汽車總線技術(shù)設(shè)計

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I 汽車總線技術(shù)設(shè)計 摘要 ： 人們對汽車的安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等性能 要求的提高， 電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，汽車上出現(xiàn)了 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在上世紀(jì) 80 年代 ， 而且 發(fā)展 迅速 ， 直到現(xiàn)如今 ，世界 上 高檔 有名 車 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛 ， 然而 我國，汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 在 開發(fā)、應(yīng)用和 維修技術(shù)都還處 在開始 階段。本文對汽車內(nèi)部不同類型節(jié)點(diǎn)特 性 的分析， 而且 研究和比較 如今 汽車網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù) 的 標(biāo)準(zhǔn)， 從而 設(shè)計出 汽車 整 體 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 設(shè)計典型的汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，進(jìn)行汽車 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成本 優(yōu)化 ，解決高性能網(wǎng)絡(luò) 造成 的高成本 ，解決 低 性能網(wǎng)絡(luò)造成 的矛盾 。 在整車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 得以實(shí) 現(xiàn) 的基礎(chǔ)上， 以 制器網(wǎng)絡(luò) 為例 ， 對 要節(jié)點(diǎn)設(shè)計了 相關(guān)的軟硬件。 關(guān)鍵詞： 汽車電子技術(shù)；汽車網(wǎng)絡(luò)總線； of to so on of of in 0s of of in in of in of of to a a to of by of On of of AN is as an to of AN 錄 摘要?????????????????????????????????? I ????????????????????????????? 目錄 ????????????????????????????????? 概述 ........................................................................................................................................ 1 車電 子技術(shù)的發(fā)展 ......................................................................................................... 1 內(nèi)外汽車總線現(xiàn)狀 ......................................................................................................... 2 課題研究的目的和意義 ................................................................................................. 3 究內(nèi)容 ............................................................................................................................. 4 2 汽車網(wǎng)絡(luò)總線 ........................................................................................................................ 5 車網(wǎng)絡(luò)總線簡介 ............................................................................................................. 5 類總線簡介 ..................................................................................................................... 5 3 總 體 方案設(shè)計 ...................................................................................................................... 10 車網(wǎng)絡(luò)整體方案設(shè)計 ................................................................................................... 10 迪汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ........................................................................................................... 12 馬汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ........................................................................................................... 