08-汽车娱乐信息与网络系统.ppt

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1、单元八汽车娱乐信息与网络系统,第一节汽车音响系统第二节汽车通信系统第三节车载网络系统,返回,第一节汽车音响系统,一、汽车音响系统的结构汽车音响是指为了减轻驾驶员和乘员旅行中的枯燥感而设置的收放音装置。其作为音响领域中不可缺少的一部分，已经从最早的单一（调幅）收音机发展到具有（调幅调频）收音机、放音，兼容、数码音响。为了使汽车音响可以适应复杂的道路情况，现在的汽车音响在音色、操作和防振等各方面均达到了较高的水平，以保证性能的稳定和音质的完美。汽车音响系统主要由天线、接收装置、车载播放器与外接音源接口、声场修正、功率放大器和扬声器六个部分组成，如图所示。,下一页,返回,第一节汽车音响系统,天线天线

2、用于接收广播电台的发射电波，通过高频电缆向无线电调频装置传送。汽车用天线无方向性，手动或电动天线均可伸缩。现代部分汽车为避免天线在高速行驶时弯曲，或被折断，并扩大接收范围，以提高接收品质，采用粘贴在后风窗玻璃上的隐藏式天线。接收装置接收装置（收音机）是由无线电调谐装置将电台发射的高频电磁波（无线电波）有选择地接收，并解调为音频电信号。收音机通过接收从许多广播电台发射的无线电波中的一种来选择某一需要收听的节目。,上一页,下一页,返回,第一节汽车音响系统,在无线电广播中，分为调幅（）广播和调频（）广播，它们通过按钮操作来切换。是调幅的缩写，它将载波的波幅按声音信号转换；是调频的缩写，它将载波的频率

3、按声音信号的频率转换。信号与信号的区别在于，广播有良好的音质和较少的噪声；所有的广播均是立体声广播，但广播除某些电台（或节目）外，均是单声道的；广播使用中波，广播使用超高频；广播服务范围大于广播。收音机通过天线接收到广播信号后，还必须清除电信号中的载波。广播电台发射的音乐和语音的信号与载波进行合成变成调制信号，因此，要把此信号转换成音乐和语音，必须去掉载波，只保留声信号。,上一页,下一页,返回,第一节汽车音响系统,收音机的工作原理如图所示。车载播放器与外接音源接口车载播放器读取光盘以及外接音源接口传输的数字信号。现代汽车上开始越来越多地使用播放器，可兼容、多种格式。播放器的核心是机芯，它根据激

4、光束发射到刻在上凹点处的反射光强度，将盘上所刻录的音乐或声音数字信号转变成原来的模拟信号。播放器有单碟、多碟、虚拟多碟、单碟、多碟等几种主流媒体形式。播放器的结构与原理如图所示。,上一页,下一页,返回,第一节汽车音响系统,外接音源接口是指外接输入接口，通过连接外接设备，如、盘、移动硬盘等，即可在车载音响中播放外接设备的影音节目。目前常用的音频接口形式有、存储卡和等。声场修正按照车厢内声场特性及听者爱好，增强或减弱频率带，具有修正声场的功能。功率放大器,上一页,下一页,返回,第一节汽车音响系统,因为收音机收到的无线电信号非常微弱，需要用功率放大器将微弱的音频信号放大到可推动扬声器的足够功率，使扬

5、声器（喇叭）发出声音。功率放大器可以装在收音机中，也可以单独安装，作为立体声音响的一个组件。扬声器扬声器俗称喇叭，是最终决定车厢内音响性能的重要部件。所有的音乐都是通过“喇叭”发出声音，供人们聆听、欣赏。作为将电能转变为“声能”的唯一器材，喇叭的口径大小、安装方法与位置、品质、特性对整个音响系统的音质起着决定性作用。,上一页,下一页,返回,第一节汽车音响系统,为欣赏立体声，车上至少要装个扬声器。一般汽车扬声器的数量大多数在个，而价格较高的豪华车，扬声器数量一般能达到个甚至更多。喇叭的安装位置如图所示。二、汽车音响系统的基本电路汽车音响系统的基本电路主要由收音放音电路、音量音调平衡、功放集成电路

