舒适安全与信息系统教案

湘西民族职业技术学院备课用纸（章或课）课题：汽车总线系统检测讲授节数12节授课班级授课日期教学目的要求：1、掌握汽车总线构成及多路传输原理2、掌握大众车系CAN-BUS系统结构和工作过程3、掌握数据传输形式和传输的原理4、了解数据总线的优点教学重点：1、掌握汽车总线构成及多路传输原理2、CAN-BUS各组成部件功能3、掌握网关的用途教学难点：1、掌握数据传输形式2、CAN-BUS系统防电磁干扰的方法3、汽车总线系统检测方法4、教学方法教具课时安排节次内 容总课时其中讲授实习课堂作业1总线系统信息传输及总体构成4312CAN-BUS的结构223大众车系统CAN-BUS的结构4314宝来轿车总线系统检修225合计12湘西民族职业技术学院备课用纸（每节、每课或连排2 课时）课题：汽车总线系统检测必备知识讲授节数4授课班级授课日期教学目的要求：1、掌握汽车总线构成及多路传输原理2、掌握大众车系CAN-BUS系统结构和工作过程3、掌握数据传输形式和传输的原理教学重点：1、汽车总线构成及多路传输原理2、汽车CAN-BUS系统优点教学难点：1、通信协议、网关的用途2、使用数据总线的目的作业布置：教具：多媒体教学过程转下页课后小结：汽车舒适安全与信息系统检修课题：项目一汽车总线系统检测一、项目要求知识要求：1.掌握汽车总线系统工作原理2.掌握汽车总线系统检测方法能力要求能够使用VAS505K V.A.G1551或 V.A.G1552对汽车总线系统进行检测二、必备知识(-)总线系统信息传输及总体构成1.总线系统信息传输总线系统的信息一般采用多路传输。所谓多路传输也叫时分复用技 术(Time-Division Multiplexing,TDMCAN通信技术概述CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计，CAN越来越受到人们的重视。国外已有许多大公司的产品采用了这一技术。CAN最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子装置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统(ABS)等 山于这些控制需检测及交换大量数据，采用硬接信号线的方式不但烦琐、昂贵，而且难以解决问题，采用CAN总线上述问题便得到很好地解决。CAN总线特点CAN总线是一种串行数据通信协议，其通信接口中集成了 CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。CAN总线特点如下：(1)可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。(2)网络上的节点(信息)可分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。(3)采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。(4)可以点对点、点对多点(成组)及全局广播几种传送方式接收数据。(5)直接通信距离最远可达10km(速率5Kbps以下)。(6)通信速率最高可达IMB/s(此时距离最长40m)。(7)节点数实际可达110个。(8)采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8 个。(9)每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。（10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。（I D节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线匕的其他操作不受影响。C A N 的 发 展 背 景 及 其 应 用 情 况C A N 的 起 源现 代 社 会 对 汽 车 的 要 求 不 断 提 高，这 些 要 求 包 括：极 高的 主 动 安 全 性 和 被 动 安 全 性；乘 坐 的 舒 适 性；驾 驶 与 使 用 的便 捷 和 人 性 化；尤 其 是 低 排 放 和 低 油 耗 的 要 求 等。在 汽 车 设 计 中 运 用 微 处 理 器 及 其 电 控 技 术 是 满 足 这 些 要求 的 最 好 方 法，而 且 己 经 得 到 了 广 泛 的 运 用。目 前 这 些 系 统有：A B S （防 抱 系 统）、E B D （制 动 力 分 配 系 统）、E M S（发 动 机 管 理 系 统）、多 功 能 数 字 化 仪 表、主 动 悬 架、导 航系 统、电 子 防 盗 系 统、自 动 空 调 和 自 动 C D 机 等。现代汽车电子技术的分类：单独控制系统：由一个电子控制单元（ECU）控制一个工作装置或系统的电子控制系统，如发动机控制系统、自动变速器等。集中控制系统：由一个电子控制单元（ECU）同时控制多个工作装置或系统的电子控制系统。如汽车底盘控制系统。控制器局域网络系统（CA N 总线系统）：由多个电子控制单元（ECU）同时控制多个工作装置或系统，各控制单元（ECU）的共用信息通过总线互相传递。（-）总线系统信息传输及总体构成1 .总线系统信息传输总线系统的信息一般采用多路传输。所谓多路传输也叫时分复用技术（Time-D ivisionMultiplexing,TD M2.总线系统构成总线系统主要山模块（控制器）、数据总线、网络、架构、通信协议、网关等组成。蓄电池开关I灯光关电动机关加热圜牌关04-灯光工 电 动 机工 加 热 器1电磁阀多路传输线路基本构造网关由于不同区域Canbus总线的速率和识别代号不同，因此一个信号要从个总线进入到另一个总线区域，必须把它的识别信号和速率进行改变，能够让另一个系统接受，这个任务由网关(Gateway)来完成。另外，网关还具有改变信息优先级的功能。如车辆发生相撞事故,气囊控制单元会发出负加速度传感器的信号，这个信号的优先级在驱动系统是非常高，但转到舒适系统后，网关调低了它的优先级，因为它在舒适系统功能只是打开门和灯。