【正文】 重新組合復(fù)原，如將幾個子報文組還原成報文。面向通信傳輸?shù)膮f(xié)議常使用“應(yīng)答 重發(fā)”和通信校驗進(jìn)行差錯的檢測和糾正工作，一般來說，協(xié)議中對異常情況的處理說明要占很大的比重。 ? ? 為了可靠地傳輸數(shù)據(jù)，通常將原始數(shù)據(jù)分割成一定長度的數(shù)據(jù)單元，數(shù)據(jù)單元即稱為數(shù)據(jù)幀。 ? 雙絞線是局域網(wǎng)中最普通的傳輸媒體，一般用于低速傳輸，最大傳輸速率可達(dá)幾 Mb/s；雙絞線成本較低，傳輸距離較近，是汽車網(wǎng)絡(luò)使用最多的傳輸媒體。局域網(wǎng)的常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有三種：星型、環(huán)型、總線型。各汽車制造商一直在設(shè)計各自的數(shù)據(jù)總線，如果不兼容，就稱為專用數(shù)據(jù)總線；如果是按照某種國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的，就是非專用的，但基本上都是專用的數(shù)據(jù)總線。車載網(wǎng)絡(luò)作為一種局域網(wǎng)，其數(shù)據(jù)傳輸速度一般在 105 Kb/s范圍內(nèi)，傳輸距離在 250?m范圍內(nèi)。 ? 隨著汽車信息系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)傳輸信息量要求的不斷提高，多媒體系統(tǒng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（如 D2B協(xié)議和 MOST協(xié)議）應(yīng)運而生。 圖 101 傳統(tǒng)信號傳遞方式 ? 如果需要傳遞的信號多，就需要更多的信號傳輸線，而采用車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，只需要 1根或 2根傳輸線即可，如圖 102所示。 ? 為解決上述問題，現(xiàn)代汽車廣泛采用車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將過去一線一用的專線制改為一線多用制。但隨著電子技術(shù)的應(yīng)用，汽車控制單元的數(shù)量不斷增多，造成相應(yīng)的傳感器、執(zhí)行器的數(shù)目不斷增加，使汽車電路越來越復(fù)雜?！?汽車底盤及車身電控系統(tǒng)維修 》 第 10章 車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ? 概述 ? 車載網(wǎng)絡(luò)是指汽車上多個處理器之間相互連接、協(xié)調(diào)工作并共享信息所構(gòu)成的汽車車載計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。汽車電路數(shù)量的增加，會造成汽車的布線十分復(fù)雜，一方面占用汽車空間，使得在有限的汽車空間內(nèi)布線越來越 ? 困難，另一方面也限制了功能的擴(kuò)展。車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在一條數(shù)據(jù)線上傳遞的信號，可以被多個系統(tǒng)共享，從而最大限度地提高系統(tǒng)的整體效率，充分利用有限的資源，減少汽車上電線的數(shù)目，縮小線束的直徑，車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將計算機(jī)技術(shù)融入整個汽車系統(tǒng)之中，加速汽車智能化的發(fā)展。 圖 102 數(shù)字總線信號傳遞方式 ? ? 20世紀(jì) 80年代末， BOSCH公司和英特爾公司研制了專門用于汽車電氣系統(tǒng)的總線 ——控制器局域網(wǎng)（ Controller Area Network）規(guī)范，簡稱 CAN。 ? 車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已運用到奔馳、寶馬、大眾、通用、豐田、本田等公司生產(chǎn)的汽車上，同時相關(guān)單位也對車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸制訂了如表 101所示的標(biāo)準(zhǔn)。 ? ? 數(shù)據(jù)總線是指模塊間運行數(shù)據(jù)的通道，即所謂的信息高速公路，如圖 103所示。 圖 104 雙絞線 ? /節(jié)點 ? 模塊 /節(jié)點是一種電子裝置，如溫度、壓力傳感器。