6、三个基础电路部分组成，任何高难度和复杂的电路均是建立在这个电路基础上的，如图所示。三、汽车音响系统的特点基于汽车音响系统的使用情况，汽车音响系统应该具备以下特性：,上一页,下一页,返回,第一节汽车音响系统,由蓄电池供电汽车音响系统的电源是蓄电池，此系统以（）电压工作。抗干扰能力强汽车音响系统设计要能承受不平、颠簸路面的振动及灰尘。灵敏度高，动态范围大收音机设计得非常灵敏，这样即使在车子经过无线电波不强的区域也可以接收到信号。,上一页,下一页,返回,第一节汽车音响系统,无线电波的强度是随地方而变化的，它装有一套线路来调整这种差别。容易操作汽车音响系统应在驾驶员开车时很容易使用，收音机有一套按钮机

7、构和自动搜索功能。对电气噪声不敏感调幅广播容易受外界噪声的影响，如果无线电波微弱的区域发生雷电或者靠近交通信号、电力线或火车轨道，噪声就易于产生。此外，汽车音响系统容易受到音响系统所在汽车的电气元件，诸如火花塞、点火线圈和发电机产生的电气噪声的影响。,上一页,下一页,返回,第一节汽车音响系统,为了有较好的音响效果，采取了一系列噪声抑制措施，以阻止噪声进入系统而对汽车音响系统造成影响。对冷热不敏感停放在户外的车子，仲夏时节其内部温度会很高（高于），而在严冬车中温度变得非常低（低于），汽车音响系统设计应能承受此温度波动。,上一页,返回,第二节汽车通信系统,一、汽车导航系统汽车导航系统也称为车载导航

8、系统，是指车辆道路交通信息通信系统。汽车内部设置的天线会接收到来自环绕地球的颗卫星中的至少颗所传递的数据信息，结合储存在车载导航仪内的电子地图，通过卫星信号确定的位置坐标与此匹配，进而确定汽车在电子地图中的准确位置。在定位的基础上，可以通过多功能显示器，提供最佳行车路线、前方路况以及最近的加油站、饭店、旅馆等信息。汽车导航系统的功用,下一页,返回,第二节汽车通信系统,汽车导航系统主要具备汽车踪迹监控和驾驶指南两大功能。）汽车踪迹监控功能只要将已编码的接收装置安装在汽车上,该汽车无论行驶到任何地方都可以通过计算机控制中心的电子地图指示出它所在的方位。）驾驶指南功能驾驶指南功能包括地图查询、路线规

9、划和自动导航等功能。车主可以将各个地区的交通线路电子图存储在软盘上，只要在车上接收装置中插入软盘，显示屏上就会立即显示出该车所在地区的位置及目前的交通状态，既可输入要去的目的地，预先编制出最佳行驶路线，又可接收计算机控制中心的指令，选择汽车行驶的路线和方向。,上一页,下一页,返回,第二节汽车通信系统,（）地图查询。汽车导航系统可以在操作终端上搜索车主要去的目的地位置，可以记录车主常去的地方的位置信息并保留下来，也可以和他人共享这些位置信息，模糊的查询车主附近或某个位置附近的（如加油站、旅馆、取款机等）信息。（）路线规划。汽车导航系统会根据所设定的起始点和目的地，自动规划一条线路。规划线路可以设

10、定是否经过某些途经点，是否避开高速等功能。（）自动导航。,上一页,下一页,返回,第二节汽车通信系统,语音导航：用语音提前向驾驶者提供路口转向、导航系统状况等行车信息，使车主无须观看操作终端，通过语音提示就可以安全到达目的地。画面导航：在操作终端上会显示地图，以及车子现在的位置、行车速度、目的地的距离、规划的路线提示、路口转向提示的行车信息。重新规划线路：当车主没有按规划的线路行驶，或者走错路口时，导航系统会根据车主当前的位置，重新规划一条新的到达目的地的线路。汽车导航系统的基本组成,上一页,下一页,返回,第二节汽车通信系统,汽车导航系统主要由两部分构成，一部分由安装在汽车上的传感器、接收机和显

