2。2复用系统项目2。3其他数据总线网络项目2。4汽车多路系统诊断基础项目2.5甲类总线系统诊断项目2.6乙类总线系统诊断项目2。7控制器局域网总线诊断项目2。1多路通信协议。由于汽车电子控制系统的增加，汽车传感器的数量也在增加，而增加的零部件和电线使汽车生产成本增加。例如，早期的汽车配备了三个发动机冷却液温度传感器，一个用于动力系统控制模块(PCM)以控制燃油喷射和点火，一个用于冷却风扇模块以控制散热器风扇的运行，第三个用于组合仪表以指示发动机温度。下一页，返回，项目2。1多路通信协议目前，许多汽车制造商采用多路复用系统来实现不同控制模块之间

2、的数据共享。多路复用提供了使用单个电路在几个控制模块之间分配和共享数据的能力。由于数据通过单个电路传输，因此消除了大量线束。多路复用布线系统使用现场总线数据链路连接每个模块，并允许数据从一个模块传输到另一个模块。每个模块都可以通过现场总线数据链路发送和接收数字信息。连接到数据总线的每台计算机称为一个节点。某个传感器的信号传输到一个模块后，可以被其他模块使用。上一页，下一页，返回，项目2。1复用通信协议，复用系统和非复用系统的主要区别在于数据采集和处理的方法。在非多路复用系统中，来自传感器的模拟信号通过专用线路传输到计算机。在计算机中，模拟信号被转换成数字信号。因为每个传感器都需要自己的专用导线

3、，所以传感器和执行器所需的导线数量非常大。在多路复用系统中，来自传感器的模拟信号被发送到计算机，转换成数字信号，然后由计算机分配到公共数据总线。因为任何系统的计算机或控制模块一次只处理一个输入，所以必要时它会调用这些数据信号。通过分时将数据从传感器传输到控制模块，可以使用单个数据电路。上一个，下一个，上一个，项目2。1多路通信协议，这是计算机通过数据总线与另一台计算机通信时使用的一种语言。协议可能在波特率和传输方法上有所不同。例如，一些制造商使用脉冲宽度调制，而另一些使用可变脉冲宽度。SAE根据通信速度(波特率)定义不同种类的协议。(1)a类，通用异步收发机(UART)低速协议，波特率低于10

4、 kb/s，异步协议意味着节点之间的通信只在必要时进行，而不是连续进行；(2)乙类，中速协议，波特率10-125千字节/秒；(3)C类，高速协议，波特率125-1 000千字节/秒，上一页，下一页，主题2。1多路通信协议，1。ISO 9141-2协议，国际标准化组织ISO 9141-2协议，波特率10。4 kb/s，属于B类系统，用于车载计算机模块和OBD。如图2-1所示，该系统为双线故障诊断总线，包括一条k线和一条L线。k线用于从模块向故障诊断仪传输数据，L线用于从故障诊断仪向模块传输数据。上一页，下一页，上一页，项目2。1多路通信协议，国际标准化组织-K总线是另一种使用国际标准化组织914

5、1-2协议的故障诊断总线，它允许单线双向通信。使用国际标准化组织-K总线的车辆需要故障诊断仪为总线系统提供12 V电源。数据以数字信号的形式在总线上传输，如图2 -2所示。上一个，下一个，上一个，项目2。1多路通信协议，2。ISO 14230-4协议ISO 14230-4协议使用单个双向数据传输线在故障诊断仪和模块之间进行通信。欧洲汽车制造商经常将该系统用作故障诊断总线。通信系统需要一个主模块。发送和接收信息的原理类似于通用异步收发器系统。主模块依次询问从模块，然后等待响应，然后控制消息的传输。当没有通信信号时，传输线上的电压保持在5伏；在通信过程中，传输线上的电压降低，形成具有固定脉冲宽度的

6、数据流。上一页，下一页，返回，项目2。1复用通信协议，三。J1850协议J1850总线系统是OBD-II的B类标准，该总线有两种不同的版本。第一个版本支持41的传输速率。6 kb/s，被福特公司采用，称为SCP协议。该系统使用双绞线传输脉宽调制信号。第二个版本支持10的传输速率。4千字节/秒。通用汽车公司和戴姆勒克莱斯勒公司采用该协议。通用汽车被称为二级系统，而戴姆勒克莱斯勒被称为可编程通信接口。该系统采用单线传输的可变脉宽调制数据总线。上一页，下一页，返回，项目2。1多路通信协议，4。J2284协议J2284总线协议属于C类标准，也称为控制器局域网。罗伯特博世在20世纪80年代早期开发了CA

