【正文】 ? 本章小結(jié) ? 車載網(wǎng)絡使計算機技術(shù)融入整個汽車系統(tǒng)之中，加速汽車智能化的發(fā)展，可最大限度地提高系統(tǒng)的整體效率，車載網(wǎng)絡作為一種局域網(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)。此功能不影響屏幕顯示，只作用于收放機內(nèi)部，且調(diào)節(jié)過程中，音量值不顯示于多功能屏幕上。 ? （ 6）智能控制盒的診斷功能 智能控制盒作為 VAN網(wǎng)絡及診斷儀之間的橋梁，可用來識別某些系統(tǒng)部件的故障。 圖 1039 DATA和 DATAB的信號 ? （ 3） VAN總線的通信信息格式 VAN總線傳遞的 1幀（即 1條）數(shù)據(jù)，其格式由 9個區(qū)段組成，如圖 1040所示，段 1表示信息起始識別區(qū)，用以標記信息的起始；段 2表示判斷識別區(qū)，用以指明信息的接受器件；段 3表示判斷格式化區(qū)，該區(qū)可在申請信息或傳送信息時確認接受方的獲取申請是否格式化；段 4表示信息數(shù)據(jù)區(qū)，傳遞數(shù)據(jù)信息；段 5表示信息有效性檢測區(qū)，以審核抵達的數(shù)據(jù)是否完整；段 6表示數(shù)據(jù)結(jié)束指示區(qū)，用數(shù)據(jù)結(jié)束指示以指示信息已傳遞完畢；段 7表示獲取區(qū)，用以接受對方確認信息接受良好；段 8表示幀結(jié)束區(qū)，表明一個幀已經(jīng)結(jié)束；段 9表示幀分離區(qū)，后續(xù)幀同樣按 9分格出現(xiàn)。 ? 連接在 CAN數(shù)據(jù)總線上的控制單元的作用就像是 CAN導線上的一個負載電阻（因為裝有電子元件）。 ? 控制單元通過舒適 /信息 CAN數(shù)據(jù)總線的 CANHigh線和 CANLow線來進行數(shù)據(jù)交換，如車門開 /關、車內(nèi)燈開 /關、車輛位置（ GPS）等等。為了保證有很高的抗干擾性，所有的 CAN數(shù)據(jù)總線都采用雙線式系統(tǒng)。 圖1029 LIN從控制單元 ? ? （ 1）傳輸媒體 LIN網(wǎng)絡一般使用一根單獨的銅線作為介質(zhì)。發(fā)送時用戶只需將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按特定格式組合成一幀報文，送入 SJA1000 發(fā)送緩存區(qū)中，然后啟動 SJA1000 發(fā)送即可。 CLKOUT信號的頻率可以通過時鐘分頻寄存器改變： fCLKOUT=fXTAL時鐘分頻因子（ 1 14）。從圖中可以看出，電路主要由三部分所構(gòu)成，單片機 89C5獨立 CAN通信控制器 SJA1000、 CAN總線收發(fā)器 82C又稱為總線驅(qū)動器。 ? CAN應用系統(tǒng) ? 寶來（ Bora）轎車在動力傳動系統(tǒng)和舒適系統(tǒng)中就裝用了兩套 CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中 CAN數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)如圖1018所示。錯誤計數(shù)器不會增加。為了能正確地終止錯誤幀，“錯誤被動”的節(jié)點要求總線至少有長度為 3個位時間的總線空閑（如果“錯誤被動”的接收器有局部錯誤的話），總線的載荷不應為 100%。 圖 1014 應答場示意圖 在應答場里，發(fā)送站發(fā)送兩個“隱性”位。 圖 1012 控制場示意圖 ? 標準格式里的幀包括數(shù)據(jù)長度代碼、 IDE位（為顯性位）、及保留位 r0。 7個最高位（ ID28ID22）必須不能全是“隱性”。報文由一個發(fā)送器發(fā)出，再由一個或多個接收器接收。 ? （ 7）錯誤檢測 為了獲得最安全的數(shù)據(jù)發(fā)送， CAN 的每一個節(jié)點均采取了強有力的措施以便于錯誤檢測、錯誤標定及錯誤自檢。