【正文】 網(wǎng)絡(luò)，位速率在 10125 kb/s，主要應(yīng)用于車身電子舒適性模塊、儀表顯示等系統(tǒng)； C類是面向高速、實時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，位速率在 125 kb/s1 Mb/s之間，主要用于牽引控制、先進發(fā)動機控制、 ABS等系統(tǒng)。 通信數(shù)據(jù)總線標(biāo)準(zhǔn) 29 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) A類總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議 從目前的發(fā)展和使用情況來看， A類網(wǎng)的主要總線標(biāo)準(zhǔn)是 LIN (Local Interconnect Network) 和 TTP/ A( Time Triggered Protocol/ A) 。 LIN是在 1999年由歐洲汽車制造商 Audi, BMW, DaimlerChrysler, Volvo, Volkswagen和 VCT公司以及 Motorola公司共同組成的 LIN協(xié)會共同努力下推出的用于汽車分布式電控系統(tǒng)的開放式的低成本串行通信標(biāo)準(zhǔn)，從 2023年開始得到使用。它的媒體訪問采用單主 /多從的機制，不需要進行仲裁，在從節(jié)點中不需要晶體振蕩器而能進行自同步，這極大地減少了硬件平臺的成本。 TTP/ A協(xié)議最初由維也納理工大學(xué)制定，為時間觸發(fā)類型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要應(yīng)用于集成了智能變換器的實時現(xiàn)場總線。 A類網(wǎng)絡(luò)使用情況 30 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) B類總線標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議 B類總線標(biāo)準(zhǔn)主要有三種：低速 CAN（ Controller Area Network） 、J1850、 VAN （ Vehicle Area Network） 。最早， SAE J1850被用在美國 Ford ,GM以及 Chrysler公司的汽車中。 VAN標(biāo)準(zhǔn)是 ISO于 1994年 6月推出，它基于 IS011519 3，主要為法國汽車公司所用。 CAN是德國 BOSCH公司從 80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。 1991年首次在奔馳 S系列汽車中實現(xiàn)。 1993年 11月 ISO正式頒布了國際標(biāo)準(zhǔn) IS011898，為 CAN的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化鋪平了道路。 1994年美國汽車工程師協(xié)會卡車和巴士控制和通信子協(xié)會選擇 CAN作為SAEJ1939標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。 綜上所述， CAN總線已憑借其突出的可靠性、實時性和靈活性從眾多總線中突顯出來，已成為被世界接受的 B類總線的主流協(xié)議。 目前， C類網(wǎng)絡(luò)中的主要協(xié)議包括高速 CAN(ISO11898 2)、正在發(fā)展中的 TTP/C, FlexRay等協(xié)議。 TTP/C是一個應(yīng)用于分布式實時控制系統(tǒng)的完整的通信協(xié)議 ,它能夠支持多種的容錯策略 ,提供了容錯的時間同步以及廣泛的錯誤檢測機制 ,同時還提供了節(jié)點的恢復(fù)和再整合功能。 TTP/ C支持時間和事件觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸。 FlexRay是 BWM、 Daimler Chrysler、 Motorola和 Philips等公司制定的功能強大的通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，基于 FTDMA （ FrequencyTime Division Multiple Access）的確定性訪問方式，具有容錯功能及確定的通信消息傳輸時間，同時支持事件觸發(fā)與時間觸發(fā)通信，具備高速率通信能力。 歐洲的汽車制造商基本上采用的都是高速 CAN總線標(biāo)準(zhǔn) IS011898。 就目前來說， CAN協(xié)議仍為 C類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的主流。 C類網(wǎng)絡(luò)使用情況 32 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) 診斷系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn) 故障診斷是現(xiàn)代汽車必不可少的一項功能，使用排放診斷的目的主要是為了滿足 OBDII (On Board Diagnose), OBDIII或 EOBD (EuropeanOn Board Diagnose)標(biāo)準(zhǔn)。 這一系統(tǒng)集故障自診斷系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)、故障代碼、通訊方式系統(tǒng)、自檢測試模式為一體，具有監(jiān)視發(fā)動機微機和排放系統(tǒng)部件的能力。 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(biāo)準(zhǔn)，它滿足 OBDⅡ 和 OBDⅢ 的要求。