11、示设备组成，另一部分由计算机控制中心组成，两部分通过定位卫星进行联系。典型的汽车导航系统结构如图所示。车载导航系统在汽车中的硬件布置如图所示。）传感器汽车导航系统主要有罗盘传感器、车速传感器和陀螺仪等，用以检测并确定汽车的行驶方向和车速等信息。）信号接收机,上一页,下一页,返回,第二节汽车通信系统,信号接收机能够对卫星进行搜索、捕捉。当捕捉到卫星后，即对信号进行牵引和跟踪，并将所接收到的信号进行变换、放大和处理，以便测量出信号从卫星到接收机的传播时间，解析出卫星所发送的导航电文，实时地计算出信号接收机自身所在的经度、纬度和高度。信号接收机主要由天线单元和接收控制单元两部分组成，如图所示。（）天

12、线单元天线单元是由接收天线和前置放大器组成的。,上一页,下一页,返回,第二节汽车通信系统,信号接收机的天线通常采用全向振子天线、小型螺旋天线或微带天线，其作用是将从卫星传来的无线电信号的电磁波能量变换成接收机电子器件可摄取应用的电流。（）接收控制单元。接收控制单元主要由信号波道、存储器及计算与控制部分等组成。它能对卫星信号、安装在汽车上的传感器输入信号以及储存在存储器中的电子地图数据进行处理，并再经综合的图像协调后，通过显示器将地图显示在屏幕上，并以闪光标识表示出汽车的适时位置，指示出汽车应该的行驶方向及不断地显示当前距目的地的距离。,上一页,下一页,返回,第二节汽车通信系统,电子地图。电子地

13、图即地图，储存着丰富的城市地图、全国的公路网图，以及加油站、便利商店、政府机关、旅游景点、餐馆、停车场等信息。驱动器。驱动器的作用是读取电子地图数据，并快速发送到进行处理。为了使显示效果连续，同时保持声响与音像的同步，汽车导航系统采用了倍速的驱动器。调制解调器与天线。,上一页,下一页,返回,第二节汽车通信系统,调制解调器与天线的功能是接收主控中心发出的信息，并同时控制汽车，以实现汽车动态导航。通过调制解调器建立与（交通信息控制系统）的联系，以获取交通堵塞、道路故障、道路施工、停车场情况及交通规则变化等实时交通信息，使驾驶员做出快速反应，改变行驶路线，以解决交通拥挤与堵塞问题。）显示器显示器用来

14、显示位置路况等视频图像信息，常用液晶显示，也可选用或显示。）计算机控制中心,上一页,下一页,返回,第二节汽车通信系统,计算机控制中心是由机动车管理部门授权和组建的，它负责随时观察辖区内指定监控的汽车动态和交通情况。汽车导航系统的基本工作过程）用户输入目的地在出发前，用户通过系统的输入方法将目的地输入导航设备中。）确定行驶路线如图所示，汽车导航主机从信号接收机得到经过计算确定的当前经度和纬度，通过与电子地图数据对比，就可以随时确定车辆当前所在的地点。,上一页,下一页,返回,第二节汽车通信系统,一般汽车导航系统将车辆当前位置默认为出发点，在车主输入目的地后，导航系统根据电子地图存储的地图信息就可以

15、自动算出一条最合适的路线，作为新的路线。）行驶中的导航汽车自动导航系统的输出设备包括显示屏幕和语音输出设备。在行驶过程中，驾驶员必须全神贯注于驾驶，而不能经常查看显示屏幕，因此，一个实用而人性化的车辆自动导航系统利用语音输出，在必要时刻向驾驶员提示信息。二、电话免提系统,上一页,下一页,返回,第二节汽车通信系统,电话免提系统是专为行车安全和舒适性而设计的。其功能主要是：用语音指令控制接听或拨打电话，使用者可以通过车上的音响或蓝牙无线耳机进行通话、收发短信、来电显示、上网、数字拨号、通讯录、通话管理、设置时间和日期等功能。部分车载电话具有多频或双频和蓝牙功能，常见的有车载式、蓝牙式、车载蓝牙式等