7、N，现在它在欧洲被广泛使用。大多数装有CAN总线的汽车只使用CAN总线进行模块间的通信，而ISO-K总线通常用于与故障诊断仪的通信。美国汽车工程师学会(SAE)要求使用CAN C网络作为故障诊断仪和PC机之间的通信协议.前一页，后一页，项目2。2多路复用系统，一级和一级数据总线网络1988年，克莱斯勒开发了一个多路复用系统，用于2003年款。该系统被称为克莱斯勒冲突检测(CCD)，这是一个典型的甲级总线，如图2-3所示。电荷耦合器件系统的应用显示出许多优点：减少了：布线；减少了计算机中控制器的数量；降低了传感器的负载；增强的诊断功能。电荷耦合器件系统使用双绞线以数字形式传输数据。一个连接称为总

8、线()，另一个称为总线(-)。所有连接到电荷耦合器件总线系统的模块都配有一个特殊的电荷耦合器件芯片。在大多数汽车中，车身控制模块(BCM)是总线系统的主模块，其他模块是从模块。主模块为总线电路提供偏置电压，总线电源电路如图2-4所示。下一页，返回，项目2。2多路复用系统，当没有数据传输时，总线()和总线(-)电路上的偏置电压为2。如图2-5所示，5 V稳压电源通过13 k电阻将电流传输到母线(-)电路，然后通过两个并联的120电阻进入母线(-)电路，最后通过第二个13 k电阻接地。两个120的电阻称为终端电阻，用于抑制感应电压。其中一个终端电阻位于BCM内部，而另一个位于动力系统控制模块中。上

9、一页，下一页，返回，主题2。2复用系统，如图2-6所示，电荷耦合器件芯片中的比较器相当于一个电压表，正探头连接到总线()电路，负探头连接到总线(-)电路，电压表将测量电路之间的电压差。当总线上没有数据传输时，电压差接近0V(实际上为0。02 V)上一页，下一页，返回，主题2。2多路复用系统，当两个执行器接通时，总线()的电压被拉至接近5 V，电压差接近5 V，位值为0；当两个执行器关闭时，总线()的电压恢复到2。49 V，总线(-)的电压恢复到2。51 V，电压差接近0V，位值为1。因为致动器以7 812的速率来回切换(打开和关闭)。5次/秒，总线()上的电压不会升至满5伏，总线(-)上的电压

10、也不会降至0伏。只要比较器测量到的电压差大于0。06 V时，计算机将区分位值的变化(从1到0)，从而达到数据传输的目的。上一页，下一页，返回，项目2。2复用系统，二级和二级数据总线网络，J1850协议规定的r级数据总线网络。自1998年以来，戴姆勒-克莱斯勒逐步废除了电荷耦合器件总线系统，代之以新的PCI总线系统。PCI系统是单线双向通信总线。系统的模块并联连接。系统中的每个模块都提供自己的偏置电压，并与终端电阻相连(图2-7)。当模块向总线发送数据时，可变脉宽调制信号(VPIWM)在07切换。75伏表示1和0位(图2-8)。上一页，下一页，返回，项目2。2复用系统中，电压呈梯形变化，向上或向

11、下倾斜，可以抑制电磁感应。VPIWM电压的电平和长度决定了位值是1还是0。典型的PCI总线数据包括以下信息(图2-9): (1)数据头(HGADGR):13字节，包括数据类型、长度、优先级、目标模块和发送模块信息；(2)发送的数据字节为：的消息最大长度为8字节；(3)循环冗余校验(aRa)字节：检测数据是否已被损坏或是否有其他错误；(4) IFR字节：如果发送模块需要目标模块的响应，它将携带此信息。上一个，下一个，上一个，项目2。2复用系统，三。控制器局域网第一辆使用CAN总线的汽车是1991年的梅塞德斯5_Class，总线遵循J2284协议。根据传输速度的不同，CAN总线系统可分为can b

12、和CAN c。CAN B是一种传输速率低于125 kb/s的中速系统，用于控制座椅、车窗、收音机和仪表板等车身电器；CAN C总线的速度高达500 kb/s，用于发动机管理、防抱死制动和其他系统的实时控制。目前，汽车上出现了一种新的CANC诊断总线，专门用于连接故障诊断仪器。一辆汽车可以同时配备多个总线网络。上一页，下一页，上一页，项目2。2多路复用系统，CAN总线电路由一对双绞线CAN-C()和CAN-C(-)组成。数据在两条线路上同时传输，传输的信号是相同的，但是两条线路上的信号电压正好相反，也就是说，在同一时间，一条线路具有高电位，而另一条线路具有低电位，并且CAN总线将两条线路扭绞在一

