页数：34页文件大小：635.7 KB来源： 汽车车载网络技术与检修ppt课件
本课件为课程的项目五，聚焦CAN、LIN、MOST之外的其他车载网络：先讲VAN车辆局域网的七层协议模型、典型结构与拓扑，以及互补数据对的电压水平、冲突仲裁与休眠唤醒策略，再讲LAN车载网络从1983年至1993年的发展脉络、传输媒体特性与三种拓扑结构。
项目五 其他车载网络系统的检修：本模块介绍VAN网络系统、LAN网络系统、光纤技术和蓝牙技术在汽车上的应用，讲解VAN、LAN及光学网络的基本结构与工作原理，以及故障特点、故障类型与检修方法。
项目知识目标
项目技能目标
5.1 VAN总线多路传输系统——5.1.1 VAN的发展：VAN为车辆局域网（Vehicle Area Network）的简称，该系统是由标致、雪铁龙、雷诺公司联合开发研制的，它主要应用于车身电器设备的控制。
VAN数据总线系统协议的OSI模型分层
5.1.2 VAN的结构——1. 典型的VAN结构：图为VAN数据总线系统的典型结构，主系统与从系统中各电脑、传感器、显示装置、执行装置与外部设备经总线互联。
2. 拓扑：图为VAN数据总线系统拓扑，由中心节点引出总线1、总线2、总线3、总线4构成二级总线结构。
3. 传输媒介与4. 节点结构：图为VAN数据总线系统节点结构，节点由通信控制器与线路接口构成，经传输媒介接入总线。
5. 帧结构：图为VAN数据总线系统的帧结构。
6. 传输模式：VAN采用非破坏性仲裁的传输模式，按帧内标识符竞争总线。
7. 进入传输媒介：图为三个同步发送器判断优先权的过程。设备A、B、C同时发送Start、Com、Data、Check、Ack、End各字段，通过逐位比较确定总线使用权。
图为交流冲突第一阶段：设备A、B、C同时发送Start与标识符位，总线上的结果为各位的“线与”，设备A的位为1（滞后）而总线为0（优先），故设备A失去优先权。
图为交流冲突第二阶段：设备B与设备C继续比较，在总线上Start后的位中设备B为1（滞后），总线为0（优先），设备B失去优先权。
由于C有更高的优先权，将首先在网络上传递，A和B将在稍后传递。图上总线上传送的是设备C的完整帧：Start、Com、Data、Check、Ack、End。
5.1.3 VAN的物理层——1. 互补数据对：图为VAN互补数据对于干扰的消除，VAN以两条互补信号线传输数据，利用差分抑制共模干扰。
2. 电压水平：图为VAN互补数据对的信号形式，DATA信号在0V、2.8V、4.5V之间变化，∆V为两条数据线之间的电位差，显性状态与隐性状态按电平区分，上升时间/下降时间为1/4bit（最大），按10%/90%的∆t测量。
图为示波器显示的VAN信号时间，可读取位时间、上升沿与下降沿时间等参数，VAN规定上升时间与下降时间最大为1/4位，按10%/90%的∆t测量。
图为互补数据对形式的VAN信号，DATA与DATA两路信号互为反相，接收端以两者的差值∆V判定逻辑状态，从而消除共模干扰的影响。
VAN信号接收——传输电路：图示VAN信号接收端的传输电路结构，总线信号经传输电路送入比较器，与参考电压比较后还原为数字信号。
VAN信号的接收过程：图示总线上的互补信号经接收电路比较、整形后还原为数字信号的过程。
VAN信号的传输过程：图示发送端将待发数据编码后驱动互补数据对送入总线的过程。
3. 诊断：图为VAN入口的3个比较器，通过三个比较器对总线电平进行判定，可识别总线断路、短路等故障状态。
4. 休眠/唤醒：图为VAN的休眠/唤醒策略，总线在无数据传送时进入休眠以降低静态电流，收到唤醒信号后重新激活。
5.2 LAN数据总线系统——5.2.1 LAN的发展
5.2.1 LAN的发展（续）
5.2.2 LAN的特点——1. LAN的传输媒体：下表为双绞线、同轴电缆和光纤的主要特性。
| 媒体 | 信号类型 | 最大数据传输速度/（Mbit·s-1） | 最大传输距离/km | 网络节点数 |
|---|---|---|---|---|
| 双绞线 | 数字 | 1~2 | 0.1 | 几十 |
| 同轴电缆（50Ω） | 数字 | 10 | — | 几百 |
| 同轴电缆（75Ω） | 数字 | 150 | — | 几十 |
| 同轴电缆（75Ω） | 模拟（FOM） | 20 | 10 | 几千 |
| 同轴电缆（75Ω） | 模拟（单信道） | — | 150 | 几十 |
| 光纤 | 模拟 | 100 | 1 | 几十 |
说明：原表数值列高度粘连（如「几千1020FOM」「几十1100」），速度、距离与节点数难以安全切分，此处按常规理解归位，标注不全处以「—」保留，务必对照原表核对。
2. LAN的拓扑结构：图为星形网拓扑结构，各主机经中央节点集中连接，任一节点故障不影响其他节点，但对中央节点的可靠性依赖较高。
图为总线网络拓扑结构，多个主机通过分接头挂接在同一条总线上，任一时刻只允许一个节点发送，需依靠仲裁机制避免冲突。
图为环形网络拓扑结构，各节点首尾相接构成闭合环，数据沿单一方向逐站传递，与MOST采用的环型结构原理相通。
5.2.3 LAN的应用
5.2.4 LAN的结构——1. 通信控制IC的结构：通信控制IC位于主CPU与驱动器/接收器IC之间，主要功用是将“0”和“1”数据流转换为与通信协议相符的格式，或反过来将PWM波转换为“0”和“1”数据流。通信控制IC芯片尺寸为5.4mm×5.5mm，含13500个晶体管，采用双层铝—2µm COMS工艺制造。
图为通信控制IC框图，主要包括：串行输入/输出控制、传输数据缓冲器、接收数据缓冲器1与2、LAN控制、传输控制、传输线故障检测器、帧内响应（IFR）控制、接收控制、差错检测器、帧选择器、传输启动判断、符号生成（转换数据为PWM波）、同步控制、传输脉宽校正、符号识别（转换PWM波为数据）、碰撞检测、数字滤波器，以及与主CPU、驱动器/接收器IC之间的Tx、Rx接口。
2. 驱动器/接收器IC的结构：驱动器/接收器IC以一个直接接口的结构与通信总线互连，其芯片尺寸为3mm×5.7mm，有550个元器件（含晶体管、电阻、电容），采用双极处理工艺。以下分为驱动器和接收器两部分叙述。
1）驱动器的结构特点：图示电压驱动法采用电压驱动法的LAN。
图为电流驱动控制框图，驱动器以电流方式驱动总线，与电压驱动法相比具有更强的抗干扰能力，适用于干扰较强的车载环境。
2）接收器的结构特点：图为接收器控制框图，接收器对总线信号进行滤波与比较，还原为数字信号。
图为接收控制块波形：（a）正常状态；（b）总线（+）对地短路。正常状态下接收端可正确还原PWM波，短路时电平被钳位，波形严重畸变，通过对比可判别总线短路故障。
谢谢！
本页为项目五「其他车载网络系统的检修」的结束页。本模块介绍VAN总线多路传输系统与LAN数据总线系统的发展、结构、协议与检修要点，以及光纤技术和蓝牙技术在汽车上的应用。
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