16、几种。三、驾驶舱管理和数据系统随着汽车电子技术的飞速发展，汽车电子控制系统所用的传感器不断增多，汽车仪表的电子显示系统从简单地显示传感器信息的系统，已发展成为可以对各种信息进行分析计算、加工处理的综合信息系统。,上一页,下一页,返回,第二节汽车通信系统,驾驶舱管理和数据系统就是指基于一台中央电脑来控制大部分车载设施和功能的智能中央控制系统，其作用是将车辆信息、多媒体系统、导航、空调、电话等功能整合为一个整体，旨在方便用户对这些配置的控制和操作。该系统能够从大量的信息中选择出驾驶员所需要的各种信息内容，让车内乘员可以快速地启用或操控娱乐、信息、导航和电信功能。,上一页,返回,第三节车载网络系统,

17、车载网络可减小线束尺寸、降低成本、减少插接器的数量，同一款车同等配置下，可以大大简化汽车线束；可以进行设备之间的通信，增加功能；通过信息共享，减少传感器信号的重复数量。常规方法布线与采用总线方式布线如图所示。一、车载网络的发展历程自世纪年代起，汽车上开始装用车载网络。年，日本丰田公司在世纪牌汽车上采用光纤车门多路传输集中控制系统，车身电控单元可对各车门锁、电动车窗进行控制。,下一页,返回,第三节车载网络系统,年，汽车车身系统采用了铜网线，如日产公司的车门多路传输集中控制系统、通用汽车公司的车灯多路传输集中控制系统等，都已处于批量生产阶段。同时，一些汽车网络标准也纷纷推出，如德国公司的网络标准、

18、美国汽车工程师学会（）提出的、马自达的、德国大众的等。世纪年代，集成电路技术和电子器件制造技术迅速发展，用廉价的单片机作为总线的接口端，使总线技术布线的价格逐渐进入实用化阶段。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,为了实现音响系统的数字化，建立了将音频数据与信号系统综合在一起的网络，该网络采用光缆连续地传输大容量的数据。当汽车引入智能交通系统（）后，开始使用更大容量的网络，如协议、及等。随着汽车电子技术的发展，欧洲提出了控制系统的新协议。年以后，随着车载网络的进一步细分，低端网络产生。根据汽车各个系统对数据的传输速率的不同要求，汽车上常用的总线分为总线和总线两大类。总线用于对数据传输速率

19、和带宽要求较高的场合，如发动机电控单元和电控单元等。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,总线用于对数据传输速率要求较低的场合，为车载网络提供辅助功能，多用在不需要总线的高带宽和多功能的场合，如智能传感器和车身系统的通信，使用总线可使成本大大降低。年，国际产业联盟（）正式成立，标志着汽车信息化时代的到来。是远程通信技术（）与信息科学技术（）的合成词，它整合了汽车网络技术（也包括其他移动运输工具内部的网络技术）、无线通信技术、（，全球定位系统）卫星导航技术，通过无线网络，随时给行车中的人们提供驾驶、生活、娱乐所必需的各种信息。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,几种典型网络的成本比

20、例及通信速度比较如图所示。二、车载网络系统的结构类型车载网络系统的主要类型如图所示。三、车载网络系统常用的基本术语数据总线数据总线是模块间运行数据的通道，即所谓的信息高速公路。数据总线可以实现一条数据线上传递的信号可以被多个系统（控制单元）共享，从而最大限度地提高系统整体效率，充分利用有限的资源。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,（）即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。局域网在一个有限区域内连接计算机的网络称为局域网。现场总线现场总线（）是在工业过程控制和生产自动化领域发展起来的一种网络体系，是在过程现场，安装在控制室先进自动化装置中的一种串行数字通信链路。多路传输,上

21、一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,多路传输用（）表示，是指在同一条通道上同时传输多条信息，如图所示。网关因为汽车上往往不止使用一种总线网络，所以必须用一种方法达到信息共享，而不产生协议间的冲突，如图所示。帧为了可靠地传输数据，通常将原始数据分割成一定长度的数据单元，这就是数据传输的单元，称为帧。通信协议,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,通信协议是通信双方控制信息交换规则的标准、约定的集合，即指数据在总线上的传输规则，如表所示。四、车载网络系统的应用（一）总线技术应用概述）总线的特性（）的特点。支持从几千到的传输速率。使用廉价的物理传输媒介。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络