15 眾汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ........................................................................................................... 17 田汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ........................................................................................................... 18 4 點(diǎn)設(shè)計 ..................................................................................................................... 20 點(diǎn)總體功能 ........................................................................................................... 20 點(diǎn)硬件電路設(shè)計 ................................................................................................... 20 點(diǎn)初始化 .............................................................................................................. 21 擬 點(diǎn)功能設(shè)計 ................................................................................................ 22 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................ 24 致 謝 ........................................................................................................................................ 26 1 1 概述 車電子技術(shù)的發(fā)展 汽車誕生至今已有一百多年的歷史。 全球 汽車 發(fā)展了 百余年，經(jīng) 過很多個 的階段 。 看 汽車技術(shù)方面 近 30 年 的重大成就 ， 電子技術(shù)的 應(yīng)用幾乎都是 。電子信息技術(shù) 在現(xiàn)代汽車的應(yīng)用越來越廣泛 ，汽車的性能和服務(wù)功能 得到提升 ，人們各種辦公和娛樂需 求得以滿足 ，汽車 不再是 單純的代步工具 ， 逐漸成 為 “流動的辦公室”、“流動的家庭”和“流動的娛樂室” 。 電子技術(shù)的迅速發(fā)展并在汽車上的廣泛應(yīng)用使得汽車電子化程度越來越高，特別是微機(jī)控制器進(jìn)入汽車領(lǐng)域后，給汽車帶來了劃時代的變化 [1]。 微控制器 是電子控制單元的核心， 使用微控制器 最廣泛的行業(yè)就有汽車工業(yè)，例如 使用 微控制器 高達(dá)六十個的大眾輝騰 ，而 且 新高爾夫也 使用了三十個左右 ，一輛高檔豪華車 的微控制器的使用超過了一百個 。在轎車成本中 電子信息產(chǎn)品 的比例正在提高， 從 九十 年代 到現(xiàn)在提高了將近十個百分點(diǎn) ，未來 十 年 這個 比例可能會 再提高二十個百分點(diǎn) [2]。 娛樂和舒適性產(chǎn)品 在現(xiàn)代汽車電子產(chǎn)品中有最廣泛的使用，已經(jīng)占了汽車電子產(chǎn)品的百分之五十以上 。汽車基本功能 中不包含這些設(shè)備 ，只是輔助功能 被提高 。汽車上 都可以 使用 成熟的家電產(chǎn)品， 為了滿足節(jié)能和環(huán)保 使用了這類電子產(chǎn)品。 發(fā)展最快，個性化強(qiáng)，技術(shù)含量高 是這類電子產(chǎn)品的特性 ， 不同 車型 有不同特性 ， 就算 是 相同 車型， 因?yàn)殇N售區(qū)域的不 同， 駕駛習(xí)慣、道路條件、法 律 和能源政策的不相同，所以 重新標(biāo)定 和 匹配 。 軟硬件系統(tǒng) 每個供應(yīng)商都有專門的 ， 比 如發(fā)動機(jī)控制模塊 于 變速器控制模塊。 為了 滿足車輛本身安全性 采用了第三類電子產(chǎn)品 ， 有 主動安全和被動安全兩 個 方面。近年來 這種產(chǎn)品在 迅速發(fā)展、日益普及、潛在需求 領(lǐng)域不斷 擴(kuò)大，控制難度 增加，但是 綜合智能化 和 通用性 提高 。汽車上應(yīng)用 電子信息產(chǎn)品 情況 如圖 2 圖 車應(yīng)用電子信息產(chǎn)品情況圖 內(nèi)外汽車總線現(xiàn)狀 國內(nèi)現(xiàn)在生產(chǎn)的車型，有奧迪 迪 來、 都裝備了 動力系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和車身系統(tǒng)都有應(yīng)用。對于客車，采用歐 動機(jī)而且配置動力 線技術(shù)是國家對高級客車的硬性要求。一汽大眾的新車速騰就是典型，三十四個基于 術(shù)的 全車使用 [3]。 總而言之，目前 線在國際汽車業(yè)界中占主流位置，而且已有普及的趨勢， 有相對的運(yùn)用。從發(fā)展的趨勢看，發(fā)展十年之后，汽車上的動力及車身系統(tǒng)多數(shù)會應(yīng)用 線，汽車的安全系統(tǒng)會逐漸全部使用 級豪華型汽車會裝備 于多媒體系統(tǒng)中。 對于轎 線來說，不一樣的車廠、一樣車廠不一樣車型的應(yīng)用層都不一樣，全球各車廠使用同一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)困難，完成應(yīng)用層協(xié)議相同使用也很難，可以說 3 轎車在以后的十年不容易實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的應(yīng)用層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，所有人接受和采用不現(xiàn)實(shí)。