1、汽車總線系統 藍海汽修學校為什么采用數據總線我們知道，汽車每個電腦之間有許多信號需要傳遞，一個信號需要兩條導線構成回路，雖然所有信號的對地端可以采用一條公共導線，但隨著傳遞信號的增多會使兩塊電腦之間連接線的數量越來越多，這樣會帶來電控單元針腳數增多、線路制作復雜、故障率增加、維修困難。 2 什么是數據總線w一輛汽車不管有多少塊電控單元，不管信息容量有多大，每臺電控單元都引出兩條線共同接在兩個節點上，這兩條導線就稱作數據總線。以前各電控單元之間好比有許多人騎著自行車來來往往，現在是這些人乘坐公共汽車，公共汽車可以運輸大量乘客，故數據總線亦稱BUS線3 什么是CAN協議w電子計算機網絡用電子語言來

2、說話，各電控單元必須使用和解讀相同的電子語言，這種語言稱“協議”，汽車電腦網絡常見的傳輸協議有數種。寶來車裝用博世公司產品，數據總線采用CAN協議，這個協議是由福特、Internet、博世公司共同開發的高速汽車通信協議。CAN是Controller Area Network（控制單元區域網絡）的縮寫，意思是控制單元通過網絡交換數據。CAN數據傳輸系統優點w數據總線與其它部件組合在一起就成為數據傳輸系統，CAN數據傳輸系統的優點是：w a、將傳感器信號線減至最少，使更多的傳感器信號進行高速數據傳遞；w b、電控單元和電控單元插腳最小化應用，節省電控單元的有限空間；w c 、如果系統需要增加新的功

3、能，只需軟件升級即可；w d、各電控單元對所連接的CAN總線進行實時監測，如出現故障該電控單元會存儲故障碼；w e、CAN數據總線符合國際標準，便于一輛車上不同廠家生產的電控單元進主要車載網絡基本情況wCAN（Controller Area Network)wController：控制器 wArea：區域wNetwork：網絡w車身/動力傳動系統控制用協議，最有可能成為世界標準的車用協議w通信速度：1Mbit/sVANwVAN(Vehicle Area Network)w車用系統控制用LAN協議，以法國為中心w通信速度：1Mbit/sw開發單位：ISOMOSTwMOST(Media Orien

4、ted System Transport)wMedia：媒體 wOriented：導向wSystem：系統wTransport：傳輸w信息系統通信協議w以歐洲為中心，由克萊斯勒與BMW公司推動w通信速度：22.5Mbit/sLINwLIN（local interconnect network)wLocal：局部 wInterconnect：互聯wNetwork：網絡w車身系統控制用LAN協議w通信速度：10.441.6Kbit/sw低成本串行通信系統，單線連接wByteflightw重視安全、按用途分類的控制用LAN協議w通信速度： 10Mbit/swBWM公司wFlexRayw重視安全、按用

5、途分類的控制用LAN協議w通信速度：5Mbit/swBMW公司 Daimler-Chrysler總線系統構成w1.控制單元w2.數據總線w3.網絡w4.架構w5.通信協議w6.網關Audi C6數據總線系統wC5 網絡w 21 個聯網控制單元w 3個總線系統w 通過 K 線和 L 線診斷wC6 聯網w 最多81個控制單元w 18個總線系統w 通過CAN總線進行診斷C6Audi C6數據總線系統Anzeigeeinheit imSchalttafeleinsatzJ285Diagnoseanschluss T16Trsteuergert,Fahrerseite J386Trsteuergert,

6、Beifahrerseite J387Trsteuergert,hinten links J388Trsteuergert,hinten rechts J389SitzverstellungJ136Sitzverstellung,Beifahrer J521Multifunktions-lenkrad J453KomfortsystemJ393Alarmhorn H12Innenraum-berwachungG273Bordnetz 2J520Bordnetz J519WischermotorJ400Sensor fr Regen-/LichterkennungG397Reifendruck-

7、berwachungJ502ClimatronicJ255FrischluftgeblseJ126Anhnger-erkennungJ345Energie-managementJ644EinparkhilfeJ446ZusatzheizungJ364Sendervorne linksG431Sendervorne rechtsG432Senderhinten linksG433Senderhinten rechtsG434AntennehintenR96Zugang- undStartberechtigungJ518Schalter frZugang- undStartberechtigung

8、E415Antennen-Einlese-Einheitfr schlsselloseZugangsberechtigungJ723Elektrische Park-und HandbremseJ540AutomatischesGetriebeJ217Niveauregelung J197NOX SensorJ583Motorelektronik 1J623ABS mit EDSJ104Geber fr DrehrateG202Leuchtweiten-regelung J431LeistungsmodulScheinwerfer rechtsJ668LeistungsmodulScheinw

