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能够理解MOST总线的原理，熟悉MOST总 线在汽车中的应用
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能够理解车载以太网的主要技术，熟悉车载 以太网的应用
01 •汽车总线
汽车总线技术的产生与分类
• 1.汽车总线技术的产生
• 请说说为什么要使用总线技术？
汽车总线技术的产生与分类
• 2.汽车总线的分类
• 美国汽车工程师学会（SAE）的汽车网络委员会按照系统的复杂程度、传输流量、传输速度、传输可靠性、 动作响应时间等参量，将汽车数据传输网络划分为A、B、C、D、E五类。
LIN总线
• 2. LIN总线系统的结构
• （1）LIN的网络结构 • LIN总线上的最大电控单元节点数为16个，系统中
两个电控单元节点之间的最大距离为40m。 • LIN总线网络由一个主节点一个或多个从节点组成。
所有节点都包含一个从任务（Slave Task），负责 消息的发送和接收；主节点还包含一个主任务 （Master Task），负责启动LIN总线网络中的通 信。
CAN总线
• CAN网络拓扑可以根据几何图形的形状分为五种类型：总线拓扑、环形拓扑、星型拓扑、网络拓扑和树型 拓扑，这些形状也可以混合形成混合拓扑。因为电动汽车的网络特性可以概括为通信距离短、网络复杂度要 求低、可扩展性要求高、实施可靠性要求高。
星形拓扑
网络拓扑
环形拓扑
树形拓扑
图 6-2 CAN 网络拓扑形式
LIN总线
• （2）LIN的节点结构 • 一个LIN节点主要由微控制器和LIN收发器组成，而微控制器通过UART/SCI接口与LIN收发器连接，几乎所
有微控制器都具备UART/SCI接口，并且LIN收发器（如TJA1020、MC33399等）的RXD、TXD引脚可与微 控制器的RXD、TXD引脚直接连接，无需电平转换。在LIN系统中，加入新节点时，不需要其他从节点作任 何软件或硬件的改动。LIN和CAN一样，传送的信息带有一个标识符，它给出的是这个信息的意义或特征， 而不是这个信息传送的地址。
• 3. MOST总线的数据类型
• 1）同步数据：实时传送音频信号、视频信号等流 动型数据；
• 2）异步数据：传送访问网络及访问数据库等的数 据包；
• 3）控制数据：传送控制报文及控制整个网络的数 据。
FlexRay总线
• FlexRay总线主要用于线控转向和线控刹车等需要 高实时安全性的系统中，2006年首次应用于量产 车，作为数据主干网用在了BMW X5的悬架系统 上。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX学校/学院
智能网联汽车技术概述
◣ 第六章 汽车总线及车载网络技术
机械工业出版社
授课教师：
学习目录
1
能够理解CAN总线的原理，熟悉CAN总线 在汽车中的应用
2
能够理解LIN总线的原理，熟悉LIN总线在 汽车中的应用
3
能够理解FlexRay总线的原理，熟悉CAN总 线在汽车中的应用
CAN总线
• 请说说如何消除can总线数据传输中的外界干扰的？
CAN总线
• 4.CAN总线在传统汽车中的应用
• 由于CAN总线在汽车上的具体应用系统和数据传 输速率不同，CAN总线有不同的类别。而功能相 同或相近的CAN总线系统，不同的汽车公司，称 谓也不尽相同。
• （1）请说说大众汽车公司的CAN总线的应用？ • 由于各种数据总线和网络的传输速率、信号表示、
CAN总线
• CAN数据传输线是双向串行总线，大都采用具有 较强抗干扰能力的双绞线，分为CAN-H线和 CAN-L线，两线缠绕绞合在一起，其绞距为 20mm，横截面积为0.35mm2或0.5mm2
CAN总线
• 终端电阻的作用是防止信号在传输线终端产生反射波，而使正常传输的数据受到干扰。
CAN总线
• 2.CAN总线的硬件结构和网络通信原理
• CAN节点主要由微控制器、CAN控制器、CAN收发器组成，目前汽车上多采用内部集成CAN控制器的微控 制器。
• 请说说点1向节点n传输数据的流程？
传
执
感 器
微控制器1
行 器
1 CAN控制器1 1
传
执

感 器
微控制器n
行 器
n CAN控制器n n
…
CAN收发器1
• 奥迪A6的空调系统、舒适系统、供电管理系统、 动力转向系统、轮胎压力监控系统、安全气囊系 统等采用LIN总线进行连接。
• 请以奥迪A6轿车中的空调系统LIN总线为例，说 明一下LIN总线系统的数据传递过程?