歸根結(jié)底是不一樣的轎車生產(chǎn)企業(yè)有著不一樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計理念與完整的零部件生產(chǎn)系統(tǒng)，制造汽車技術(shù)都是保密的。 我國，全部汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會設(shè)置的汽車電子標(biāo)準(zhǔn)化組織，正在努力改進(jìn)汽車電子標(biāo)準(zhǔn)化的完善標(biāo)準(zhǔn)，而且會以 的汽車電子標(biāo)準(zhǔn)當(dāng) 作中國汽車電子標(biāo)準(zhǔn)體系的主要根據(jù)。直到現(xiàn)在仍使用 定我國的車載網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)，然而合資企業(yè)和引進(jìn)車型完全符合標(biāo)準(zhǔn)不現(xiàn)實(shí)，在我國有自主產(chǎn)權(quán)的汽車生產(chǎn)商，這個標(biāo)準(zhǔn)只起到了指導(dǎo)性。 我們的汽車工業(yè)屬于后期發(fā)展，和外國汽車發(fā)達(dá)的國家比較是有很大差距的，發(fā)展新興的電動汽車行業(yè)，能大大提高國內(nèi)汽車工業(yè)跨越式發(fā)展?，F(xiàn)在國內(nèi)和其它國家電動汽車研究水平相差不多，是在同一高度發(fā)展的。所以，發(fā)展電動汽車可以提高國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)，提升我國汽車的世界綜合競爭水平，減小和汽車發(fā)達(dá)國家的距離?，F(xiàn)在 線技術(shù) 在國內(nèi)汽車的使用還有很大的空缺，經(jīng)濟(jì)型汽車上運(yùn)用 線技術(shù)目前還是開始階段。 課題研究的目的和意義 汽車網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)會提升汽車?yán)锎蟛糠中盘柕氖褂寐?，大部分?jǐn)?shù)據(jù)信息可以在不一樣的電子單元中共同分享，車輛綜合控制系統(tǒng)里大部分的控制信號可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時交換，同一個數(shù)據(jù)線上傳輸?shù)男盘柲茏尯芏嘞到y(tǒng)共享，可以最大限度的增加系統(tǒng)的整體效率，足夠運(yùn)用了有限制的資源與空間。若把這種方法運(yùn)用到汽車電氣系統(tǒng)里，能夠很大程度簡化現(xiàn)有的汽車電路。要是通過不一樣的編碼信號展現(xiàn)不一樣的開關(guān)動作，直到這些信號經(jīng) 過網(wǎng)絡(luò)傳送到目的地解碼后，系統(tǒng)依靠指令接通或斷開相對的用電裝備。如此，就會將以前一線一用的專制改成一線多用制，很大程度減少了汽車上電線的數(shù)量，減小了線束的直徑、降低了汽車質(zhì)量，就會使汽車這個系統(tǒng)獲取連續(xù)的完善和優(yōu)化，在市場中擁有很大的競爭水平。 要是汽車上運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以給汽車產(chǎn)業(yè)和汽車獲得以下好處 : 增加了電子控制系統(tǒng)的平穩(wěn)性，簡單了車輛故障判斷和維護(hù)。雖說汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)己有非常廣泛的運(yùn)用，但是高一步的需要看還有大量工作要做?，F(xiàn)在還沒有符合成本低、性能好、有容錯力、時間特性高和可擴(kuò)展性強(qiáng)的汽車網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)。因?yàn)槠嚴(yán)锞W(wǎng)絡(luò)運(yùn)用的層次和目的差距很大，而不一樣的層次或目的于網(wǎng)絡(luò)性能的標(biāo)準(zhǔn)有較大不同。車輛自身 4 對價格有很高的波動，若使用性能大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含低檔次的應(yīng)用，就會在成本上無法匹配。若以汽車上每個控制系統(tǒng)的特性匹配不一樣層次的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)則，可以解決汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和成本之間的矛盾。 究內(nèi)容 1) 深入研究汽車電子技術(shù)的發(fā)展。 2) 深入研究當(dāng)今汽車網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)，如 汽車網(wǎng)絡(luò)。之后對汽車網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)設(shè)計。 3) 對典型的 汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計，像奧迪車系、寶馬車系、大眾車系、法國車系、豐田車系等。 4) 設(shè)計出汽車網(wǎng)絡(luò)中重點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 5 2 汽車網(wǎng)絡(luò)總線 車網(wǎng)絡(luò)總線簡介 汽車總線 跟著 汽車 每個 系統(tǒng)的 改變慢慢 向自動化和智能化 改變 ，汽車電氣系統(tǒng)逐漸每天扁的 復(fù)雜。 通常 的電氣系統(tǒng) 幾乎都使 用點(diǎn)對點(diǎn)的 個一 通信 方法 ， 相互之間的關(guān)聯(lián)很少 ， 肯定就會構(gòu) 成 很 大的布線系統(tǒng)。 跟 據(jù)統(tǒng)計，一輛 使 用傳統(tǒng)布線方 式 的高 級 汽車中， 它的 導(dǎo)線長度 接近兩千 米，電氣節(jié)點(diǎn) 就有一千五百 個，而且 這個 數(shù)字近 每 十 年就 會翻一倍 。 大 大加大了較 大的線束 和 汽車上 可以使用的 空間的 沖突 。 