9、erfer linksJ667Lenkwinkel-sensor G85Lenksulen-elektronik J527Airbag J234Sitzbelegungs-erkennungJ706CD-WechslerR41Anzeige- undBedieneinheit frInformation, vorn J523Verstrker DSPJ525NavigationJ401TV-TunerR78Sende- und Empfangsgertfr Telefon, R36Radiomodul RSpracheingabeJ507Telefon /Telematik J526Bedie

10、nhrerfr TelefonR37Diagnoseinterface fr Datenbus J533Abstands-regelung J428CAN KomfortCAN AbstandsregelungCAN KombiCAN AntriebCAN DiagnoseMOSTLINdiverse SubbussystemeGeber KltemitteldruckKltemitteltemperaturG395Audi C6數據總線系統 舒適系統網關/診斷接口 J533門控制單元 副司機側 J387能量管理系統 J644門控制單元 右后J389座椅調節 副司機側 J521掛車識別 J34

11、5駐車輔助J446進入/啟動授權 J518駐車加熱 J364整車電器控制單元 2 J520門控制單元 司機側 J386門控制單元 左后J388座椅調節 司機側 J136警報喇叭 H12雨滴光強傳感器 G397冷卻液壓力和溫度傳感器G395發送器 左后 G433發送器 左前G 431雨刷電機J400室內監控 G273多功能方向盤 J453新鮮空氣鼓風機J126發送器 右后G434發送器 右前 G432整車電器控制單元 1 J519自動空調J255舒適系統 中央控制單元 J393轉向柱電器J527輪胎氣壓監控 J502后部 天線R96舒適CAN總線LIN總線寶馬E85CAN通信技術概述通信技術概述

12、wCAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域即控制器局域網絡。由于其高性能、高可靠性、及獨特的設計，網絡。由于其高性能、高可靠性、及獨特的設計，CAN越來越受到人們的重視。國外已有許多大公司越來越受到人們的重視。國外已有許多大公司的產品采用了這一技術。的產品采用了這一技術。w CAN最初是由德國的最初是由德國的BOSCH公司為汽車監公司為汽車監測、控制系統而設計的。現代汽車越來越多地采用測、控制系統而設計的?，F代汽車越來越多地采用電子裝置控制，如發動機的定時、注油控制，加速、電子裝置控制，如發動機的定時、注油控制，加速、剎車控制剎車控制(ASC)及復雜的抗鎖定

13、剎車系統及復雜的抗鎖定剎車系統(ABS)等。等。由于這些控制需檢測及交換大量數據，采用硬接信由于這些控制需檢測及交換大量數據，采用硬接信號線的方式不但煩瑣、昂貴，而且難以解決問題，號線的方式不但煩瑣、昂貴，而且難以解決問題，采用采用CAN總線上述問題便得到很好地解決。總線上述問題便得到很好地解決。CAN總線特點總線特點wCAN總線是一種串行數據通信協議，總線是一種串行數據通信協議，其其通信接口中集成了通信接口中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環冗余檢驗、優先成幀處理，包括位填充、數據

14、塊編碼、循環冗余檢驗、優先級判別等項工作。級判別等項工作。w CAN總線特點如下：總線特點如下：w（1）可以多主方式工作，網絡上任意一個節點均可以在任）可以多主方式工作，網絡上任意一個節點均可以在任意時刻主動地向網絡上的其他節點發送信息，而不分主從，意時刻主動地向網絡上的其他節點發送信息，而不分主從，通信方式靈活。通信方式靈活。w（2）網絡上的節點（信息）可分成不同的優先級）網絡上的節點（信息）可分成不同的優先級,可以滿足可以滿足不同的實時要求。不同的實時要求。 w（3）采用非破壞性位仲裁總線結構機制，當兩個節點同時）采用非破壞性位仲裁總線結構機制，當兩個節點同時向網絡上傳送信息時，優先級低的

15、節點主動停止數據發送，向網絡上傳送信息時，優先級低的節點主動停止數據發送，而優先級高的節點可不受影響地繼續傳輸數據。而優先級高的節點可不受影響地繼續傳輸數據。CAN總線特點總線特點w（4）可以點對點、一點對多點（成組）及全局廣播幾種傳）可以點對點、一點對多點（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數據。送方式接收數據。w（5）直接通信距離最遠可達）直接通信距離最遠可達10km（速率（速率5Kbps以下）。以下）。w（6）通信速率最高可達）通信速率最高可達1MB/s（此時距離最長（此時距離最長40m）。）。w（7）節點數實際可達）節點數實際可達110個。個。w（8）采用短幀結構，每一幀的有效字節數為）