22、系统,可以使用普通的双绞线、同轴电缆及光纤作为网线（双绞线最常用）。数据帧短，实时性好，降低了有效数据传输的速度。错误检测、校正能力强，系统可靠性高。多站同时发送信息，模块可以优先获取数据。能判断暂时错误和永久错误的节点，具有故障节点自动脱离功能。大部分在丢失仲裁或出错时，具有信息自动重发功能。（）数据传输系统的优点。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,数据总线与其他部件组合在一起即成为数据传输系统，数据传输系统的优点如下：将传感器信号线减至最少，更多的传感器信号进行高速数据传输。组网自由，功能扩展能力强。如果系统需增加新的功能，仅需软件升级即可，对复杂的汽车网络具有强大的优势。总线利

23、用率高，数据传输距离长，可达；数据传输速率高，可达。总线符合国际标准，便于一辆车上不同生产厂家的电控单元间进行数据交换。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,电控单元实时监测。对所连接的总线进行实时监测，当出现故障时，该电控单元存储相应的故障码。电控单元和电控单元插接器端子最小化应用，节省电控单元的有限空间。节省大量有色金属，成本相对较低。（）传输线颜色特点。总线基本颜色为橙色；（低位）均为棕色；（高位）中的驱动系统传输线为黑色，舒适系统传输线为绿色，信息系统传输线为紫色。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,网络使用数据链路接口（）为解码器提供接口。由于所有系统信息可通过另一根（

24、冗余）导线进行传递，所以当数据总线的一根导线损坏时，系统仍可继续工作。若两根导线损坏，则会影响诊断功能。）总线的位数值表示与通信距离总线用“显性”（）和“隐性”（）两个互补的逻辑值表示和。当总线上出现同时发送显性和隐性位时，总线数值为显性（即与的结果为）。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,和为总线收发器与总线之间的两接口端子电压，信号以两线之间的差分电压形式出现，如图所示。在隐性状态下，和被固定在平均电压附近，近似于零。在总线空闲或隐性位期间，发送隐性位。显性位以大于最小阀值的差分电压表示。总线上任意两个节点之间的最大传输距离与其位速率有关。最大通信距离是指在同一条总线上两个节点之间

25、的距离。在各级“分支”的节点上采用“网关”（中继器或网桥），即由多个控制器或外加其他通信协议（如、）的接口芯片组成的一个设备，几乎不受限制地扩大了通信距离（“中继器”作用），又有“网关”或“网桥”，甚至“路由器”的作用。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,协议技术的应用推广，要求通信协议标准化。年月，博世公司制定并发布了技术规范（.）。该技术规范包括和两部分，.给出了曾在技术规范版本.中定义的报文格式，而.给出了标准的和可扩展的两种报文格式。此后，年月，正式颁布了道路交通运输工具“数字交换高速通信控制器局域网国际标准（高速）”以及低速标准（低速）。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络

26、系统,美国汽车工程师学会等组织和团体也以协议为基础颁布了本组织的标准，并将汽车通信协议按通信速度进行分类。）的分层结构协议包括参考模型中的数据链路层和物理层，如图所示。物理层分为物理层信号（）、物理媒体连接（）和媒体从属接口（）。数据链路层分为逻辑链路控制（）和媒体访问控制（）。层的运行借助于“故障界定实体”（）进行监控。故障界定是使判别短暂干扰和永久性故障成为可能的一种自检机制。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,物理层可借助检测和管理物理媒体对故障实体进行监控（如总线短路或断路，总线故障管理）。和两个同等的协议实体通过交换帧或协议数据单元（）相互通信。协议的数据链路层由层协议数据单

27、元、层服务数据单元和层指定的协议控制信息构成。）不同版本的通信协议与互联（）类通信协议与类通信协议互联。不同版本的可以通过网关取得互联。网关就是具备不同网络协议之间信息转换能力的单片机。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,如图所示，两个网络执行器是两个独立芯片，由电控单元（单片机）作为网关，执行器芯片如同随机存储器被网关写读。当收到信息时，网关执行接收芯片的外部操作，然后按转换信息的逻辑指令执行外部操作，并对网络第二个芯片编程传输。.协议数据位速率可达，相当于可执行类高速数据速率的通信协议，故被称为规范。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,由于高速率串行链路的电子元件和相应硬件