美國的 GM、 Ford、 DC公司廣泛使用 J1850(不含診斷協(xié)議 )作為滿足 OBDⅡ 的診斷系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)。 從 2023年開始，歐洲汽車廠商也已經(jīng)開始使用一種基于 CAN總線的診斷系統(tǒng)通信標(biāo)準(zhǔn) ISO15765，它滿足 EOBD的系統(tǒng)要求。 診斷網(wǎng)絡(luò)使用情況 33 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) 多媒體信息系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn) 汽車多媒體網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議分為三種類型，分別是低速、高速和無線，對應(yīng) SAE的分類相應(yīng)為 :IDBC (Intelligent Data BUSCAN)、 IDBM (Multimedia)和 IDBWireless,其傳輸速率 250kb/s100Mb/s。目前已成為 SAE的標(biāo)準(zhǔn)，即SAE2366。 D2B是用于汽車多媒體和通信的分布式網(wǎng)絡(luò)，通常使用光纖作為傳輸介質(zhì)，可連接 CD播放器、語音控制單元、電話和因特網(wǎng)， D2B技術(shù)于 20世紀(jì) 80年代后期由 Philips、 Sony等公司共同開發(fā)， 并得到Jaguar和 MercedesBenz公司的支持，已在 Mercedes公司 1999年款的SClass車型。 MOST技術(shù)針對塑料光纖媒體而優(yōu)化，采用環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)，在器件層提供高度可靠性和可擴展性。 MOST受到包括BMW ,Daimler Chrysler ,Harman／ Becker和 Oasis公司的支持，已應(yīng)用在多款車型上，如 BMW7系列、 Audi A Mercedes E系列等。也可以采用光纖連接裝置，但各裝置相互間為分支排列，其拓撲結(jié)構(gòu)是星形的，也可以即插即用。它但是節(jié)點成本較 MOST為低。 在無線通信方面，藍牙無線技術(shù)是一種用于移動設(shè)備和 WAN／ LAN接入點的低成本、低功耗的短距離射頻技術(shù)。藍牙特殊興趣組的成員包括AMIC,BMW ,Daimler Chrysler, Ford, GM, Toyota和 Volkswagen。 ZigBee可以工作在低于 1GHz與，傳輸速率為 250kbps，主要應(yīng)用范圍包括工業(yè)控制、家庭自動化、消費類應(yīng)用以及潛在的汽車應(yīng)用。目前已有一些公司研制出了相關(guān)的總線和協(xié)議，包括 Delphi公司的 SafetyBus和 BMW公司的 Byteflight。此協(xié)議基于靈活的時分多路 TDMA協(xié)議、以 10Mb/s速率傳送數(shù)據(jù)，光纖可長達 43m。這種決定性的措施對安全是至關(guān)重要的。 BMW公司在其 2023年 9月推出的 BMW 7系列車型中，采用了一套名為 ISIS的安全氣囊控制系統(tǒng)，它是由 14個傳感器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，利用 Byteflight來連接和收集前座保護氣囊、后座保護氣囊以及膝部保護氣囊等安全裝置的信號。 Bytefilght總線標(biāo)準(zhǔn)也是一種用于實時控制的標(biāo)準(zhǔn)，也可以劃歸到 C類網(wǎng)絡(luò)。 多媒體網(wǎng)絡(luò)使用情況 35 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) 汽車網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨向 XbyWire即線控操作是未來汽車的發(fā)展方向。 由于整個設(shè)計思想涉及動力、制動、方向控制等關(guān)鍵功能，對汽車網(wǎng)絡(luò)也就提出了不同要求。在一輛裝備了綜合駕駛輔助系統(tǒng)的汽車上，目前存在相互競爭的幾種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括前文提到的 TTP、 Byteflight和 FlexRay 以及TTCAN (TimeTriggered CAN )。 為什么在一個發(fā)動機上需要三個目的相同的水溫傳感器，主要是因為三個模塊之間沒有數(shù)據(jù)通信，如下圖所示，如果各模塊之間實現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信，那么只需要一個水溫傳感器。所以我們必須使用專用儀器對車輛進行綜合診斷，以滿足車輛維修的要求 . 我們再舉一個例子來說明數(shù)據(jù)總線對于汽車維修診斷的重要性。 對于發(fā)動機系統(tǒng)的診斷除了故障碼以外沒有我們維修所需要的相關(guān)數(shù)據(jù) (例如噴油脈 寬， TPS信號等等 )。 ECT1 ECM ECT2 HVAC ECT3 IPK ECT ECM HVAC IPK ECT 數(shù)據(jù)總線 37 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) ?大大減少汽車中的線束 大家可以對比以下兩種信號傳輸形式的不同點： 上圖中 ECU和 TCU之間的信號傳輸是通過單獨的電線進行的，所以一個信息需要一條導(dǎo)線，而下圖中的信號傳輸是通過數(shù)據(jù)總線進行的，兩個模塊之間所有的信息均通過這兩條線完成。 從布線角度分析，傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)大多采用點對點的單一通信方式，相互之間缺乏聯(lián)系，這樣必然造成龐大的布線系統(tǒng)。