16、采用短幀結構，每一幀的有效字節數為8個。個。w（9）每幀信息都有）每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，數據出錯率校驗及其他檢錯措施，數據出錯率極低。極低。w（10）通信介質可采用雙絞線，同軸電纜和光導纖維，一般）通信介質可采用雙絞線，同軸電纜和光導纖維，一般采用廉價的雙絞線即可，無特殊要求。采用廉價的雙絞線即可，無特殊要求。w（11） 節點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功節點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功能，切斷它與總線的聯系，以使總線上的其他操作不受影響能，切斷它與總線的聯系，以使總線上的其他操作不受影響CAN的發展背景及其應用情況的發展背景及其應用情況 現代社會對汽車的

17、要求不斷提高，這些要求包括：極高現代社會對汽車的要求不斷提高，這些要求包括：極高的主動安全性和被動安全性；乘坐的舒適性；駕駛與使用的的主動安全性和被動安全性；乘坐的舒適性；駕駛與使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。 在汽車設計中運用微處理器及其電控技術是滿足這些要在汽車設計中運用微處理器及其電控技術是滿足這些要求的最好方法，而且已經得到了廣泛的運用。目前這些系統求的最好方法，而且已經得到了廣泛的運用。目前這些系統有：有：ABS（防抱系統）、（防抱系統）、EBD（制動力分配系統）、（制動力分配系統）、EMS（發動機管理系統）、多功能數字化

18、儀表、主動懸架、導航（發動機管理系統）、多功能數字化儀表、主動懸架、導航系統、電子防盜系統、自動空調和自動系統、電子防盜系統、自動空調和自動CD 機等機等汽車電子技術發展的特點：汽車電子技術發展的特點：w汽車電子控制技術從單一的控制逐步發展到汽車電子控制技術從單一的控制逐步發展到綜合控制，如點火時刻、燃油噴射、怠速控綜合控制，如點火時刻、燃油噴射、怠速控制、排氣再循環。制、排氣再循環。w電子技術從發動機控制擴展到汽車的各個組電子技術從發動機控制擴展到汽車的各個組成部分，如制動防抱死系統、自動變速系統、成部分，如制動防抱死系統、自動變速系統、信息顯示系統等。信息顯示系統等。w從汽車本身到融入外部

19、社會環境。從汽車本身到融入外部社會環境?，F代汽車電子技術的分類：現代汽車電子技術的分類：w單獨控制系統：單獨控制系統：由一個電子控制單元（由一個電子控制單元（ECU）控制一個工作）控制一個工作裝置或系統的電子控制系統，如發動機控制系統、自動變速裝置或系統的電子控制系統，如發動機控制系統、自動變速器等。器等。w集中控制系統：集中控制系統：由一個電子控制單元（由一個電子控制單元（ECU）同時控制多個）同時控制多個工作裝置或系統的電子控制系統。如汽車底盤控制系統。工作裝置或系統的電子控制系統。如汽車底盤控制系統。w控制器局域網絡系統控制器局域網絡系統（CAN總線系統）：由多個電子控制單總線系統）：由

20、多個電子控制單元（元（ECU）同時控制多個工作裝置或系統，各控制單元）同時控制多個工作裝置或系統，各控制單元（ECU）的共用信息通過總線互相傳遞。）的共用信息通過總線互相傳遞。帶有三個中央控制單元的車帶有三個中央控制單元的車帶有三個中央控制單元和總線系統的車帶有三個中央控制單元和總線系統的車帶有三個中央控制單元的帶有三個中央控制單元的CAN驅動網絡驅動網絡車用網絡發展原因車用網絡發展原因w電子技術發展電子技術發展-線束增加線束增加w線控系統（線控系統（X-BY-WIRE）w計算機網絡的廣泛應用計算機網絡的廣泛應用w智能交通系統的應用智能交通系統的應用汽車發展帶來的問題汽車發展帶來的問題w（1）

21、汽車電子技術的發展）汽車電子技術的發展汽車上電子裝置越來汽車上電子裝置越來越多越多汽車的整體布置空間縮小汽車的整體布置空間縮小 w（2）傳統電器設備多為點到點通信）傳統電器設備多為點到點通信導致了龐大導致了龐大的線束的線束 w（3）大量的連接器導致可靠性降低。大量的連接器導致可靠性降低。w粗大的線束與汽車中有限的可用空間之間的矛粗大的線束與汽車中有限的可用空間之間的矛盾越來越尖銳，電纜的體積、可靠性和重量成為越盾越來越尖銳，電纜的體積、可靠性和重量成為越來越突出的問題，而且也成為汽車輕量化和進一步來越突出的問題，而且也成為汽車輕量化和進一步電子化的最大障礙，汽車的制造和安裝也變得非常電子化的最

