一、车载网络技术简介
传统的电气布线已能适应汽车电子系统的发展,因此新型汽车总线技术应运而生。
汽车网络技术的优点:可以在统一应用层协议和数据定义的基础上,使之成为一个“开放式系统”,具有很强的灵活性。
更突出的是BOSCH公司于20世纪80年代初提出CAN(Controller Area Network)网络技术。
二、车载网络基础知识
(1)局域网
局域网是一个连接到有限区域的计算机网络,实现系统中的资源共享和信息通信。连接到网络的节点可以是基于微处理器的计算机、应用系统或控制设备。
(2)数据总线
数据总线是指模块之间运输数据的通道,即所谓的信息高速公路。
(3)模块/节点
模块/节点是指一种电子设备,如温度传感器和压力传感器。传感器是根据温度和压力产生不同电压信号的模块装置ADC(数模转换器)之后,模拟信号转换为数字信号。
(4)局域网的拓扑结构
所谓拓扑结构,是网络的物理连接方式,局域网常用的拓扑结构有三种:星型、环型、总线型。
(5)链路
链接是指网络信息传输的媒体,分为有线和无线。目前,汽车中使用的大多数链路都是有线链路。
(6)数据帧
为了可靠地传输数据,原始数据通常分为一定长度的数据单元,即数据帧。
(7)传输协议:
传输协议主要包括三个要素:
①通信信息帧的格式
②通信信息帧的数据信息和控制信息
③确定信息帧的传输顺序和传输速度
协议的主要功能是:错误监控和错误纠正;数据块和数据重新安装;信息帧排序;传输流量控制
(8)传输仲裁
传输仲裁是指当多个用户同时申请使用总线发送信息时,确保信息按其重要性发送,以避免数据冲突的技术和结构。
三、主要车用网络协议
1、A类总线协议标准
A大多数类别的网络通信使用UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)标准,A目前类总线协议的首选标准是LIN协议。
2、B类总线协议标准
B类总线的国际标准是CAN总线协议是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光,通信速度可达1Mb/S。
3.高速总线系统协议标准
主要包括:
①C类总线协议标准
②安全总线协议标准
③X-by-Wire总线协议标准
4.诊断系统总线协议标准
故障诊断是为了满足OBDⅡ(On Board Diagnose)、OBDⅢ或E-OBD(European - On Board Diagnose)标准。
5.多媒体系统总线协议标准
汽车多媒体网络和协议分为低速网络协议、高速网络协议和无线网络协议三类。对应SAE分类对应位:IDB-C(Intelligent Data Bus-CAN)、IDB-M(Intelligent Data Bus-Multimedia)和IDB-Wireless,传输速率为250kb/s--100Mb/S。
典型的低速网络协议为:CAN网络协议
典型的高速网络协议是:光纤网络协议
典型的无线网络协议是:蓝牙网络协议
四、介绍主辆网络协议介绍
1、CAN
CAN总线是串行数据通信协议,最大通信距离可达10KM,最大通信速率可达1Mbps。CAN集成了总线通信接口CAN协议的物理层和数据链路层功能可以完成通信数据的帧处理。CAN节点间传输数据的总线是网络信息的主体。CAN2.0A标准为11位标志符,CAN2.0B采用29位标志符。
2、VAN
VAN(Vehicle Area Network)由法国雷诺汽车公司和标志集团联合开发采用,又称车辆局域网,是一种现场总线。VAN与一般总线相比,总线作为突出的可靠性、实时性和灵活性。VAN该标志特别考虑了严重的工作环境温度、电磁干扰和振动因素,特别适用于需要现场总线的实时系统。
3、LIN
LIN(Local Interconnect Network)用于实现汽车分布式电子系统控制的低沉本串行通信网络,LIN实现车身通信的成本效益。
4、MOST
MOST(Media Oriented System Transport)是面向媒体的系统传输总线,是汽车行业合作的结果,没有正式标准。MOST总线专门用于满足严格的车载环境,这种基于光纤的新网络可以支持24.8Mbps的数据传输速率,与以前的铜缆(CAN与网络相比,它可以减轻重量和电磁干扰(EMI)的优势。
5、FlexRay
FlexRay总线是一种汽车高速可确定性和故障容错的总线系统。能提供很多CAN网络没有可靠性。尤其是FlexRay冗余通信能力可以通过硬件完全复制网络配置,并进行进度检测。FlexRay同事提供灵活的配置功能,可支持总线型、星型、混合拓扑型等各种拓扑结构。
FlexRay主要用途:
(1)FlexRay在线控制系统的应用
例如,动系统,因为制动系统需要很高的可靠性。
(2)FlexRay通信网络骨架总线
目前,CAN网络最高性能极限为:1Mbps,而FlexRay两个通道上的数据速率最大可达10Mbps,总线数据速率可达20Mbps。因此,FlexRay网络带宽可以是CAN的20倍。凭借高速率的优势,可以FlexRay作为整个车载网络的骨架,用于连接多个独立网络,如动力总成、底盘、车身安全和多媒体应用。这些独立网络本身有用吗?FlexRay都可以。
五、车载网络的发展趋势
1、D2B Optical光纤
D2B Optical它是一种光纤通信系统,用户可以将娱乐和信息产品与中央控制系统集成,而不会使娱乐和信息产品与中央控制系统相互冲突。D2B光纤网络采用光纤以光波传输数据,数据按特定顺序在光纤网络中传输,传输速度快,传输数据量大,传输数据稳定。
2、COMMAND网络
COMMAND网络是连接交通状况记录模块和电视的独立网络(TV)频道译码模块。通过中央通信控制单位记录交通状况记录模块记录的视频数据COMMAND网络传给电视(TV)频道译码模块,播放视频,然后结合卫星导航和地图系统的信息,指示驾驶员避开交通拥堵路段。
3、CellPortLabs 移动电话网络
移动电话与D2B当移动电话使用光纤永久连接时TMC/GSM当与交通信息中心连接时,移动电话将交通传输到交通状况记录模块进行导航,使驾驶员在驾驶过程中也可以拨打电话。
4、USB
配备整车外围设备USB万用连接器可以使外部USB即插即用设备。