K线.Lin线串 行 数 据 总 成I I 动力总线：500Kb/SI I 舒 适 总 线：100Kb/S|信 息 总 线,：lOOKb/S|转 弯 灯 光 总 统：500Kb/S|电 子 驻 军 制 动 总 线,：5OOKb/S|Lin 总 歧：2OKb/S翘凰仪表总线：500Kb/S4 诊 断 总 线：5OOKb/SCAN总 线g 百亨辽京0行 1 i-I 皿|g H2.的|车用网络：通过总线将汽车上的各种电子装置与设备连成一个网络，实现相互之间的信息共享，既减少了线束，又可更好地控制和协调汽车的各个系统，使汽车性能达到最佳。CAN麒汽车网络化的优点 布线简单，设计简化，节约铜材，降低成本。可靠性提高，可维护性大为提高实 现信息共享，提高汽车性能 满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的要求总 之，使用汽车网络不仅可以减少线束，而且能够提高各控制系统的运行可靠性，减少冗余的传感器及相应的软硬件配置，实现各子系统之间的资源共享，便于集中实现各子系统的在线故障诊断。基于CAN总线的汽车电器网络结构安全气-E C U发动机E C U自动变 AB S/T C S速器E C U E C U电控悬架E C U巡 航 控 动 力 转制E C U 向E C U电机控制E C U电池管理E C U,7高速总线整车控制器ECU（网关）故障诊断E C UX灯光控I制E C U低速总线刮雨洗涤电动座门锁防电动车后视镜气候控警告信仪表显,控螃p|椅E C U盗E C U窗E C U喇叭E C U制E C U号E C U示E C UCAN总线布置、结构和基本特点CAN总线系统上并联有多个元件。这就要求整个系统的布置满足以下要求：可靠性高：传 输 故 障（不论是由内部还是外部引起的）应能准确识别出来 使用方便：如果某一控制单元出现故障，其余系统应尽可能保持原有功能，以便进行信息交换 数据密度大：所有控制单元在任一瞬时的信息状态均相同，这样就使得两控制单元之间不会有数据偏差。如果系统的某一处有故障，那么总线上所有连接的元件都会得到通知。数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速率必须很快，这样才能满足实时要求。CAN总线布置、结构和基本特点考虑到信号的重复率及产生出的数据量，CAN总线系统分为三个专门的系统 CAN驱动总线（高速），500Kbit/s,可基本满足实时要求。CAN舒适总线（低速），100 K bit/s,用于对时间要求不高的情况。CAN“infotainment”总 线（低速），100Kbit/s,用于对=c z 迅动总统-CAX的适氢锻=C A N IMoiainmcni总线=最大数旁传*更忘1234湘西民族职业技术学院备课用纸（每节、每课或连排2 课时）课题：汽车总线系统检测必备知识讲授节数2授课班级授课日期教学目的要求：1、掌握汽车总线数据传输的过程2、掌握CAN-BUS系统结构和工作过程3、掌握数据传输形式和传输的原理教学重点：1、数据传输形式和传输的原理2、传输数据优先权的判定教学难点：1、数据传输过程2、作业布置：教具：多媒体教学过程转下页课后小结：一、C A N-B U S 各组成部件及功能控 制 单_ I-|和 据 以 纬 然 端 中 阳2.数据传输形式和数据传输原理(1)数据传输形式形 式 1：共需要5 条数据线进行数据传递也就是说，每项信息都需要一个独立的数据线升 档/减档信息SSP 186/04形式2：(各控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换C A N 数据总线发动机转速 自动变速箱控制单元J217燃油消耗率节气门位置变速箱干预信号升档/减档信息=（2）数据传输原理C A N 数据总线中的数据传递就像一个电话会议一个电话用户（控制单元）将数据“讲入”网络中，其他用户通过网络“接听”这个数据对这个数据感兴趣的用户就会利用数据，而其他用户则选择忽略CAN-BUS系统组成：CAN收发器：安装在控制器内部，同时兼具接受和发送的功能，将控制器传来的数据化为电信号并将其送入数据传输线。数据传输终端：是一个电阻，防止数据在线端被反射，以回声的形式返回，影响数据的传输。数据传输线：双向数据线，由高低双绞线组成。C A N 控制器与收发器CAN 总线规范采用了 ISO-OSI（Open System Interconnection Reference Model,开放式通信系统互联参考模型）的三层网络结构，有三种不同的器件与之相对应。对应物理层的是收发器；对应数据链路层的是CAN控制器；应用层上主要是用户特殊的应用，对应的器件是微控制器。C A N 控制器与收发器C A N 控制器的作用完成CAN规范所规定的物理层和数据链路层大部分功能。有微处理器接口，易于连接单片机。结构分两种类型，独立CAN控制器或集成CAN控制器的单片机：独立 CAN 控制器：Philips 的 SJA1000、82c200、8XC592,8XCE598；Intel 的 82526、82527等。集成 CAN 控制器的单片机：Philips 的 80c591/592/598、XAC37；Motorola 的 Pow2、PC555；Intel 的 196CA/CB：Silicon Lab 的 C8051F040 047 等都遵循CAN2.0规范。各个CAN系统的所有控制单元都并联在CAN数据总线上。CAN数据总线的两条导线分别叫CAN-High和 CAN-Low线。两条扭绞在一起的导线称为双绞线。双绞线，CAN-High 和 CAN-Low 线（CAN 驱动数据总线）控制单元之间的数据交换就是通过这两条导线来完成的，这些数据可能是发动机转速、油箱油面高度及车速等。（3）CAN-BUS数据总线传递数据的构成结 束 域（7位）3.CAN-BUS数据传递过程控 制 单 元 1 控 制 单 元 2控 制 单 元 3控 制 单 元 44.CAN总线的传输仲裁1.每个控制单元在发送信息时，通过发送标识符来识别优先级。2.所有的控制单元都是通过各自的RX线来跟踪总线上的一举一动并获知总线的状态。3.