28、成本较高，因此某些控制系统不需要高速数据速率，如灯光、车内温度、中控门锁等可以采用中速（类）、低速（类）数据速率的通信网络。是采用数据速率为.的类通信网络，利用网关将要求高速率类通信的发动机控制互联。的.网络用网关与网络实现互联，如图所示。（）通用工作负荷特性。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,为了合理分配通信速率，提高效率和降低成本，博世公司开发了供不同等级通信选用的通用工作负荷特性表，共有项内容，可供总线汽车使用或维修时参考。（）低速车身控制系统实施高速的协议。低速车身控制系统的含义。低速（小于）车身控制系统主要指汽车灯光、刮水器、电动车窗、后视镜、中控门锁、空调以及其他低速数据

29、的通信系统。若低优先级和低通信量的低速车身控制信息采用高速数据总线结构，会使生产成本和维修费用提高。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,近年来，用于车身控制系统的各种协议并不通用，且有一定的局限性。虽然是国际标准化组织推荐的汽车高速网络标准，但也可用于低速的车身控制系统。若选用同类的协议，则很容易从高速到低速网络或从低速到高速网络桥接数据。当被配置于低速应用时，若的芯片仍然与高速应用的芯片相同，则不经济。由沃威克大学先进技术中心与飞利浦公司开发的串行链路输入输出控制器局域网（）发展和改进了技术，能以低成本的造价满足低速车身控制系统的应用要求。串行链路输入输出控制器局域网。,上一页,下一

30、页,返回,第三节车载网络系统,是用于完成简单输入输出功能的低智能芯片，其最简单的结构可以看作带有内部控制器的端口，具有协议规定的全部特征和能力，并符合.和.（无源）规格，具有位标识符和位忽略标识符，不会使总线出错。若扩展到低速应用，采用其内部振荡器，则速率可达到；如果采用外部晶体振荡器，则速率可达到。通常，在无外部晶体时钟的条件下使用，以使接口简单且成本低。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,标准的与相比，前者所有电控单元通过物理层连接到一根双绞总线上，后者用低智能的只带有内部控制器的端口（）代替电控单元，即只用一个电控单元。由于是一种低智能装置，要靠一个智能主节点编程和控制。智能主节

31、点是一种含有电控单元的节点，全部个都受控于总线上的一个主节点。由于各个中均有个标识位，产生个不同的标识符。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,合并两个不同制造厂有不同标识符设定（如各不相同的）的，将会给出个节点（如飞利浦和国家半导体公司各个）。位标识符中的指示的数据传输方向有两种情况：当为时，信息方向从主控制器传送至；而当为时，信息传递方向相反。的主控制器也能使用遥控帧从其节点进行查询。的数据字节一直被制造厂固定为个或个字节。在数据字段（主存储器中保存数据记录的一个区域）中，第一个数据字节起到命令寄存器和状态寄存器的功能，其余的数据字节与的输入输出端子相适配（位或位）。,上一页,下一页

32、,返回,第三节车载网络系统,各个端口可以单独编程。的物理寻址方法。由于标识符为位，继承了由一特定标识符指定每个节点的物理寻址方法，因此通常不再采用的功能寻址方法。主节点的相关情况如图所示。通常一根总线上的全部个由一个主节点控制，在某些情况下它们可分组，并受几个主控制器控制，但同一总线上的总数不能超过（或）个。而在多主机的条件下，仅需对一个主机定标。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,的广播方法是所有的其他节点（主节点和节点）也能接收发送的信息。因此，的物理寻址方法最重要的是确保其他智能节点（专用的主节点除外）不能对数据起作用，否则会导致数据混乱和差错。的信息发送方式。为了使的内部振荡器