即使 材料成本 和 工作效率看，傳統(tǒng)布線 方法全都適用不了如今 汽車的發(fā)展 態(tài)勢 。 還有 ，為了 達(dá)到每個 電子系統(tǒng)的實(shí)時性 標(biāo)準(zhǔn) ， 要 對汽車公共數(shù)據(jù) 進(jìn)行分享 ， 可是各 個控制單元對 于 實(shí)時性的 標(biāo)準(zhǔn)都不一樣 。 所以 ， 以前 的電氣網(wǎng)絡(luò) 沒辦法適合當(dāng)今 汽車電子系統(tǒng)的 上升 ， 所以 新 的 汽車總線技術(shù) 就產(chǎn)生了 。 如今 汽車上 大部分 的汽車總線 有 局部互聯(lián)協(xié)議 （ 控制器 局域網(wǎng) （ ，迅速提高 的汽車總線技術(shù) 以及快 速容錯網(wǎng)絡(luò) 安裝在車輛 多媒體 與 導(dǎo)航的有適合 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 現(xiàn)在 的 場上， 主要的還 是 線。 線是 二十 世紀(jì) 八十 年代 剛開始實(shí)現(xiàn)當(dāng)代 汽車中 大部分 的控制與測試儀器 進(jìn)行 數(shù)據(jù) 互 換問題 從而研究 的一種 其多變 的通訊方 法符合 了 車輛 的實(shí)時性和可靠性 標(biāo)準(zhǔn) 。 類總線簡介 1) 是 線技術(shù)，全稱為“控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)（ 。 術(shù) 剛開始是在 飛機(jī)、坦克等武器電子系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)使用的 。 如今 汽車上的 線 對接 的方式 主要有 兩類： 一 類 是 安裝在 驅(qū)動系統(tǒng)的高速 的 線，速 度將近 500kb/s，另一 類 是 安裝在 車身系統(tǒng)的低速 的 線，速 度達(dá)到 100kb/s。 但是在 中高級轎車 中 還有 部分總線像 娛樂 類總線， 智能通訊 類總線， 這些傳送速度更快 ， 比 1Mb/s 還要高 。這 部分 系統(tǒng) 因?yàn)?信息傳遞 數(shù) 量 高還有就是在 信息傳遞的速 率要求較大 ，所以 就會要求 高速 線 符合對于 信息傳遞 6 的 要求 。車身系統(tǒng)的 線 作用是 連接像中控鎖、電動門窗 等 等 相對 數(shù)據(jù)傳 送速 度標(biāo)準(zhǔn)較低 的車身舒適系統(tǒng)。 圖 顏色 一樣 的控制單元 所 用 的 一 類 特定速 度 的總 線系統(tǒng)， 像這樣依 據(jù) 本身 需 要運(yùn) 用不 一樣的 線的方 法能更好的提高資源運(yùn)用 ， 減小了 整車的成本。除了這些 ， 也有一類 子總線 的 系統(tǒng)， 功能是把 電器開關(guān) 和 控制單元 相連 ，或者 把 傳感器 和 控制單元 相連 。 像 電動車窗 的按鍵 和 相 對 應(yīng) 的 控制單元 之 間 就運(yùn)用了 子總線系統(tǒng)。 這類 子總線系統(tǒng) 功能 是傳 送 系統(tǒng)內(nèi) 相比個數(shù)少 的數(shù)據(jù)， 而且其 數(shù)據(jù)傳 送的 速度較 低， 還有就是采用的 單線制。 線系統(tǒng) 功能是最大的 簡 單 了 汽車 線路的 格局 ，這 方面能 從 發(fā)動機(jī) 艙簡單 、整齊的 格局可以看出 。 汽車 功能 變多 了，但是線束 卻變得簡單了 ， 相對 線束的簡 單提高了 維修 方便性 。 整個 過程 使用 ， 其 中一個 部件 產(chǎn)生 故障的 條件 下， 輸出的功能性會停止 ， 保證 總線上 其它部位不會被影響 ， 能提升 車身電控系統(tǒng)的 平穩(wěn)工作 。這 個把每一個 功能件 結(jié)合到 一 塊組 成的完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 能把 信息 和 數(shù)據(jù)的 整個分圖 同速率的總線圖 7 享，汽車在控制 這點(diǎn)變得 更加智能 化和準(zhǔn)確 。 現(xiàn)在看 這 個運(yùn)用 已經(jīng)開始 滲透到 普通的家用 汽 車， 已經(jīng)不是 豪華車的專 用 。 2) 質(zhì)是 一 類 成本 小 的串行通訊網(wǎng)絡(luò)， 可以完成 汽車 里 的分 散 式 的 電子系統(tǒng) 的 控制。 有時不用 線的帶寬 與 多功能的 地方 ， 像 智能傳感器 與 制動裝置之內(nèi) 的通訊 方式， 線 讓成本變得更低 。 就把 一 個十二伏的 信號總線 與 一個沒有確定 時間基準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn) 實(shí)時 時鐘線。 標(biāo)準(zhǔn)化 可以減少 汽車制造商 和 供應(yīng)商在 研究 操作系統(tǒng) 時的代價 。 典型的 線 （如圖 備在 汽車中的聯(lián)合裝配單元。 相比較這類 成本靈敏度高 的單元， 讓部分 機(jī)械元件 ，像 智能傳感器 應(yīng)用更加大 。這 部分 元件能 很 簡單 的 進(jìn)入 到汽車網(wǎng)絡(luò)中 ，而且維修和服務(wù)十分便捷 。在 使用了 系統(tǒng)里一般將 數(shù)字信號量 換成 模擬信號量， 大大提高了 總線 的 性能。 圖 型 線圖 3) 線是對于 媒體系統(tǒng) 的 傳 送 總線， 線 是 各個 汽車 行 業(yè) 共同完成的 結(jié)果，但是沒有 正式的 準(zhǔn)則 。 線 由 寶馬 集團(tuán) 、克萊斯勒 集團(tuán) 、團(tuán)還有 團(tuán)一起合作完成的 。 之后不長時間 ,參 加的集團(tuán)成立 了一個 自己 的實(shí)體 集團(tuán)既 讓這個公司來完成 控制總線的 設(shè)定內(nèi)容 。 司 獨(dú)自保存了對 名的 能力 。 讓一個 獨(dú) 自成立 的測試機(jī)構(gòu) 進(jìn)行 產(chǎn)品的認(rèn)證 確認(rèn)步驟 ,就像 團(tuán) 。 線 用途是適合特別高 的車載 條件，如圖 示 。這 樣 新的 建立在 光纖的網(wǎng)絡(luò) 可以符合 傳輸速度 ， 和之 前的 銅 線 比 較擁 有 降低 重量 與降低電磁干 預(yù) 的 能力 。 8 全部 統(tǒng)里大部分有六十四 個 節(jié)點(diǎn) 。 