由于引入了報文濾波的概念，任何節(jié)點都可以接收報文，并與此同時對此報文做出反應。為了達到設計透明度以及實現(xiàn)靈活性，根據(jù)ISO/OSI參考模型， CAN 理層。過去，通過 K線來查詢診斷信息；現(xiàn)在，很多車型是通過數(shù)據(jù)傳輸總線和診斷線來完成診斷查詢工作的。用診斷儀讀出數(shù)據(jù)傳輸總線故障記錄后，可按這些信息準確地查尋故障。 ? ③ XbyWire總線協(xié)議標準。對發(fā)送的數(shù)據(jù)進行編號以標識它們的順序，通過排序，可以達到按序傳遞、信息流控制和差錯控制等目的。 圖 105 總線型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) ? ? 鏈路指網(wǎng)絡信息傳輸?shù)拿襟w，分為有線和無線兩種類型，目前汽車上使用的大多數(shù)鏈路都是有線網(wǎng)絡。 ? 20世紀 90年代，由于集成電路技術(shù)和電子器件制造技術(shù)的迅速發(fā)展，用單片機作為總線的接口端，采用總線技術(shù)的價格逐步降低，總線技術(shù)進入了實用化階段。電控系統(tǒng)提高了汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性、安全性和舒適性。連接到網(wǎng)絡上的節(jié)點可以是計算機、基于微處理器的應用系統(tǒng)或控制裝置。在車載網(wǎng)絡上，特別在一些要求傳輸速度高的車載網(wǎng)絡（如車上信息與多媒體網(wǎng)絡）上，光纖都有很好的應用前景。 ? ? （ 1） A類總線協(xié)議標準 A類的網(wǎng)絡通信大部分采用UART（ Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）標準， A類目前首選的標準是 LIN。目前，許多汽車生產(chǎn)廠商都采用 ISO14230（ Keyword Protocol 2023）作為診斷系統(tǒng)的通信標準，它滿足 OBD?Ⅱ 和 OBD?Ⅲ 的要求。 ? 數(shù)據(jù)傳輸總線原則上用一條導線就足以滿足功能要求了，但通常總線系統(tǒng)上還是配備了第二條導線，信號在第二條導線上按相反順序傳送的，可有效抑制外部干擾。當一個節(jié)點要向其它節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，該節(jié)點的 CPU 將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標識符傳送給本節(jié)點的 CAN芯片，并處于準備狀態(tài)；當它收到總線分配時，轉(zhuǎn)為發(fā)送報文狀態(tài)。理所當然， MAC子層的修改是受到限制的。 ? （ 4）優(yōu)先權(quán) 在總線訪問期間，識別符定義一個靜態(tài)的報文優(yōu)先權(quán)。如果不再出現(xiàn)錯誤的話，從檢測到錯誤的節(jié)點會標志出損壞的報文。 CAN 成如圖 109所示。基本 ID定義擴展幀的基本優(yōu)先權(quán)。數(shù)據(jù)長度代碼中數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)的編碼： d—“顯性”； r—“隱性” 。 ? ⑦ 幀結(jié)尾。錯誤標志的形式破壞了從幀起始到 CRC界定符的位填充的規(guī)則，或者破壞了 ACK場或幀結(jié)尾場的固定形式。過載標志的形式破壞了間歇場的固定形式。 LIN的工作方式是一主多從，單線雙向低速傳送數(shù)據(jù)（最高 20K位 /秒），與 CAN相比具有更低的成本，且基于 UART接口，無需硬件協(xié)議控制器，使系統(tǒng)成本更低。 ? CAN協(xié)議控制器輸出一個串行的發(fā)送數(shù)據(jù)流到收發(fā)器的TxD引腳，內(nèi)部的上拉功能將 TxD輸入設置成邏輯高電平，也就是說總線輸出驅(qū)動器默認是被動的，在隱性狀態(tài)中，CANH和 CANL輸入通過典型內(nèi)部阻抗是 17kΩ的接收器輸入網(wǎng)絡，偏置到 ，另外如果 TxD是邏輯低電平，總線的輸出級將被激活，在總線電纜上產(chǎn)生一個顯性的信號電平，輸出驅(qū)動器由一個源輸出級和一個下拉輸出級組成， CANH連接到源輸出級， CANL連接到下拉輸出級，在顯性狀態(tài)中 CAN_H的額定電壓是 ， CANL是。 