33、同步以供总线定时，主控制器需每隔位时间发送条标定帧，只需标定节点，就能发送条信息。的传输由内部控制器硬件逻辑自动完成。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,在初始化过程中，安排完成一定的功能，例如事件捕获输入、输出或转换。初始化是通过编程的节点，经总线，然后置电控单元主节点于启动状态。同样只需标定节点就能传送一条信息。在接收端，具有只有该节点才有的标识符，将自动应答内部控制器逻辑。总线与总线对比。缺少石英振荡器的精度，的内部位计时逻辑以最大的振荡器容限作为最佳选择条件。这要求缩短总线的有效长度，作为抽样点的位时间必须尽量提前，进而限制传输线上允许的传播延迟时间。,上一页,下一页,返回,第

34、三节车载网络系统,与的总线长度对比，的总线长度较总线缩短了几百甚至几千米。另外，中两个外主节点间的最大容许距离较短，但即使是最短的，相应的总线长度也足以满足小型汽车的应用。车身控制系统的布局。技术应用于汽车车身控制系统，一般可在位速率下操作，需要增速时也可扩展至。除了每隔位时间标定恒定传输的信息外，所有的传输都属于事件驱动（状态变化）。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,总线负载相当低，通过使用总线分析器，在改进的系统中记录下的最大总线负载为.，其中包括转向信号灯接通、重复按压座椅位置开关和前照灯远光开关。的标定帧总数是总线负载的.。的这种“附加开销”与智能的网络相比差别很大。采用的车

35、身控制系统如图所示，中央控制单元由飞利浦公司生产，属系列，其性能参数如下：，端子，端子，全双工异步收发器，定时计数器，总线，位转换。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,其中最主要的性能特点是具有多机通信和网络接口功能，即有总线接口。除了电动座椅和装在翼子板上的后视镜需做转换外，大多数车身电控单元只需做数字通断。另外，由于备有内部转换器，将用数字记录电位差计的读数，故操作速度会增加一些。网络发生故障时的“对抗措施”。针对总线故障，与智能的节点相同，即一旦总线出现故障，各自独立的节点不能再与其主机或其他节点通信,此时系统按照预定义参数进入低效运行方式或缓者复位。,上一页,下一页,返回,第三

36、节车载网络系统,由于有物理寻址能力，所以无大型软件辅助也能很容易地检测出故障部位。监视计时器可以周期地检查所有节点的状况，确保系统的完好性。一旦某个节点发生故障，系统将采取妥当的“对抗措施”。总线网络最大的特点之一是有较好的灵活性和适应性。在汽车设计和改装中，并不需要过多地改变原车身的主要线束。由于内的电控单元已做了定时和延迟，因此不存在继电器或定时器的磨损问题。高压开关灵敏半导体装置与传统的熔断丝相比，具有更佳的回路保护性能。另外，它还具有在零点几秒之内检测各种断路或短路的能力。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,这些故障状况可以反馈至中央控制单元，进一步对错误报警和采取妥当的“对抗

37、措施”。“对抗措施”包括接通制动灯作为后转向信号灯发生故障时的后备保险，或接通后雾灯作为制动灯发生故障时的后备保险等。网络采取“对抗措施”形成的“灯光混乱”，实际上是中央控制单元对故障报警和对回路补偿的安全措施之一。当与安全行车有紧密关系的制动灯或转向灯电路发生短路或断路时，点亮警告灯，对前方或后方的人和车做出“本车正在转弯或制动”的“补偿警告”，以减少行车事故。与此同时，警告驱动器驱动液晶显示器，提醒驾驶员尽快维修车辆。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,当网络出现故障时，由于不存在维修继电器、定时器等部件，故需采用外接仪器进行诊断。很容易将故障诊断仪连接到数据总线上获取全部信息，也

38、可补充使用数据登录器对汽车的非正常工况进行检测。另外，与诊断软件有关的知识也能进一步增强对汽车故障的诊断能力。车身控制系统的“即插即用”特性。目前的车身控制系统如图所示，带有较多的局部线束，整个系统的工作可靠性和电磁兼容性并非最佳。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,因此，将灯群集器上的、功率驱动器以及传感器或执行器（灯、螺线管、电动机等）组合制成单个的“即插即用”的标准组件，如图所示。采用该模块化方法，再将各个标准组件按图左边的个框图直接连接总线，可省去图中的局部线束，还能提高整个系统的工作可靠性，并改善电磁兼容性。模块化设置对增加产品数量、提高产品质量和维修方便性非常有利。（）大型