車輛打開 電源 后 ,系統(tǒng) 中的 全部 會 全部 啟動 ,對于 低功耗、停電模式 建設(shè) 是 一個突破 ,包 含 系統(tǒng) 處于當(dāng)前 狀態(tài)下的 消耗值 以及 怎樣 進(jìn) 到 狀態(tài)。 點(diǎn) 接通 時的 初始狀態(tài) 是直通 的 ,就是收集的數(shù)據(jù)從接收器 不通過其它 傳 到 發(fā)射器 ,保證了 環(huán)路的 通順 ?？偩€ 全部是 同步的 ,我們可 以把 網(wǎng)絡(luò) 里 的 每個 設(shè)備 設(shè)置成 主設(shè)備 ，剩下的全部節(jié) 點(diǎn)都 是根據(jù) 主設(shè)備 來得到本身 的時鐘。網(wǎng)絡(luò) 根本就是當(dāng)時 插 當(dāng)時 用的 ,通 電 后 或 著 接入了 連 通變化 時 ,其中有搜尋設(shè)施 的 步驟 。主 要節(jié) 點(diǎn)上 持續(xù)有 一個 接入的裝置 的中心注冊處 ，見圖 圖 點(diǎn)圖 4) 線是 好幾個公司一起完成的，有 寶馬、飛利浦等 等，它是 一 類全新的 通信標(biāo)準(zhǔn)，專 門用于 車內(nèi) 互 聯(lián)網(wǎng)， 它是 時間觸發(fā) 機(jī)制上建立的 ，高帶寬、容錯圖 線應(yīng)用圖 9 性好 是它的 特 性 ， 對于 實(shí)時性、可靠性和靈活性 也比其他的要強(qiáng) 。 線 接收數(shù)據(jù)使用 時間觸發(fā) 與 事件觸發(fā)的方 法 。 通過 時間觸發(fā) 聯(lián)通時候 ， 系統(tǒng) 中的 所有 節(jié)點(diǎn)都 提前了解相互 將要 發(fā)生聯(lián)通 的時間，接收器 更早了解 報文 所到 的時間， 能提前知道 報文在總線的聯(lián)通時間 。 就算開車條件什么不好 ， 干預(yù)到 系統(tǒng)傳 送 ， 能保證把 信息延遲 與 抖動 降到很低 ， 盡量維持 傳 送 的同步 和 可 預(yù)知性 。 對于要求 持續(xù) 和快 速性能的應(yīng)用 來講 ，是 起關(guān)鍵作用的，見圖 靜態(tài)部分 與 動態(tài)部分 作用是 傳 送 總線 的 數(shù)據(jù)， 也就是 文。特征窗 功能是 發(fā) 出 喚醒特征符 以及 媒介訪問檢測特征符。 圖 議圖 有高速、可靠 和 安全的 特征。 于 物理 上是經(jīng) 過 了 兩 個不重合 的總線通信， 這倆個 的數(shù)據(jù) 傳送速度是 10s。 有個功能是呈現(xiàn)大部分 網(wǎng)絡(luò) 沒有的 可靠性特 征 。 能呈現(xiàn)多變 的 配備 ， 能 支持 各個 拓?fù)?，比方說 混合拓?fù)洹?己并 不 會 保 證 系統(tǒng) 的 安全， 但是它有很多的功能 ， 能完成把 安全 當(dāng)成 導(dǎo)向的系統(tǒng)的設(shè)計。 第一輛 量生產(chǎn)的 車 是運(yùn)用于 5 的 電子控制減震器系統(tǒng) 上的 ， 出廠開始賣的 時間 為二零零七 年。 5) 線的 主要方式有兩類： 一 類是 單一 的 絡(luò) ,另一類是 合 的 網(wǎng)絡(luò)。 有很多國外的汽車公司都有生產(chǎn)，我國也有中外合資的汽車廠生產(chǎn)。 最 早出現(xiàn) 的車載 適網(wǎng) 大部分用在 汽車 的 舒適性調(diào)節(jié) , 像是 空調(diào)、報警、導(dǎo)航、車燈等 等都有運(yùn)用 。主要 裝備的汽車有 賽納 與 畢加索 , 都是 純 線的 10 車輛 。 如今裝備 的 路傳 送裝置 中 , 使用 行每個 功能單元 的操控 （如圖 , 如此 既 能降低對于 駕駛者 自身的要求 的 依靠 ,又 能增加了行 駛和乘 坐 的舒適 與 安全。 圖 線圖 因?yàn)橐ＷC 線的 傳送速度 , 中央控制 電腦和其余 子系統(tǒng)的控制 電腦 單元 （像 發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng) 等 等 )之間的通信 仍然可以在 普通的線束 上進(jìn)行 。 目的是符合 市場 適應(yīng)提升了 功能 與 更 大的 舒適 性 的高級 汽車 的 需要 , 汽車市場 又 制造了 了 網(wǎng) 共同運(yùn)行的汽車 , 它的 結(jié)構(gòu)如圖 示。 下 圖 里 ,線 是很多個 主系統(tǒng) 的 網(wǎng)絡(luò) , 裝備于 發(fā)動機(jī) 與 底盤 之中 等。 個 網(wǎng)絡(luò) 全 都 是 可靠、簡單、經(jīng)濟(jì) 的總線 , 其中 絡(luò) 大部分是在 連接 汽 車中實(shí)時控制 的能力的操作 系統(tǒng) , 絡(luò)大部分是 連接 汽 車 車 身中的功能控制系統(tǒng)。 圖 線圖 3 總 體 方案設(shè)計 車網(wǎng)絡(luò)整體方案設(shè)計 11 我們發(fā)現(xiàn)在汽車發(fā)展初期的時候，車內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的個數(shù)是很少的。這個時候的汽車內(nèi)部是以單總線的方式連接的，依靠共同的一個傳送的介質(zhì)進(jìn)行傳輸。由于時代的發(fā)展，社會的進(jìn)步，汽車內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量也與日俱增，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，標(biāo)志著網(wǎng)絡(luò)時代的來臨。人際互動和人與人之間信息交互的更加頻繁，這對汽車的通信的作用的要求就越來越高。舊的技術(shù)已經(jīng)跟不上時代的要求，以往的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將會逐漸被淘汰。 下面我們將展示出現(xiàn)代時期汽車的整體設(shè)計 ，見圖 用到了 高新科技的研究成果，滿足了在汽車中的各個控制節(jié)點(diǎn)的工作要求。顯而易見的，我們把這 3 個部分組成了整體網(wǎng)絡(luò)。 第 1，我們可以看出這個節(jié)點(diǎn)是存在于 主網(wǎng)絡(luò)中，這些個節(jié)點(diǎn)具備著出色的性能，能夠與其他的節(jié)點(diǎn)相互默契合作完成對控制的策略。而且這些個節(jié)點(diǎn)的信號傳送的能力非常好，可以較好的完成對動力的模塊的信號傳遞。 