MOST总线
• 1. MOST总线系统概述
• MOST总线是Media Oriented Systems Transport的缩写，是用于多媒体数据传送的网络 系统。MOST总线可连接汽车音响系统、视频导航 系统、车载电视、高保真音频放大器、车载电话、 多碟CD播放器等模块，其数据传输速率最高可达 24.8Mbit/s，而且没有电磁干扰。
车载以太网的相关技术
• 以太网（Ethernet）是互联网中使用最多和最广 泛的网络技术，自从1973年5月22日作为个人计 算机的局域网技术被发明以来，以太网技术快速 发展并且作为IEEE 802下的一个开放标准集合。 汽车智能化、网联化甚至自动驾驶时代已经到来， ADAS技术的不断创新，高质量汽车娱乐音频和视 频的应用，以及OTA远程升级、V2X、大数据、云 计算等技术的发展都取得了进展。车载网络容量 需求的爆炸性发展明显超过了传统车载网络（如 CAN或FlexRay）的承载能力，这也是以太网和汽 车深度融合的机会。
LIN总线
• LIN系统总线的网络节点数不仅受标识符长度的限 制，而且受总线物理特性的限制。在LIN系统中， 建议节点数不要超过16个，否则网络阻抗降低， 在最坏工作情况下会发生通信故障。LIN系统每增 加一个节点大约使网络阻抗降低3%。
• 请说说LIN收发器的VBAT与LIN引脚间二极管的 作用是什么？
CAN总线
• 5.请说说CAN总线在智能网联汽车中面临的挑战有哪些？
• 视频参考：CAN总线数据仲裁
LIN总线
• 1. LIN总线概述
• 请说说什么是LIN总线？
特性 工作方式 仲裁机制 物理层（数据传输线）
总线传输速率（bit/s）
总线最远传输距离 信息标识符（ID）位数
（bit） 总线最大节点数 每帧信息数据量（Byte）
LIN总线
• （2）LIN总线的信息传输模式 • 1）主节点请求从节点数据 • 2）主节点向从节点发送数据 • 3）从节点之间发送数据
LIN总线
• 4.LIN总线在汽车中的应用
• 现以奥迪A6轿车为例，说明LIN总线在汽车中的实际应用。奥迪A6轿车LIN总线系统组成及元件位置分布如 图
LIN总线
错误检测
石英/陶瓷振荡器
LIN 一主多从方式
无需仲裁 单线，12V
最高20K，A级网络
40m
6
16 2或4或8
8位累加和校验
主节点需要，从节点不需 要
CAN 一主多从或多主方式 采用非破坏性仲裁
双绞线，5V 最高1M，B级或C级网
络 10km
11或29
110 0～8 15位循环冗余校验 （CRC）
每个节点都需要
LIN总线
• 3. LIN总线系统的数据通信
• （1）LIN总线的数据通信及波形 • LIN总线上的信息帧由信息标题和信息内容两部分
组成，一个LIN网络上的通信总是由主节点（主节 点）的主发送任务所发起的，主节点向LIN总线发 送一个信息标题（包括同步间隔区、同步分界区、 同步区和标识符区），然后由主节点或从节点向 LIN总线发送对应的信息内容（包括数据和对应的 校验和）。
• FlexRay总线具有可靠性特点，特别是冗余通信能 力，通过硬件实现全网配置复制和进度监控，支 持多种拓扑，如总线、星型和混合拓扑。
• FlexRay的总线拓扑和星型拓扑均支持双通道，即 FlexRay总线有两个通道，其最高速率都可达到 10Mbit/s，也就是说总线的两个通道上的数据总 速率可达20Mbit/s，网络带宽是CAN的20倍以上。
CAN总线
• 为了提高网络通信的可靠性和实时性，CAN总线只有物理层、数据链路层和应用层。其中数据链路层和物 理层的协议分别由CAN控制器和CAN收发器硬件自动完成，因此在CAN总线应用系统设计时，主要任务是 对其应用层程序进行设计。
CAN总线
• （1）CAN总线的仲裁机制分析
• 如果CAN总线上的多个节点同时向总 线上发送数据时，多个数据就会在总 线上出现“撞车”的现象，这就像生 活中很多人在一起讨论问题，如果几 个人同时讲话，就会乱套，此时需要 进行仲裁，决定哪个人先讲，哪个人 后讲。
转向控制 器
500KBIT/ S
B-CAN
无钥匙 进入/ 启动
车身稳定 系统
安全气囊 控制器
自动空调 控制器
发动机控 制器
变速器控 制器
胎压监测 控制器
网关
音响系统
车载电话
MOST 10MBIT/ S
收音机
导航系统
视频控制 系统
TV
500KBIT/ S
组合仪表 控制器
车载信息 系统
车身控制 器
02 •车载以太网
总线型拓扑
CAN总线
• CAN总线系统的总体构成如图6-3所示，主要由若 干个节点（电控单元）、两条数据传输线（CANH和CAN-L）及终端电阻组成。
• CAN总线上的每个节点独立完成网络数据交换和 测控任务，理论上CAN总线可以连接无数个节点， 但实际上受总线驱动能力的限制，目前每个CAN 总线系统中最多可以连接110各个节点。
• 在带有CAN、MOST、FlexRay多总线的车载网络结构中，网关可以实现不同总线之间的信息共享，还可以 激活和监控CAN、LIN和FlexRay总线网络的工作状态并实现车辆数据同步，另外可以通过OBD接口读取网 关数据而实现故障诊断。