局域網(wǎng)多用總線型方式，總線型網(wǎng)絡(luò)即所有入網(wǎng)計算機(jī)通過分接頭接入到一條載波傳輸線上，信道利用率較高，但同一時刻只能有兩處網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在相互通信，網(wǎng)絡(luò)延伸距離有限，網(wǎng)絡(luò)容納節(jié)點數(shù)有限，適用于傳輸距離較短、地域有限的組網(wǎng)環(huán)境，如圖 105所示。 ? 同軸電纜可以滿足較高性能的傳輸要求，連接的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點較多，跨越的距離較大。一幀數(shù)據(jù)內(nèi)應(yīng)包括同步信號、錯誤控制、流量控制、控制信息、數(shù)據(jù)信息、尋址信息等。 ? ② 分塊和重裝。 ? ③排序。 ? ? 當(dāng)出現(xiàn)數(shù)個使用者同時申請利用總線發(fā)送信息時，傳輸仲裁是用于避免發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的機(jī)構(gòu)。 ? （ 2） B類總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) B類中的國際標(biāo)準(zhǔn)是 CAN總線，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá) 1?Mb/s。而標(biāo)準(zhǔn) J1939在貨車及其拖車、大客車、建筑設(shè)備以及農(nóng)業(yè)設(shè)備上的使用，是用來支持分布在車輛各個不同位置的電控單元之間實現(xiàn)實時閉環(huán)控制功能的高速通信標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)據(jù)傳輸速率為 250?Kb/s。如 Delphi公司的 Safety Bus和 BMW公司的 Byteflight。這一類總線標(biāo)準(zhǔn)主要有 TTP、Byteflight和 FlexRay。對應(yīng) SAE的分類相應(yīng)為： IDBC（ Intelligent Data BUSCAN）、 IDBM（ Multimedia）和 IDBWireless，其傳輸速率為 250?Kb/s100?Mb/s。在無線通信方面采用BluetoothTM規(guī)范，主要面向汽車的聲音系統(tǒng)、信息通信等應(yīng)用系統(tǒng)。控制單元擁有自診斷功能，通過自診斷功能，還可識別出與數(shù)據(jù)傳輸總線相關(guān)的故障。在這個意義上也稱之為多主機(jī)結(jié)構(gòu)，如圖 107所示。另外，各種數(shù)據(jù)總線的傳輸速率是不同的，決定了它們無法使用相同的信號。在站臺 B已經(jīng)有一輛火車（ CAN舒適 /信息數(shù)據(jù)總線， 100?Kb/s）在等待，有一些乘客就換到這輛火車上，還有一些乘客要換乘快車?yán)^續(xù)旅行。由于通過各種數(shù)據(jù)傳輸總線的所有信息都供網(wǎng)關(guān)使用，因此網(wǎng)關(guān)也用作診斷接口。每組報文開頭的 11位字符為標(biāo)識符（ ），定義了報文的優(yōu)先級，這種報文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。每個處于接收狀態(tài)的節(jié)點對接收到的報文進(jìn)行檢測，判斷這些報文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。 ? ? CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，最大通訊距離可達(dá)10km，最大通信速率可達(dá) 1Mbps。 CAN為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布實時控制?？偩€上什么時候開始發(fā)送新報文及什么時候開始接收報文，均在 MAC子層里確定。 ? ? CAN總線一處于空閑，就自動將破壞的報文重新傳輸，將節(jié)點的暫時性錯誤和永久性錯誤區(qū)分開來，并且可以自動關(guān)閉錯誤節(jié)點。這樣不用依賴應(yīng)用層以及任何節(jié)點軟件和硬件的改變，就可以在 CAN 網(wǎng)絡(luò)中直接添加節(jié)點。因此，網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點可以通過報文濾波確定是否應(yīng)對該數(shù)據(jù)做出反應(yīng)。 ? （ 3）位速率 不同的系統(tǒng)， CAN 的速度不同。數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的遠(yuǎn)程幀是由相同的識別符命名的。仲裁的機(jī)制確保了報文和時間均不損失。如果發(fā)送的是一“隱性”電平而監(jiān)視的是一“顯性”電平，那么單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。