22、大障礙，汽車的制造和安裝也變得非常困難。困難。w（4）存在冗余的傳感器。）存在冗余的傳感器。Vo l v o 汽車近三十年來線束增長的情況汽車近三十年來線束增長的情況w車用網絡：通過總線將汽車上的各種電子裝置與設備連成一車用網絡：通過總線將汽車上的各種電子裝置與設備連成一個網絡，實現相互之間的信息共享，既減少了線束，又可更個網絡，實現相互之間的信息共享，既減少了線束，又可更好地控制和協調汽車的各個系統，使汽車性能達到最佳。好地控制和協調汽車的各個系統，使汽車性能達到最佳。汽車網絡化的優點汽車網絡化的優點w布線簡單，設計簡化，節約銅材，降低成本。布線簡單，設計簡化，節約銅材，降低成本。w可靠性提

23、高，可維護性大為提高可靠性提高，可維護性大為提高 w實現信息共享，提高汽車性能實現信息共享，提高汽車性能w滿足現代汽車電子設備種類功能越來越多的要求滿足現代汽車電子設備種類功能越來越多的要求 w總之，使用汽車網絡不僅可以減少線束，而且能夠總之，使用汽車網絡不僅可以減少線束，而且能夠提高各控制系統的運行可靠性，減少冗余的傳感器提高各控制系統的運行可靠性，減少冗余的傳感器及相應的軟硬件配置，實現各子系統之間的資源共及相應的軟硬件配置，實現各子系統之間的資源共享，便于集中實現各子系統的在線故障診斷。享，便于集中實現各子系統的在線故障診斷。 w20世紀世紀80年代，年代，Bosch的工程人員開始研究用

24、于汽的工程人員開始研究用于汽車的串行總線系統，因為當時還沒有一個網絡協議車的串行總線系統，因為當時還沒有一個網絡協議能完全滿足汽車工程的要求。參加研究的還有能完全滿足汽車工程的要求。參加研究的還有Mercedes-Benz公司、公司、Intel公司，還有德國兩所大公司，還有德國兩所大學的教授。學的教授。w1986年，年， Bosch在在SAE（汽車工程人員協會）大（汽車工程人員協會）大會上提出了會上提出了CANw 1987年，年，INTEL就推出了第一片就推出了第一片CAN控制芯片控制芯片82526；隨后；隨后Philips半導體推出了半導體推出了82C200。w1993年，年，CAN的國際標

25、準的國際標準ISO11898公布公布w從此從此CAN 協議被廣泛的用于各類自動化控制領域協議被廣泛的用于各類自動化控制領域w1992年，年，CIA（CAN in Automation）用戶組織成立，之后）用戶組織成立，之后制定了第一個制定了第一個CAN應用層應用層“CAL”。w 1994年開始有了國際年開始有了國際CAN學術年會（學術年會（ICC）。）。w1994年美國汽車工程師協會以年美國汽車工程師協會以CAN為基礎制定了為基礎制定了SAEJ1939標準，用于卡車和巴士控制和通信網絡。標準，用于卡車和巴士控制和通信網絡。 w 到今天，幾乎每一輛歐洲生產的轎車上都有到今天，幾乎每一輛歐洲生產的

26、轎車上都有CAN；高級客；高級客車上有兩套車上有兩套CAN，通過網關互聯；，通過網關互聯；1999年一年就有近年一年就有近6千萬千萬個個CAN控制器投入使用；控制器投入使用；2000年銷售年銷售1億多億多CAN的芯片；的芯片；2001年用在汽車上的年用在汽車上的CAN節點數目超過節點數目超過1億個億個 。w但是轎車上基于但是轎車上基于CAN的控制網絡至今仍是各大公司自成系統，的控制網絡至今仍是各大公司自成系統，沒有一個統一標準。沒有一個統一標準?；诨贑AN總線的汽車電器網絡結構總線的汽車電器網絡結構發動機ECU自動變速器ECUABS/TCSECU安全氣囊ECU電控懸架ECU巡航控制ECU動

27、力轉向ECU電機控制ECU電池管理ECU燈光控制ECU刮雨洗滌控制ECU電動座椅ECU門鎖防盜ECU電動車窗ECU后視鏡喇叭ECU氣候控制ECU警告信號ECU儀表顯示ECU整車控制器ECU（網關）整車控制器ECU（網關）高速總線低速總線故障診斷ECU目前汽車上的網絡連接方式主要采用目前汽車上的網絡連接方式主要采用2條條CAN： 一條用于驅動系統的高速一條用于驅動系統的高速CAN，速率達到，速率達到500kb/s。主要面向實時性要求較高的控制。主要面向實時性要求較高的控制單元，如發動機、電動機等單元，如發動機、電動機等 另一條用于車身系統的低速另一條用于車身系統的低速CAN，速率是，速率是100kb/s。主要是針對車身控制的，如車燈、。主要是針對車身控制的，如車燈、車門、車窗等信號的采集以及反饋。其特征車門、車窗等信號的采集以及反饋。其特征是信號多但實時性要求低，因此實