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1、《汽车车载网络技术》第二章车载网络基础知识《汽车车载网络技术》第二章编写组《汽车车载网络技术》第二章编写组2019年11月第二章车载网络基础知识第一节现场总线第二节车载网络的构成与组织第三节常用基本术语第四节汽车网络参考模型第五节车载网络分类和通信协议标准第六节汽车对通信网络的要求本章小结复习思考题2314567第一节现场总线一、功用总线即传输信息的公共通道,现场总线(FieldBus)是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。现场总线技术是一种全数字化、全分散式、可互
2、操作和开放式互联网络的新一代控制技术,是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成。二、特点1.总线式结构一对传输线(总线)挂接多台现场仪器,双向传输多个信号,如图2-1所示。该结构接线简单,工程周期短,安装费用低,维护容易。若增加现场设备或现场仪器,只需并行挂接到电缆上,无须架设新的电缆。图2-1现场总线的结构二、特点2.彻底的分散控制现场总线的分散控制如图2-2所示。现场总线将控制功能下放到作为网络节点的现场智能仪表和设备中,做到彻底的分散控制,提高了系统的灵活性、自治性和安全可靠性,减轻了分布式控制中电控单元的计算负担
3、。图2-2现场总线的分散控制二、特点3.开放性、互操作性和互换性现场总线采用统一的协议标准,是开放式的互联网络。不同厂家的产品可以方便地接入同一网络,在同一控制系统中进行互操作;不同厂家性能类似的设备可实现相互代替,简化了系统集成。4.多种传输介质和拓扑结构由于采用数字通信方式,因此可用多种介质进行通信。根据控制系统中节点的空间分布情况,可应用多种网络拓扑结构。5.可靠性高数字信号传输抗干扰能力强,精度高,成本低。6.综合功能现场仪表既有检测、变换和补偿功能,又有控制和运算功能,实现了一表多用,不仅方便了用户,而且降低了成本
4、。三、现场总线的几种常见类型1.FFFF的体系结构参照ISO/OSI参考模型的第1、2、7层协议,即物理层、数据链路层和应用层。另外增加了用户层。FF分为低速H1总线和高速H2总线两种。2.ProfibusProfibus有3种类型,即分散化的外围设备(Profibus-DP)、现场总线报文规范(Profibus-FMS)和过程自动化(Profibus-PA)。3.LonWorks采用的LonTalk协议被封装在Neuron芯片中,内含3个8位微处理器,分别用于负责媒体访问控制、网络处理和应用处理。通常将局部操作网络及其技术
5、统称为LonWorks技术。三、现场总线的几种常见类型4.CANCAN用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。CAN结构模型取ISO/OSI参考模型的第1、2、7层协议,即物理层、数据链路层和应用层。5.DeviceNetDeviceNet是一种开放式的通信网络,将工业设备(如光电开关、操作员终端、电动机起动器、变频器和条形码读入器等)连接到网络。6.ControlNetControlNet是一种高速、高确定性和可重复性的网络,特别适用于对时间有苛刻要求的复杂场合的信息传输。2134567第二节车载网络的结构与组成第二节车
6、载网络的结构与组成典型汽车车载网络系统如图2-3所示,网络布置如图2-4所示。图2-3典型汽车车载网络系统图2-4车载网络系统的布置第二节车载网络的结构与组成网络数据传输如图2-5所示。图2-5车载网络数据传输2134567第三节常用基本术语第三节常用基本术语1.数据总线数据总线是电控单元之间传递数据的通道。数据总线可以实现在一条数据线上传递的信息能被多个系统(电控单元)共享的目的,从而最大限度地提高系统整体效率,充分利用有限的资源。2.网络为了实现信息共享而将多条数据总线连在一起,或将数据总线和模块连接为一个系统,称为网络
7、。3.网络拓扑结构拓扑是研究与大小、形状无关的线和面的特性的方法。将计算机等网络单元抽象为点,网络中的通信媒体(如电缆)抽象为线,从而抽象出网络的拓扑结构。第三节常用基本术语4.网络互联网络互联是指处于同一地域或不同地域的同类型或不同类型网络之间通过中间设备的互联,以实现网络资源共享。(1)中继器 中继器又称为转发器,在两个节点的物理层上按位传递信息,完成信号的复制、调整和放大,以此延长网络的长度。(2)网桥 网桥又称为桥接器,它在数据链路层上对帧进行存储转发。(3)路由器 路由器在网络层上实现多个网络互联,对分组信息进行存
8、储转发。(4)网关 一辆汽车可能采用多条不同的通信协议或不同传输速度的数据总线,模块之间不能完全实现信息共享,在两条总线之间进行数据转换时,需要采用网关来完成。第三节常用基本术语5.数据传输(1)串行传输与并行传输 串行传输的数据是一位一位地在设备间进行传输,在发送端需将并行数据位流变成串