第 2，這一類的節(jié)點(diǎn)主要是一些原理相對簡單的信號傳感裝置和信號執(zhí)行裝置的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)雖然并不發(fā) 雜，但是數(shù)量較多，分布的也十分的廣泛，所以我們就將它們用 網(wǎng)來使它們彼此相連接最后在接入到我們的 絡(luò)組中。而且我們可以看出，這一種類的節(jié)點(diǎn)與前一類節(jié)點(diǎn)相對比它們在通訊性能上處于略勢。 第 3,這一部分的節(jié)點(diǎn)的功能是實(shí)現(xiàn)對汽車內(nèi)部多媒體硬件設(shè)備信號的傳送。根據(jù)這一功能，我們可以發(fā)現(xiàn)這些節(jié)點(diǎn)會對傳輸信號的準(zhǔn)確性上要求比前兩部分的要苛刻很多。相應(yīng)的，為了實(shí)現(xiàn)這一對傳送時信號質(zhì)量的要求，我們采用的硬件為光纖，使用光纖作為傳送的材料可以大大的減少信號在傳遞過程中的損耗。但是這種材料的選取，也決定了我 們不能再適用總線的結(jié)構(gòu)，而要使用光纖網(wǎng)，表現(xiàn)出這種圓環(huán)形狀的。這樣，我們就依靠運(yùn)用到了 及 高新科技的研究成果來實(shí)現(xiàn)信息的相互交流。 12 圖 車網(wǎng)絡(luò)整體方案設(shè)計圖 迪汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 接下來我們來了解奧迪公司汽車使用的系統(tǒng)是 總線。奧迪在汽車上最早使用的總線是較為舒適型的 線系統(tǒng)它的傳送信號的速度是每秒僅僅只有六十二點(diǎn)五千字節(jié)的傳送量。之后隨著動力型總線的運(yùn)用，性 能有了大幅度的提升，已經(jīng)達(dá)到了五百千字節(jié)的每秒傳送速度。自千禧之年起，奧迪公司研制生產(chǎn)的汽車 13 又運(yùn)用到了 新型總線連接方式，標(biāo)志著奧迪汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能又得到極大的優(yōu)化。 我們以奧迪汽車 號的汽車為例，具體的講述奧迪汽車的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送總線的運(yùn)送的系統(tǒng)模式。圖 要講了此車的傳感器模塊的各個情況，圖 車內(nèi)名稱代號在表 展示。 號的汽車是以六個基本單元控制模塊構(gòu)成的，分別是大燈照明、駐車制動、安全氣囊、 速器 、發(fā)動機(jī)這 6 個控制單元。當(dāng)斷開汽車的點(diǎn)火開關(guān)時，我們的通訊總線會一直保持工作狀態(tài)，但是如果發(fā)生電路電源中斷的情況下，通訊就會發(fā)生斷開，并自動會造成故障的記憶。需要我們在重新供電后，還要求將發(fā)生問題的存儲單元進(jìn)行刪除，才能保證系統(tǒng)的繼續(xù)正常工作。 有以下鮮明的特色：第一是具有非?？焖俚膫魉退俣冗_(dá)到了每秒五百千的比特，具有 C 類級別。當(dāng)功能自動停止暫停時，一定是某一處發(fā)生了故障而導(dǎo)致的自我保護(hù)模式。我們可以看到的是低電平的線一般設(shè)計為橙黃色或者棕色，而將具有高電平的線設(shè)計為顏色較 深的黑色，并且運(yùn)用雙膠線來進(jìn)行傳送。 圖 迪車傳感器模塊圖 14 表 迪名稱代號解釋表 15 圖 迪車載網(wǎng)絡(luò)圖 馬汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 牌的汽車中我們以 745例子進(jìn)行介紹，該款汽車包括這 5 個網(wǎng)絡(luò)的傳輸系統(tǒng)就行信息的傳遞。分別是 些總線進(jìn)行的傳送。這些網(wǎng)絡(luò)傳遞的渠道基本覆蓋 了整輛汽車的電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中的網(wǎng)關(guān)選用的是 行控制。表 詳細(xì)認(rèn)真的說明，圖 全部的網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的顯示。 在 信息 和 通信 中體現(xiàn)的 ,本質(zhì)是 光纖網(wǎng)絡(luò) ,聯(lián)通整 車 十 個娛樂系統(tǒng)的電子 控 制元件 ,像 收音機(jī)等控制 元件 。 功能是 分 開 傳送 和 接受 ,可以實(shí)現(xiàn)不斷 數(shù)字信號傳 送 ,最 快 速 度將近 術(shù) 能在不變化 較低傳 送速率 的 條件 下 升高網(wǎng)絡(luò) 運(yùn) 用效率 ,大大降低物理層成本、 簡 單了裝訂。目的減少 因 為 個 光纖總線問題 導(dǎo)致的 安全 事故 ,儀表單元 總線通信 不但在 樞控制顯示器 表 現(xiàn) ,也可以在 另 一個 安全分 路 網(wǎng)線 實(shí)施 。 全總線 由 司 、 司和 起研究的 ,安裝在車輛的 安全氣囊 里， 時間 邊緣的數(shù)字 、車身 還有車底 電控系統(tǒng) 有聯(lián)系的 數(shù)據(jù)的 傳送 。 裝在本 車的智能安全 與 集成 電路 中 ,把整個車聯(lián)系的十 個安全 裝置 的電 子 控 制 單 位 ,像安保 信息 系統(tǒng) 等。 傳送速度 16 是 10 用塑料光纖 當(dāng)成 傳 低媒介 。 它的 主要特 性 是可靠性 很大 、分離 傳輸和接受 。 備在 動力和底盤 系統(tǒng)里 ,大部分接通整 車 七 個發(fā)動機(jī) 和 底盤的控制系統(tǒng) ,像 發(fā)動機(jī)控制 系統(tǒng) 等。 圖 馬車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 表 稱解釋表 17 眾汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 大眾汽車上的 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的 各部分見 圖 示。其中 擁有 網(wǎng)關(guān)的車載 系統(tǒng) 控制單元 八 的 操作 對象 有很多 ， 它擁 有 很多能力 ： 負(fù)載 管理，車燈 的操作 ，燃油泵進(jìn)油操作 ， 窗戶 清洗 與 雨刮器 的操作 ，外后視鏡和后窗 戶的 加熱，后 邊座位 靠背 控制 ，轉(zhuǎn)向信號燈和報警燈控制，喇叭控制，車速控制，遙控解除后備 廂聯(lián)鎖，設(shè)備 與 開關(guān)照明，活動天窗 與 電動車窗升降機(jī)的 能力 保持 ，安裝了 自動變速箱 的汽車裝備 選檔桿鎖定裝置 等等。 