SJA1000有三對電源引腳，用于 CAN控制器內(nèi)部不同的數(shù)字和模擬模塊。此時，微型控制器用 CLKOUT頻率來計時，進入自己的低功耗模式，如果出現(xiàn)三個喚醒條件之中的一個，振蕩器會再次啟動并產(chǎn)生一個喚醒中斷，振蕩器穩(wěn)定后，CLKOUT頻率被激活。從某種意義上講， LIN總線可認為是 CAN的通信網(wǎng)絡，其示意圖如圖 1024 所示。注意：由于控制單元內(nèi)的收發(fā)報機有不同的型號，因此表現(xiàn)出的顯性電平是不一樣的。寶來汽車 CAN數(shù)據(jù)總線是一種雙線式數(shù)據(jù)總線，脈沖頻率為 100?Kb/s（舒適 /信息數(shù)據(jù)總線）或 500?Kb/s（驅(qū)動數(shù)據(jù)總線）。于是，這兩個信號在差頻信號放大器內(nèi)相減后，隱性電平為－ 5?V，顯性電平為 ?V，那么隱性電平和顯性電平之間的電壓變化（電壓提升）就達到 ?V以上了。 ? 收發(fā)器將 CAN信號輸送到 CAN數(shù)據(jù)總線的兩條導線上，相應地， CANHigh線上的電壓會升高，而 CANLow線上的電壓會降低一個同樣大小的值。 ? （ 3）智能控制盒的管理內(nèi)容 智能控制盒在網(wǎng)絡中的管理內(nèi)容包括指示信號、鎖定、車輛停駛、內(nèi)部照明、開啟、視野管理、駕駛員信息、空調(diào)控制等。收放機的顯示屏分別位于儀表中，轉(zhuǎn)向盤上的收放機控制命令通過多功能屏幕傳至收放機，所有的顯示信息通過網(wǎng)絡傳送并由屏幕控制。 ? ①組合儀表與 VAN總線連接。 ? 車載網(wǎng)絡傳輸協(xié)議規(guī)定通信信息幀的格式，通信信息幀的數(shù)據(jù)和控制信息，確定事件傳輸?shù)捻樞蛞约八俣绕ヅ洌粎f(xié)議具有差錯監(jiān)測和糾正，分塊和重裝，排序，流量控制的功能。 ? ③行駛里程指示功能。 ? 為了實現(xiàn)防盜保護，該收放機內(nèi)存有識別碼（車輛 VIN號）。睡眠模式下 VAN網(wǎng)絡無通信，電控單元能耗最低。 圖1037 VAN總線結(jié)構(gòu) 圖 1038 畢加索汽車的 VAN總線結(jié)構(gòu)中控制單元分布 ? （ 2） VAN總線的特點 畢加索汽車 VAN總線結(jié)構(gòu)中，電控單元之間的通信方式、規(guī)則由協(xié)議來確定，總線通信網(wǎng)絡由DATA、 DATAB的兩根信號線組成， DATA線上的電壓信號邏輯狀態(tài)始終與 DATAB線上的電壓信號相反，如圖 1039所示。 ? /信息 CAN數(shù)據(jù)總線 ? 如果因斷路、短路或與蓄電池電壓相連而導致兩條 CAN導線中的一條不工作了，那么就會切換到單線工作模式。 CANLow線的標志色都是棕色。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題發(fā)送到 LIN總線上。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。 ? ① 初始化子程序。要注意的是必須要考慮上電后的振蕩器的起振時間。 ? 2. CAN BUS節(jié)點設計舉例 ? （ 1）網(wǎng)絡拓樸 CANbus采用總線網(wǎng)絡拓樸結(jié)構(gòu)，在一個網(wǎng)絡上至少需要有 2個 CANbus 節(jié)點存在。 ? 工作模式通過時鐘分頻寄存器中的 CAN模式位來選擇，復位時默認模式是 BasicCAN模式。此時，總線上的每一個站完成了過載標志的發(fā)送，并開始同時發(fā)送其余 7個“隱性”位。當這 6個相同的位被檢測到時，被動錯誤標志的發(fā)送就完成了。