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1、目录第1章 绪论51.1 综述51.2车载网络的优点51.3 网络的拓扑结构分类6第 2 章 车载总线的基础知识与网络协议92.1 汽车总线数字系统92.2 信息传输方式92.3 网关7第3章 车载网路的物理层和结构原理213.1 CAN 网的物理层结构213.2 MOST 中的光纤传输223.3 FlexRay 的物理结构（拓扑结构）25第4章 BMW F02车载网络的总线研究274.1 BMW F02车载网络详细分析274.2 DSC模块的功能分析与工作原理37第5章 总结与展望46参考文献48致谢50附录51第1章 绪论 综述目前，各种高档车都很重视总线系统我在宁波宝恒宝马4S店工作一年
2、深深的感觉到学校里的那些东西已经跟不上高端车的发展了今天我给介绍一下宝马F02为主的车在网络总线系统目前，从小型车辆到高级车辆都使用了大量的电子装置。在未来几年内车辆还会使用更多的电子系统。立法机构关注于降低废气排放和燃油消耗。而客户则希望不断改善驾驶舒适性和安全性。由此实现的复杂功能必然要求控制单元之间进行数据交换。通常情况下，通过信号线路传输数据。各控制单元原本独立的处理过程通过各种总线系统相互联系起来。增加车载网络内的数据交换。论文以宝马 F02 参照对象，分析研究了宝马 F02 的车载网络在车身的分布以及其主要的传输功能，结合车身总线的分布，分析了各个总线上的相关模块的功能及其工作原理
3、，光纤在车载网络的应用。从宝马车载网络的应用历史，分析了 CAN 总线，MOST 总线， FlexRay 等车载总线在汽车的发展历程，以及车载网络的未来方向。车载网络的优点以前车辆使用的车载网络有很大的局限性，限制了车辆电气化的进程，主要以下的缺点：布线成本提高， 生产成本提高，车内空间要求提高，组件配置难以控制，整个系统可靠性下降。为了尽可能减少这些不利因素。汽车使用了的网络系统我们称之为总线系统。总线系统可通过“串行接口”使车内各个控制单元联网。由此带来的种种好处促进了这些系统在车辆上的应用。新的车载网络主要有以下的优点：提高整个系统的可靠性，降低布线成本，减少各种电缆数量， 减小导线束横
4、截面，灵活布线，多重使用传感器， 能够传输复杂数据，进行系统变更时灵活性较高，随时能够扩展数据范围，为客户实现新功能，有效诊断， 降低硬件成本。网络的拓扑结构分类计算机网络的拓扑结构，即是指网上计算机或设备与传输媒介形成的节点与线的物理构成的模式。计算机网络的拓扑结构主要有：星型结构、总线型结构、环形结构、树形结构和网状结构。 第 2 章 车载总线的基础知识与网络协议络的拓扑结构分类信息传输方式“数字”这个概念来源于拉丁语“Digitus”，表示手指或脚趾。因此，“数字”就是指可以几个手指就算清的所有事务，更确切的说，就是分为各个独立阶段的所有事务。数字表示方式就是以数字形式表示不断变化的参数
5、。尤其在计算机内，所有数据都以“0”和“1”的序列形式表示出来（二进制）。因此，“数字”是“模拟”的对立形式。例如：数字万用表、数字时钟、CD、DVD。一个二进制信号只能识别两种状态：0 和 1，或高和低。为了能够清楚区分车辆应用方面的分高和低两种电平状态，明确规定了每种状态的对应范围：高电平为 6V 至 12V ，低电平为 0V 至 2V ， 2V 至 6 V 之间的范围即所谓的禁止范围，用于识别故障。 网关网关用于连接不同类型的总线系统，具有不同逻辑和物理特性的总线系统通过网关连接起来，以此确保不同传输速度的总线系统仍可进行数据交换，各个总线系统发送的数据到达网关处。各信息的传输速度、数据
6、量和优先级信息在网关中进行过滤，必要时暂时存储起来。网关根据网关规定和转换表为相关总线系统转换信息。此时可以操作相关总线系统，信息到达其目标地址，必要时次要信息将保存在网关存储器内，稍后再发送保留的信息。第3章 车载网路的物理层和结构原理 MOST 中的光纤传输 光纤的结构传输数据、声音或图像时的数据量越来越大。今天，光缆技术已应用于电信和工业设备。该技术能在确保传输大量数据的同时提供其它优势。使用铜导线时，较高的数据传输率会造成较强的电磁辐射。这种辐射可能会干扰车内的其它功能。与铜导线不同的是，提供相同带宽时，光缆所需安装空间较小。此外，光缆要比铜导线更轻。与数据传输时铜导线上传输数字或模拟