13、起以减少电磁干扰。接线时，母线应尽量避免与大电流导线平行的路径，如点火开关控制电路、电机和大电流PG M电路。上一页，下一页，上一页，项目2。2复用系统。在所有的CAN总线系统中，每个模块都提供自己的偏置电压。当一个模块与总线断开时，其他模块仍然可以相互通信。不同的CAN总线系统也有各自的优缺点。例如，高速控制器局域网总线仅在点火开关打开时工作，而控制器局域网总线在点火开关关闭时保持激活状态。控制模块根据自己的要求决定应该连接到哪个总线系统。上一个，下一个，上一个，项目2。2复用系统在同一辆车上使用两个独立的总线网络，为制造商提供每个系统最合适的特性。汽车系统的实时数据交换应采用CAN总线.当

14、点火开关关闭时，可能需要传输数据的其他模块将连接到控制器局域网总线。点火开关接通后，控制器局域网总线被激活，总线偏置为2。5伏.当CAN C()和CAN C(-)的电位相等时，总线是隐性的，位值“1”被传输。当CANC()电位拉高，而控制器局域网(-)电位拉低时，总线占主导地位，位值为0；传输的控制器局域网总线(图2-10)有两个终端电阻，位于两个最远的控制器局域网模块中，每个终端电阻为120。由于模块并联，总电阻为60。上一页，下一页，返回，主题2。2多路传输系统，无论点火开关是关还是开，控制器局域网总线总是激活的。当CAN B()为00.2伏且CAN B (-)为4伏时。85.0 V，总线

15、为隐性，逻辑值为1。当CAN B()电位被拉至3时。65.0伏，CAN B (-)电位降至1。40V，总线占优势，逻辑值为“0”(图2-11)。当CAN B()约为0 v且can b (-)接近电池电压时，总线处于睡眠状态。，上一页，下一页，上一页，项目2。2多路传输系统，在CAN B总线中，每个模块都有自己的终端电阻，所有总线终端电阻都由安装在汽车上的模块数量决定。CAN B模块内有两个终端电阻，将CAN B()和CAN B(-)连接到各自的收发器插头端子(图2 -12)。为了提供端接和偏置，CAN B()电阻在收发器内部接地，CAN B(-)电阻连接到5伏电源。当CAN B总线进入睡眠模式

16、时，连接到CAN B(-)插头端子的5伏电压被切换到电池电压。上一页，下一页，上一页，项目2。2多路复用系统，中央控制网关模块(CGW)用于连接三个CAN总线网络(用于诊断的CAN B、CAN C和CAN C)。类似于计算机网络中的路由器，这个模块允许不同总线之间的数据交换。CGW从一条总线读取数据，然后将数据传输到其他总线。如果同时发送多个数据，这些数据将存储在一个缓冲区中，并按优先级顺序发送。CGW还监控CAN网络是否出现故障，并在检测到故障时存储相应的网络故障代码。CGW也是故障诊断仪连接到can网络的网关。故障诊断仪通过控制器局域网总线连接到网关进行诊断。上一页，背面，主题2。3其它数

17、据总线网络，没有一条数据总线能同时满足汽车计算机的所有控制要求，因此，除了主总线网络，其它总线网络也用于汽车。1.本地互联网数据总线本地互联网(LIN)总线是具有主模块和多个从模块的通用异步接收器/发送器(UART)低速网络。LIN主模块连接到CAN总线并控制数据传输速率。主模块在从模块和CAN总线之间转换数据(如图2-13所示)，从模块的诊断需要通过主模块进行。下一页，返回，主题2。3其它数据总线网络，LIN总线系统的主模块最多可支持15个从模块，主模块的终端电阻为1 k，从模块的终端电阻为30 k。从模块可以是控制模块、传感器或执行器。智能传感器可以在LI N总线上发送数字信息，智能执行器可以在LIN总线上接收数字信号指令。主模块或从模块都可以发送数据，数据在一条线路上以120 kb/s的传输速率传输，上一页，下一页，返回，主题2。3其他数据总线网络，2。面向媒体的系统传输数据总线面向媒体的系统传输数据总线系统是专门为音频和视频数据传输而设计的数据系统。MOST总线使用光波，没有任何电磁干扰，通过光纤传输数据，传输速率为25 Mb/s.传统的视频和音频是通过模拟信号传输的，利用光纤数据