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（可以標注為容許范圍里 0...8的任何數(shù)值）。 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。它在擴展格式的標準幀 RTR位位置，因此代替標準幀的 RTR位。仲裁場包括識別符和遠程發(fā)送請求位（ RTR ）。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。仲裁的機制確保了報文和時間均不損失。這樣不用依賴應用層以及任何節(jié)點軟件和硬件的改變，就可以在 CAN 網(wǎng)絡中直接添加節(jié)點。 ? ? 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10km，最大通信速率可達 1Mbps。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繼續(xù)旅行。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)、信息通信等應用系統(tǒng)。而標準 J1939在貨車及其拖車、大客車、建筑設備以及農(nóng)業(yè)設備上的使用，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準，其數(shù)據(jù)傳輸速率為 250?Kb/s。 ? ② 分塊和重裝。 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。車載網(wǎng)絡技術(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)絡技術(shù)將計算機技術(shù)融入整個汽車系統(tǒng)之中，加速汽車智能化的發(fā)展。 ? 為解決上述問題，現(xiàn)代汽車廣泛采用車載網(wǎng)絡技術(shù)，將過去一線一用的專線制改為一線多用制。各汽車制造商一直在設計各自的數(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準設計的，就是非專用的，但基本上都是專用的數(shù)據(jù)總線。面向通信傳輸?shù)膮f(xié)議常使用“應答 重發(fā)”和通信校驗進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。在 C類標準中，歐洲的汽車制造商基本上采用的都是高速通信的 CAN總線標準 IS011898。 D2B是用于汽車多媒體和通信的分布式網(wǎng)絡，通常使用光纖作為傳輸媒體，可連接 CD播放器、語音控制單元、電話和因特網(wǎng)。 圖 108 網(wǎng)關的原理示意圖 ? 在站臺 A（站臺即網(wǎng)關）到達一列快車（ CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線， 500?Kb/s），車上有數(shù)百名旅客。它允許分布過程同步化，即總線上控制器需要測量數(shù)據(jù)時，可由網(wǎng)上獲得，而無須每個控制器都有自己獨立的傳感器。 ? （ 2）信息路由 在 CAN 系統(tǒng)里， CAN 的節(jié)點不使用任何關于系統(tǒng)配置的報文（比如，節(jié)點地址）。如果 2個或 2個以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突?！帮@性”位和“隱性”位同時傳送時，總線的結(jié)果值為“顯性”。 ? ②仲裁場。SRR是一隱性位。 CRC場包括 CRC序列（ CRC SEQUENCE），和 CRC界定符（ CRC DELIMITER），如圖 1013所示。 圖 1015 遠程幀的組成 ? 與數(shù)據(jù)幀相反，遠程幀的 RTR位是“隱性”的?！板e誤被動”的站等待 6個相同極性的連續(xù)位（這 6個位處于被動錯誤標志的開始）。過載標志被傳送后，站就一直監(jiān)視總線直到檢測到一個從“顯性”位到“隱性”位的跳變。而且它還提供一些增強功能，使 SJA1000能應用于更寬的領