任何檢測到錯誤的節(jié)點會標(biāo)志出損壞的報文。如果不再出現(xiàn)錯誤的話，從檢測到錯誤到下一報文的傳送開始為止，恢復(fù)時間最多為 31個位的時間。比如，在總線的“寫與”執(zhí)行時，邏輯 0代表“顯性”等級，邏輯 1代表“隱性”等級。如果一個節(jié)點不是發(fā)送器，且總線不是處于空閑狀態(tài)，則該節(jié)點就叫接收器。數(shù)據(jù)幀由 7個不同的位場組成：幀起始（ Stsrt of Frame）、仲裁場（ Arbitration Frame）、控制場（ Control Frame）、數(shù)據(jù)場（ DataFrame）、 CRC 場（ CRC Frame）、應(yīng)答場（ ACK Frame）、幀結(jié)尾（ End of Frame）。幀起始（ SOF）標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，僅由一個“顯性”位組成。仲裁場包括識別符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（ RTR ）。最低位是 ID18?；?ID包括 11位，它按 ID28到 ID18的順序發(fā)送。它按 ID17到 ID0順序發(fā)送。它在擴(kuò)展格式的標(biāo)準(zhǔn)幀 RTR位位置，因此代替標(biāo)準(zhǔn)幀的 RTR位。控制場由 6個位組成，如圖 1012所示。 ? 數(shù)據(jù)長度代碼：數(shù)據(jù)長度代碼指示了數(shù)據(jù)場里的字節(jié)數(shù)量。數(shù)據(jù)場由數(shù)據(jù)幀里的發(fā)送數(shù)據(jù)組成。 CRC序列是由循環(huán)冗余碼求得的幀檢查序列組成，最適用于位數(shù)低于 127位 〈 BCH碼 〉 的幀。應(yīng)答場長度為 2個位，包含應(yīng)答間隙（ ACK SLOT）和應(yīng)答界定符（ ACK DELIMITER），如圖 1014所示。 應(yīng)答界定符是應(yīng)答場的第二個位，并且是一個必須為“隱性”的位。 ? （ 2）遠(yuǎn)程幀 由總線單元發(fā)出，請求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）通過幀間空間與其他各幀分開。它沒有數(shù)據(jù)場，數(shù)據(jù)長度代碼的數(shù)值是不受制約的（可以標(biāo)注為容許范圍里 0...8的任何數(shù)值）。錯誤幀由兩個不同的場組成（如圖 1016所示）：第一個場用是不同站提供的錯誤標(biāo)志（ ERROR FLAG）的疊加，第二個場是錯誤界定符。 ? ②被動的錯誤標(biāo)志由 6個連續(xù)的“隱性”的位組成，除非 其他節(jié)點的“顯性”位重寫。因此，“顯性”位（此“顯性”位可以在總線上監(jiān)視）的序列導(dǎo)致一個結(jié)果，這個結(jié)果就是把個別站發(fā)送的不同的錯誤標(biāo)志疊加在一起。當(dāng)這 6個相同的位被檢測到時，被動錯誤標(biāo)志的發(fā)送就完成了。 ? 有三種過載的情況，這三種情況都會引發(fā)過載標(biāo)志的傳送： ? ①接收器的內(nèi)部情況（此接收器對于下一數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀需要有一延時）； ? ②在間歇的第一和第二字節(jié)檢測到一個“顯性”位； ? ③如果 CAN節(jié)點在錯誤界定符或過載界定符的第 8位（最后一位）采樣到一個顯性位，節(jié)點會發(fā)送一個過載幀（不是錯誤幀）。 ? 過載標(biāo)志：過載標(biāo)志由 6個“顯性”的位組成。如果有的節(jié)點在間歇的第 3個位期間檢測到“顯性”位，則這個位將解釋為幀的起始。此時，總線上的每一個站完成了過載標(biāo)志的發(fā)送，并開始同時發(fā)送其余 7個“隱性”位。如果“錯誤被動”的站已作為前一報文的發(fā)送器時，則其幀空間除了間歇、總線空閑外，還包括稱作掛起傳送的位場。CAN數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與動力傳動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)橋相互通信。在此基礎(chǔ)上它增加了很多新的功能，為了實現(xiàn)軟件兼容， SJA1000獨立的 CAN控制器有BasicCAN模式和 PeliCAN模式。 ? 工作模式通過時鐘分頻寄存器中的 CAN模式位來選擇，復(fù)位時默認(rèn)模式是 BasicCAN模式。此器件對總線提供差動發(fā)送能力，對 CAN控制器提供差動接收能力。 CAN控制器通過串行數(shù)據(jù)輸出線（ TX）和串行數(shù)據(jù)輸入線（ RX）連接到 PCA82C250收發(fā)器。