汽車 網(wǎng)絡(luò)控制單元 八裝配在 駕駛員側(cè)儀表板 配件 后 邊 。 因?yàn)?裝備 不一樣 ，控制單元 能力也不一樣 ， 所以 插座 的地方也不一樣 。 圖 羅車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖 18 田汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 豐田 汽 車系 裝備了 多路 傳送聯(lián)系裝置 ，豐田 汽車把 網(wǎng)關(guān) 裝 了三 類聯(lián)系系統(tǒng) ， 就是 有 線 特點(diǎn)是很高的變通性 、簡 潔的擴(kuò)充 性、 優(yōu)秀 的 防止 干擾 與 糾錯 水平 ， 它的 通信協(xié)議 已經(jīng)在 汽車電控系統(tǒng) 里大部分的裝備了 。車身電子局域網(wǎng)絡(luò) 即 豐田汽車 獨(dú)特 的 兩 向通信網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng) 。 音響視聽局域網(wǎng) 大部分安裝在 音頻 與 視頻 設(shè)施里 的通信網(wǎng)絡(luò)。 每一個 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 都不一樣 ， 傳送速度 不 一樣 ，翻譯 事情讓 網(wǎng)關(guān)來 解決 。網(wǎng)關(guān) 里邊的 方面 的總線 收取 數(shù)據(jù)， 把 數(shù)據(jù)進(jìn)行 分析 ， 然后依據(jù)每個 通信協(xié)議讓 數(shù)據(jù)發(fā)送到總線 里邊 。網(wǎng)管 責(zé)任是 來 源于 儀表板總線、 線 還有 析 的 接收和傳遞 。 而且把類似 信息 保存 。 當(dāng)中的 用是判斷自身的錯誤 。 其位置 安裝 在副駕駛前邊。 絡(luò) 系統(tǒng)里 的 大部分 通在 通信線路上，終端電阻 裝于 總線主 電 路里 ， 接通 電阻 是能達(dá)到斷絕 信號的反射， 讓信號變得更穩(wěn)定 。 每個 控制單元模塊 與相 對 接 到 總線 里 ，總線 運(yùn) 用雙線 的 傳 送 。其 中 是 主線， 副線。 信一般 都是 單 方面 傳 送 。 過擴(kuò) 大 控制 的 對象， 加大 了控制數(shù)據(jù)量 ， 儀表板 裝置 多路通信網(wǎng)絡(luò) 力 。 雷克薩斯 車 整體 電 子 控 制 單元 網(wǎng)關(guān)是主要的 ， 裝配了多個 總線系統(tǒng)，其中有 ：儀表板 總線 、門控 總線 、轉(zhuǎn)向 總線 、 線 、 整個汽車 網(wǎng)絡(luò)控制 體系 見圖 明見表 圖 克薩斯車身網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖 19 表 號說明表 20 4 點(diǎn)設(shè)計 點(diǎn)總體功能 低速和高速 點(diǎn)共同構(gòu)成了 點(diǎn)。整輛汽車的電子控制分別是由五個網(wǎng)絡(luò)模塊單元組成的，在前面的文章中已經(jīng)得到了敘述。我們可以把 1 的模塊單元設(shè)置稱為 關(guān)來進(jìn)行管理中央控制的模塊單元的功能?？刂聘咚俚乃俣瓤斓碾娐?，以及速度較慢的低速 路和 電路將電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制開關(guān)的模塊單元，以及電池的開關(guān)進(jìn)行管理。中央控制的單元還包括著服務(wù)車內(nèi)部的單元以及顯示系統(tǒng)的單元模塊，并且包括信息采集輸入的單元模塊。先通過將信號的優(yōu)先級別進(jìn)行判斷和信號的轉(zhuǎn)換后再發(fā)送到有關(guān)的單元模塊。 點(diǎn)硬件電路設(shè)計 點(diǎn)硬件電路設(shè)計 點(diǎn)采用 主控制器， 為 制器， 動器選 用 82點(diǎn)電路原理圖如 圖 示。圖 點(diǎn)電路原理圖 腳連接到 ，為了讓 片機(jī)能對 片進(jìn)行管理操作和讀寫程序的運(yùn)行，我們首先要將與 端口作低電平的處理。 復(fù)位信號 接到 89 D、 分別與 89對應(yīng)引腳相連， 接 89 別通 過光電耦合器 6 動器 (82 時的外部時鐘將會采用頻率是十六兆赫茲的獨(dú)立進(jìn)行晶振。我們使用的單片機(jī)無論是高速還是低速的 進(jìn)行控制操作的 件的電路 21 設(shè)計基本上原理是一致的。但是在同心的傳送速度的設(shè)置上兩者是有區(qū)別的，在總線所負(fù)載的電路電阻也是完全不同的。并且在網(wǎng)關(guān)的轉(zhuǎn)換功能上仍然有很大的區(qū)別。設(shè)計 點(diǎn)硬件電路，如圖 示。我們設(shè)計的 路中添加了指示燈功能，用來指示通信狀態(tài)是開啟還是關(guān)閉狀態(tài)，以及 工作。我們設(shè)計的電路還 可以發(fā)揮進(jìn)行自動收取和發(fā)送信號的作用，而且還具有將多個點(diǎn)位的通信組成網(wǎng)絡(luò)的作用。為了更方便，快捷的對檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行觀看和調(diào)整，就必須使用串口處理通信的單元模塊，這樣就方便了單片機(jī)的信息傳輸和程序的編程處理。為了實(shí)現(xiàn)汽車電路在使用中更好地人機(jī)交互體驗(yàn)，我們增加了兩個按鍵進(jìn)行操作，第一個按鍵是 鍵，此按鍵是自由按鍵。第二個按鍵是 鍵，主要功能是進(jìn)行手動的復(fù)位操作，按下此按鍵就會將發(fā)送的功能暫停，進(jìn)行關(guān)閉。我們還增加了數(shù)碼管對監(jiān)測到到信息進(jìn)行實(shí)時顯示，我們選用了四位七段數(shù)碼管進(jìn)行這個功 能。另外添加了一個八位的 極管作為顯示器件對電路是否處于正常工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。 