第1页：项目十知识要求与能力要求
项目十 车载网络系统
- 知识要求
- 正确认识车载网络系统的组成和结构
- 掌握车载网络系统的工作过程
- 能力要求
- 能正确选择仪器并能进行网络系统的基本检测。
第2页：多路传输的概念与应用优势
一、相关知识
所谓多路传输，即指在计算机局域网中，将多种信息混合或交叉通过一个通信信道传送的方式。如果把多路传输技术应用于汽车上，可以实现：使布线简化、降低成本；使各个电控单元之间的交流更加简单和快捷；减少传感器数目，实现信息资源共享；提高汽车总体运行可靠性。
车载网络系统设计还应当考虑：点与总线的连接接头的电气与力学特性以及连接接头数量；网络结构和应用系统的评估与性能检测方法；容错和故障恢复问题；实时控制网络的时间特性；安装与维护中的布线；网上节点的增加与软硬件更新（可扩展性）。
第3页：车载网络系统的基本概念
（一）车载网络系统的概念
- 1．多路传输
- 在同一通道或线路上同时传输多条信息即为多路传输。
- 2．模块
- 模块是一种电子装置，在计算机多路传输系统中一些简单的模块常常被称为节点。
- 3．数据总线
- 模块间运行数据的通道称为数据总线。
- 4．网络
- 为了实现信息共享而把多条数据总线或者把数据总线和模块当作一个系统连在一起。
- 5．通信协议
- 通信双方控制信息交换规则的标准、约定的集合。
- 6．总线速度
- 数据总线的速度通常用比特率表示。
第4页：双绞线传输介质
（二）车载网络可用的传输介质：1．双绞线
本页图示双绞线的结构：a）结构示意图；b）非屏蔽双绞线；c）屏蔽双绞线。
第5页：同轴电缆、光纤与无线介质
- 2．同轴电缆
- 中央是一条单根铜导线，外部被一层绝缘材料包围，绝缘介质外部是一个网状金属屏蔽层。
- 3．光纤电缆
- 光纤是石英玻璃抽成的细丝，一般包括纤芯和包层两部分，以其抗电磁干扰、信号传输速率快和音频响应好的优点，将逐渐取代传统的同轴电缆和双绞线。
- 4．无线介质
- 无线介质是不需要传输电缆的一种空间介质，如蓝牙技术在汽车中的应用。
第6页：车载网络的分类与协议标准
（三）车载网络分类、协议和标准：1．车载网络的分类
美国汽车工程师协会（SAE）车辆网络委员会根据SAE J2057标准将汽车数据传输网划分为A、B、C三大类。
- A类：面向传感器／执行器控制的低速网络，速率通常小于10Kb/s，主要应用于后视镜调整、电动门窗、灯光照明等控制。
- B类：面向独立模块间数据共享的中速网络，速率在10～125Kb/s，主要应用于车身电子舒适性模块、仪表显示等系统。
- C类：面向高速、实时闭环控制的多路传输网，速率在125Kb/s～1Mb/s之间，主要应用于牵引控制、发动机控制、ABS等系统。
2．车载网络的协议和标准
- （1）CAN标准
- CAN总线在汽车上主要有低速（L）与高速（H）两条：低速CAN总线工作在125kbps以内，主要控制车身及舒适系统；高速CAN总线工作在125kbps以上，主要控制动力系统。
- （2）J1850标准
- 美国汽车的车内联网标准，包含两个不兼容的规程：通用与戴姆勒克莱斯勒采用10.4kbps可变规程，在单根线的总线上通信；福特采用41.6kbps的PWM，在双线差分总线上通信。
- （3）J1939标准
- 一种支持闭环控制、在多个ECU之间高速通信的网络协议，主要运用于货车和客车上，以CAN2.0为网络核心，其通信核心是负责数据传输的传输协议。
第7页：CAN总线的特点（一）
（四）CAN总线：1．CAN总线的特点
- CAN为多主工作方式，网络上每个节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息而不分主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。
- CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在134μs内得到传输。
第8页：CAN总线的特点（二）
CAN总线的特点（续）
- CAN采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时发送信息时，优先级较低的节点主动退出发送，最高优先级节点不受影响继续传输，大大节省总线冲突仲裁时间。
- CAN只需通过报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等方式传送接收数据，无需专门的“调度”。
- CAN采用NRZ编码，直接通信距离最远可达10km（速率5kb/s），通信速率最高可达1Mb/s（此时通信距离最长为40m）。
- CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；标识符可达2032种，扩展标准的标识符几乎不受限制。
- CAN采用短帧结构传输，每帧有效字节为8个，传输时间短、受干扰概率低，每帧信息均有CRC检验和其他检错措施，数据出错率极低；节点发生严重错误时具有自动关闭功能，总线上其他节点不受影响。
- CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，可灵活选择。
第9页：CAN总线的构成与控制器收发器
2．CAN总线的构成
CAN数据总线由一个CAN控制器、一个CAN收发器、两个数据传输终端以及两条数据总线组成。
- （1）CAN控制器
- 用于接收控制单元中微处理器发出的数据，处理数据并传给CAN收发器；同时也接收收发器收到的数据，处理后传给微处理器。
- （2）CAN收发器
- 是发送器和接收器的组合，它将CAN控制器提供的数据转化成电信号并通过数据总线发送出去，同时也接收总线数据并传到CAN控制器。
第10页：数据传递终端与CAN数据总线
- （3）数据传递终端
- 实际上是一个电阻器，其作用是避免数据传输终了又反射回来产生反射波而使数据遭到破坏。
- （4）CAN数据总线
- 用以传输数据的双向数据线分为CAN高位（CAN-high）和低位（CAN-low）数据线。数据没有指定接收器，通过数据总线发送给各控制单元，各控制单元接收后进行计算。为防止外界电磁波干扰和向外辐射，CAN总线采用两条线缠绕在一起，两条线上的电位相反：如果一条线电压是5V，另一条线就是0V，两条线电压和等于常值，从而使总线免受外界电磁场干扰，向外辐射保持中性。
第11页：项目实施环境与电源系统故障
二、项目实施
- （一）项目实施环境
- 实训车辆、万用表、示波器、常用拆装工具等。
- （二）项目实施步骤：1．汽车电源系统故障引起的车载网络信息传输系统故障
- 车载网络信息传输系统的核心部分是含有通讯IC芯片的电控模块（ECM），ECM的正常工作电压在10.5～15.0V范围内。如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值，就会造成一些对工作电压要求高的电控模块ECM出现短暂的停止工作，从而使整个车载网络信息传输系统出现短暂的通讯中断。
第12页：链路故障与节点故障
- 2．车载网络信息传输系统的链路故障
- 当链路出现通讯线路断路、短路以及线路物理性质引起的通讯信号衰减或失真等故障时，会引起电控系统错误动作或电控单元无法工作。判断是否为链路故障时，一般采用汽车专用光纤诊断仪或示波器，观察通讯数据信号与标准通讯数据信号是否相符。
- 3．车载网络信息传输系统的节点故障
- 节点故障就是ECM的故障，包括软件故障（传输协议或软件程序有缺陷或冲突，使系统通讯混乱或无法工作，一般成批出现且无法维修）和硬件故障（通讯芯片或集成电路故障造成系统无法正常工作）。对于采用低版本信息传输系统的车辆，如果有节点故障，将使整个车载网络信息传输系统无法工作。