另外如果一個或更多的總線節(jié)點傳輸一個顯性位，即至少一個 TxD輸入是邏輯低電平，則總線從隱性狀態(tài)進(jìn)入顯性狀態(tài)（線與功能）。 ? 2. CAN BUS節(jié)點設(shè)計舉例 ? （ 1）網(wǎng)絡(luò)拓樸 CANbus采用總線網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，在一個網(wǎng)絡(luò)上至少需要有 2個 CANbus 節(jié)點存在。 圖 1022 CAN 總線節(jié)點示意圖 ? （ 2）硬件設(shè)計 如圖 1023所示為 CAN 總線系統(tǒng)節(jié)點硬件電路原理圖。 SJA1000的 CLKOUT信號作為 89C51的時鐘源，復(fù)位信號由外部復(fù)位電路產(chǎn)生。為了有更好的 EME性能電源應(yīng)該分隔開來，例如為了抑制比較器的噪聲， VDD2可以用一個 RC濾波器來抑制噪聲。要注意的是必須要考慮上電后的振蕩器的起振時間。如果不需要 CLKOUT信號，可以通過置位時鐘分頻寄存器（ ClockOff=1）關(guān)斷。 ? ④ 睡眠和喚醒。 SJA1000支持直接連接到單片機(jī) 89C51,通過 SJA1000的 MODE引腳可選擇接口模式： Intel模式：MODE=高； Motorola模式： MODE=低。 ? ① 初始化子程序。發(fā)送子程序負(fù)責(zé)節(jié)點報文的發(fā)送。 Local Interconnect（局域互聯(lián)）表示所有的控制單元都裝在一個有限的空間內(nèi)（如車頂），它也被稱為“局域子系統(tǒng)”， LIN總線系統(tǒng)由 Audi、 BMW、 Daimler Chrysler、Motorola volcano munications technologies（ VCT）、 Volkswagen、 Volvo等公司和部門（ LIN聯(lián)合體）提出的一個汽車低層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，目的是在汽車網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中作為低端網(wǎng)絡(luò)的通用協(xié)議，并取代目前各種各樣的低端總線系統(tǒng)。 圖 10 24車門模塊示意圖 圖 1025 沒有配備 LIN總線的 CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 引入 LIN總線，幾乎所有的電控單元和其傳感器、執(zhí)行器之間的連接，都已經(jīng)實現(xiàn)多路傳輸，車上各個 LIN總線系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換是由控制單元通過 CAN數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)的，如圖1026所示。在 LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)內(nèi)，單個的控制單元或傳感器及執(zhí)行元件都可看作 LIN從控單元。 LIN執(zhí)行元件都是智能型的電子或機(jī)電部件，這些部件通過LIN主控單元的 LIN數(shù)字信號接受任務(wù)。 圖 1030 LIN總線的節(jié)點結(jié)構(gòu) ? （ 4）信號 隱性電平：如果無信息發(fā)送到 LIN數(shù)據(jù)總線上或者發(fā)送到 LIN數(shù)據(jù)總線上的是一個隱性比特，那么數(shù)據(jù)總線導(dǎo)線上的電壓就是蓄電池電壓。為了在有干擾輻射的情況下仍能收到有效的信號，接收信號的允許電壓值要稍高一些。為了減少 LIN主控單元部件的種類，主控單元將全部裝備控制單元的信息標(biāo)題發(fā)送到 LIN總線上。 圖 1032 寶來轎車的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng) ? 各系統(tǒng)在數(shù)據(jù)高速公路上采用同樣的交通規(guī)則，即“傳輸協(xié)議”。為了盡可能降低對供電網(wǎng)產(chǎn)生的負(fù)荷，在 15號接線柱關(guān)閉后，如果總系統(tǒng)不再需要舒適數(shù)據(jù)總線，那么舒適數(shù)據(jù)總線就進(jìn)入所謂的“休眠模式”。寶來汽車的雙絞線如圖 1033所示。 CANLow線的標(biāo)志色都是棕色。 ? 與所有的 CAN導(dǎo)線一樣，舒適 /信息 CAN數(shù)據(jù)總線也是雙線式數(shù)據(jù)總線，其脈沖頻率為 100?Kb/s，因而也稱為低速CAN總線。舒適 /信息 CAN數(shù)據(jù)總線的 CANHigh線和 CANLow線不是通過電阻相連的， CANHigh線和 CANLow線不再彼此相互影響，而是彼此獨立作為電壓源來工作。 圖 103