圖 件電路圖 點(diǎn)初始化 22 高速 點(diǎn)初始化和低速 點(diǎn)的初始化設(shè)置是為了對 制器進(jìn)行復(fù)位操作的，我們一一介紹操作的詳細(xì)步奏。 第一，要使 行初始化操作，對模式寄存器進(jìn)行設(shè)置，其次對 模式進(jìn)行工作。設(shè)置中斷環(huán)節(jié)，對寄存器進(jìn)行中斷處理，對時鐘寄存器的頻率進(jìn)行設(shè)定，對時 序寄存器的波特率進(jìn)行設(shè)定。對各個模塊單元的器件進(jìn)行原始話的復(fù)位操作，在完成各個器件的復(fù)位操作后以此結(jié)束復(fù)位程序，退出復(fù)位。這樣就完成了對各個模塊的初始。 開始復(fù)位的信號是由控制器發(fā)送，在開始信號發(fā)出后，各個模塊進(jìn)行工作，下面是我們復(fù)位操作的程序的流程圖如圖 圖 始化流程圖 擬 點(diǎn)功能設(shè)計 23 我們設(shè)計的 點(diǎn)可以有效的對電動機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時的控制，控制這電動機(jī)的開關(guān)啟動和停止，主要是由電路板的外部所存在的 資源所決定的。我們使用兩個按鍵來進(jìn)行模擬電動機(jī)的啟動和關(guān)閉。分別是第一個按鍵為 鍵，只要按下這個按鍵就可以發(fā)送一個有效的數(shù)據(jù)幀來對對電動機(jī)的啟停進(jìn)行控制。同樣的道理，只要按下為 按鍵，也會發(fā)送一個有效的數(shù)據(jù)幀來對對電動機(jī)的啟停進(jìn)行控制。 0 0是數(shù)據(jù)場的首個字節(jié)。電動機(jī)的啟停是用發(fā)光二極管 0的亮滅來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)顯示的。我們還用發(fā)光二極管 1 號來表示發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)。但是當(dāng)發(fā)光二極管的狀態(tài)發(fā)生改變時，就會把一個數(shù)據(jù)幀發(fā)送到發(fā)動機(jī)的控制節(jié)點(diǎn)，來傳遞信號。具體的信號表示 見表 表 號描述表 在圖 我們可以看出控制的節(jié)點(diǎn)與相關(guān)的狀態(tài)的顯示的工作程序：電動機(jī)的控制節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)是我們通過電動機(jī)的控制開關(guān)來進(jìn)行管理的，通過這樣的過程來發(fā)送信號進(jìn)行控制。在顯示節(jié)點(diǎn)接收到控制信號的時候，電路就會對電動機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行自我檢測，這是一種動態(tài)的監(jiān)測。如果檢測到電動機(jī)的工作發(fā)生變化時就可以實(shí)時的進(jìn)行傳遞，再通過高速度的網(wǎng)關(guān)和低速度的網(wǎng)關(guān)等信息進(jìn)行顯示在 24 圖 作流程圖 參 考 文 獻(xiàn) 25 [1] 趙建明 上海海事大學(xué)， [2] 陳清泉 北京理工大學(xué)出版社 , 2002. [3] 鄔寬明 線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 1996. [4] 黎一兵 車身控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn) 2006. [5] 相鐵武 線的汽車電子網(wǎng)絡(luò)化研究和應(yīng)用 007. [6] 饒運(yùn)濤 理與應(yīng)用技術(shù) 航空航天大學(xué)出版社， 2003. [7] 陳楊楊 線和 信協(xié)議在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 2005. [8] 張申科 線在汽車車身網(wǎng)絡(luò)控制中的研究與應(yīng)用 [9] 周明 中國電力出版社， [10] 秦明華 北京理工大學(xué)出版社， [11] 史久根 場總線系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) [12] 甘永梅 機(jī)械工業(yè)出版社 ， [13] 饒運(yùn)濤 理與應(yīng)用技術(shù) [14] 寬明等 線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 1996. [15] 凌永成 清華大學(xué)出版社， [16] 1991. [17] 2005. 26 致 謝 最后，我們經(jīng)歷了各種努力，對老師的求助，以及對相關(guān)資料的翻閱，通過和同學(xué)的互相配合完成了設(shè)計。我們能夠?qū)⑺哪曛兴佑|到的專業(yè)知識得到實(shí)際上的操作，自己動手檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)水平，并且在這個過程中認(rèn)識到了自己的不足和缺點(diǎn)，在完善自己的知識上起到了很重要的作用。在設(shè)計中我也面臨了很多的問題和困難，但是經(jīng)過老師同學(xué)們的幫助和自己的努力，慢慢的將困難一一化解，我也認(rèn)識到做事情一定要堅(jiān)持，遇到困難不要退縮，一定要想辦法解決問題，戰(zhàn)勝困難。我會進(jìn)一步明確目標(biāo)，想更好的明天前進(jìn) 。 本 設(shè)計 也是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的，非常感謝她能夠從日常的工作中抽取時間來進(jìn)行指導(dǎo)與講解。老師的專業(yè)素養(yǎng)讓我欽佩。老師對待工作的熱情讓我敬仰。老師那平易近人的態(tài)度讓我敬愛。在此，特別要向指導(dǎo)老師封老師表達(dá)出我衷心的感謝和最真誠的祝福。通過本次的畢業(yè)設(shè)計，能夠讓我對我的專業(yè)知識與技能更加的了解。也培養(yǎng)了我搜索資料的能力，培養(yǎng)了我自我學(xué)習(xí)的能力。為我今后的專業(yè)學(xué)習(xí)中提供了很好的幫助。鋪平了前進(jìn)的道路。 特此我在這里再次感謝對我生活和學(xué)習(xí)上給予無私幫助的老師、同學(xué)們，我 會 懷著一顆感恩的心面對以后的生活，做 一個有利于他人的人，為社會做出自己的貢獻(xiàn)。