無論從材料成本還是工作效率看，傳統(tǒng)布線方法都將不能適應(yīng)汽車的發(fā)展。 具有 ESP功能，即裝有偏角傳感器的車輛 CAN 網(wǎng)絡(luò)電路原理圖 無 ESP功能，不裝有偏角傳感器的車輛 CAN網(wǎng)絡(luò)電路原理圖 39 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) 帶有防夾功能的 LIN 網(wǎng)絡(luò)電路原理圖 不帶防夾功能的 LIN 網(wǎng)絡(luò)電路原理圖 K 網(wǎng)絡(luò)電路原理圖 40 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) 總線 傳輸速度 通訊協(xié)議 CAN總線 500Kbs ISO 1189 SAE J2284500 K總線 LIN總線 20Kb/s LIN A3車型 CAN總線網(wǎng)絡(luò)的終端電阻位于組合儀表和發(fā)動機控制器中。 對 CAN總線進行測量，可以通過 OBD診斷接口的第 6號針腳（ CAN_H）和第 14號針腳（ CAN_L ）進行。由于大客車可以運送大量的人來往于不同地點，數(shù)據(jù)總線也可以在多個控制設(shè)備之間運送大量的信息，即數(shù)據(jù)交換。 ? 減少了線束中導(dǎo)線的數(shù)量。 ? 控制裝置的插頭芯針數(shù)量更少。 42 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) 、 CAN的歷史： ? 博世公司和英特爾公司在 1987年制訂了汽車行業(yè)專用的 CAN總線協(xié)議。 ? CAN總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化為 ISO11519和 ISO11898后，幾乎已被全球接納為汽車行業(yè)的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。這一成功主要是由于其硬件結(jié)構(gòu)和 CAN網(wǎng)絡(luò)所采用的總線協(xié)議。 ? 將來， CAN將主要負責(zé)車輛內(nèi)的數(shù)據(jù)交換，而且在大多數(shù)情況下將取代其他系統(tǒng)（ PWM，模擬電流或電壓線等）。其他部件，如傳動裝置、傳感器、照明燈泡、電動機，通過傳統(tǒng)布線與這些控制設(shè)備相連。這相當(dāng)于普通的電話交談。在 CAN總線交流中，控制設(shè)備使用電壓信號。有些用戶會使用這些數(shù)據(jù)，另一些用戶則忽視這些數(shù)據(jù)。切斷電阻器可防止數(shù)據(jù)在到達線路端后象回聲一樣返回并因此而干擾原始數(shù)據(jù)。 44 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) C AN線線 CAN控制模塊： 1． CAN控制器 2． CAN收發(fā)器 3．微處理器 ? CAN控制器從微處理器接收通過 CAN總線發(fā)送的數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行適配，然后將其傳輸給 CAN收發(fā)兩用機。 ? CAN收發(fā)器將從 CAN控制器接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電子信號，傳輸給CAN總線。 ? 數(shù)據(jù)總線不決定總線上發(fā)送的信息的接收者。 45 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) CAN總線通信 人類語言 總線協(xié)議 語言語法 數(shù)據(jù)幀 句子 數(shù)據(jù)字段 詞 位 0／ 1 字母 車輛內(nèi) 25米累積長度，再加上至測試器的 5米 最大電纜長度 16（ 15＋測試器） 控制設(shè)備的最多數(shù)量 鏈路各端 120歐電阻 總線切斷電阻器 線性 拓撲 約 傳輸一幀所需的時間 雙線電纜 布線技術(shù) 500千位／秒 傳輸速度 動力系統(tǒng)和底盤系統(tǒng) 用于 高速總線 HSCAN（ A3 使用） 、 CAN總線語言 ? CAN總線上的完整信息稱作一個數(shù)據(jù)幀。一個數(shù)據(jù)幀包括若干所謂的字段，每個字段有一定數(shù)量的位（計算機可以理解的最小信息單元， 0或 1）。位則相當(dāng)于各個詞中的字母。 ? 與語言中的語法一樣，標(biāo)準(zhǔn)化的 CAN協(xié)議決定數(shù)據(jù)以何種形式在總線上交換。 、 CAN總線的物理特征 三種 CAN總線 ? 高速 CAN總線， HSCAN ? 中速 CAN總線， MSCAN 傳輸速度 ／秒 ? 低速 CAN總線， LSCAN 傳輸速度 ／秒 46 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) 、 CAN總線協(xié)議 ? CAN總線上的一則完整信息稱作一個數(shù)據(jù)幀，相當(dāng)于人類語言中的句子。 ? 位是計算機能夠處理的最小信息單元，就相當(dāng)于字母表中的大寫字母。 ? 8位組成一個字節(jié)。 ? 各幀都有自己的“識別符“或 ID。如果兩個控制設(shè)備都想同時發(fā)送數(shù)據(jù)，則識別符最低的最早發(fā)送。但總線用戶通?？床坏剑驗橛糜谟^察總線的測量設(shè)備只顯示 ID和數(shù)據(jù)內(nèi)容。 數(shù)據(jù)幀 1．幀開始 2．狀態(tài)字段 3．檢查字段 4．未用的 1位 5．?dāng)?shù)據(jù)字段 6．第二個檢查字段 7．確認（ ACK）字段 8．幀結(jié)束（ EOF） 47 學(xué)員手冊 —— 車身電氣系統(tǒng) 1). 幀開始 幀開始或開始字段提示接收者信息已發(fā)出。 2). 狀態(tài)字段 狀態(tài)字段包括一個用于組織優(yōu)先級的