39、汽车中应用最广泛的应用层协议。由美国组织维护和推广，其特点如下：,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,以.协议为基础，物理层标准与规范兼容，并采用符合该规范的控制器和收发器。通信速率最高可达。采用协议数据单元（）传送信息，每个相当于协议中的一帧。由于每个帧最多可传输个字节数据，因此的传输具有很高的实时性。利用.扩展帧格式的位标志符定义每一个的含义以及的优先级。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,协议主要作为汽车中应用的通信协议，对汽车中应用到的各类参数都进行了规定，参数的规定符合标准。总线系统的结构和数据传输原理）的基本组成由每个电控单元内部的控制器和收发器、每个电控单元外部连接

40、的两条总线和整个系统中的两个数据传递终端组成，如图所示。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,的接线如图所示，中央电控单元（）的控制器具有双通道（、）的接口，接到两个不同的总线（和）上。各电控单元通过收发器与总线相连，相互交换数据。控制器根据两根线的电位差判别其总线的电平。总线的电平分显性电平与隐性电平两种，二者必居其一。发送节点通过改变总线电平，将报文发送到接收节点。与总线相连的所有节点都可以发送报文，在两个以上的节点同时开始发送报文的情况下，具有优先级报文的节点获得发送权，其他所有节点转为接收状态。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,（）电控单元。控制器接收来自传感器的信号，

41、将其处理后再控制执行元件工作，同时根据需要将传感器信息通过总线发送给其他电控单元。电控单元的主要构件有、控制器和收发器，另外还有输入输出存储器和程序存储器，如图所示。带有收发功能的电控单元内部结构如图所示。电控单元接收到的传感器信号（如发动机温度或转速信号）被定期按顺序存入输入存储器。电控单元按存储的程序处理输入值，处理结果存入相应的输出存储器，然后控制各执行元件工作。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,为了能够处理数据传输总线信息，各电控单元内还有一个数据传输总线存储区，用于容纳接收和发送的信息。由于电控单元通过控制器实现网络传输，因此网络成为电控单元的输入信息来源，同时也是电控单元

42、的信息输出对象。（）控制器。控制器由一块可编程芯片上的逻辑电路组成，实现通信模型中物理层和数据链路层的功能，并对外提供与电控单元的物理接口。使用者通过对控制器编程，可设置其工作方式，控制其工作状态，进行数据发送和接收，以它为基础建立应用层。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,目前，控制器可分为独立控制器和集成电控单元两种。独立控制器使用灵活，可与多种类型的单片机、微型计算机的各类标准总线进行接口组合。集成电控单元在许多特定情况下使电路设计简化和紧凑，可靠性提高。（）收发器。收发器提供了控制器与物理总线之间的接口，是一个发送接收放大器。其中，发送器将数据传输总线构件连续的比特流（逻辑电平

43、）转换成电压值（线路传输电平），以适合铜导线上的数据传输；接收器将电压信号转换成连续的比特流，以适合处理。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,收发器通过线（发送导线）或线（接收导线）与数据传输总线构件相连，如图所示。线通过一个放大器直接与数据传输总线相连。收发器是线与总线的耦合，耦合过程通过一个断路式集流电路实现，总线出现两种工作状态，如表所示。假设有个收发器耦合在一根总线导线上，开关未接合表示（无源），开关已接合表示（有源），则收发器有源，收发器和无源。工作过程如下：若某一开关已接合，则电阻上有电流流过，总线电压为。,上一页,下一页,返回,第三节车载网络系统,若所有开关均未接合，则没有电流流过，电阻上没有电压降，总线电压为。（）数据传递终端。数据传递终端是一个电阻器，可避免数据传输终了反射回来产生反射波而使数据遭到破坏。总线终端接法以及网络拓扑结构主要有分离终端、多终端、单终端以及非匹配终端种。（）总线。数据没有指定接收器，数据通过数据总线发送给各电控单元，各电控单元接收后进行计算