7、电压信号不同，光缆传输的是光线。最常用的光缆包括：塑料光缆，玻璃光缆。BMW 车辆上只安装塑料光缆。与玻璃光缆相比，塑料光缆具有下列优势：纤维横截面更大 简化了技术制造过程，对灰尘相对不敏感，更易于使用，因为塑料不会像玻璃那样破碎，更易于处理。传输数据、声音或图像时的数据量越来越大。今天，光缆技术已应用于电信和工业设备。该技术能在确保传输大量数据的同时提供其它优势。使用铜导线时，较高的数据传输率会造成较强的电磁辐射。这种辐射可能会干扰车内的其它功能。与铜导线不同的是，提供相同带宽时，光缆所需安装空间较小。此外，光缆要比铜导线更轻。与数据传输时铜导线上传输数字或模拟电压信号不同，光缆传输的是光线
8、。最常用的光缆包括：塑料光缆，玻璃光缆。BMW 车辆上只安装塑料光缆。与玻璃光缆相比，塑料光缆具有下列优势：纤维横截面更大 简化了技术制造过程，对灰尘相对不敏感，更易于使用，因为塑料不会像玻璃那样破碎，更易于处理。光缆是一根较细的圆柱形塑料纤维，外面包裹着一层较薄的护皮，真正的光缆包裹在护皮材料内，护皮材料仅起到保护光缆本身的作用。在纤维内传输的光线随着传输距离的加大逐渐减弱，这一过程称为衰减。图 3.2 光学传输1 发送二极管 2 护皮 3 纤维内芯 4 接收二极管进行车辆导线束方面的工作时必须特别小心，与铜电缆不同，光缆损坏时不会立即产生故障，而是在日后使用中用户才能察觉出来。判断信号质量
9、的一个标准就是衰减度。过度衰减可能是由不同原因造成的：（1）弯曲半径 塑料光缆的弯曲半径不得小于 50 mm，50mm 大约相对于一个饮料瓶的直径。弯曲半径更小时会影响光缆的性能，甚至造成塑料光缆完全损坏。光线会从过度弯曲部位射出，因为此处无法正确反射光线。（2）纽结 安装时切勿纽结光缆，因为这会损坏纤维内芯和护皮，部分光线会在纽结部位发生散射，从而造成传输损失。（3）挤压部位 还要避免挤压光缆，因为挤压可能会造成光导横截面永久变形，传输时就会丢失光线。（4）摩擦部位 与铜导线不同的是，光缆上的摩擦部位不会造成短路，而会造成光线损失或使外部光线射入，系统就会受到干扰或完全失灵。（5）过度伸长
10、过度伸长会使芯线拉长并减小纤维内芯横截面面积，从而减少通过的光量，拉伸光缆时同样可能造成光缆损坏。（6）过热 光缆过热时不会立即产生故障，而是在日后使用中才会造成损坏，端面有污物或划痕，端面有污物或划痕时也可能会导致出现问题，虽然可以避免无意中接触端面，但操作不当仍可能会造成故障，光缆端部的污物会妨碍光线射入和射出，污物会吸收光线，造成衰减程度过大端面有划痕时会使到达该处的光线形成散射，从而减少到达接收装置的光线。主总线系统 数据传输率 总线结构D-CAN（诊断 CAN） 500 kBit/s 线性，双线以太网 100 MBit/s 线性FlexRay 10 MBit/s 混合拓扑结构，双线K
11、-CAN（车身 CAN） 100 kBit/s 线性，双线，在应急运行模式下可以单线运行K-CAN 2（快速车身 CAN） 500 kBIt/s 线性，双线MOST（多媒体传输系统总线） 22.5 MBit/s 环形，光缆PT-CAN（底盘 CAN） 500 kBIt/s 线性，双线PT-CAN 2（传动系 CAN） 500 kBit/s 线性，双线 DMS（Autoline）：经销商管理系统 TIS：查询维修说明 KSD：查询工时信息，故障代码 ETK：查询零件信息 WDS：查询电路图 DIS：车辆诊断测 ISTA：车间新系统 SIP：自学程序 K盘：技术文件夹（PuMA通告，技术升级信息，
12、加装改装信息），培训文件夹（车主手册，培训课件，学习资料），售后文件夹（宝马通函，流程制度）第4章 BMW F02车载网络的总线研究4.1 BMW F02车载网络详细分析图 4.1 BMW F02总线K-CAN ，K-CAN2车身总线K总线用于将普通车辆电气系统、信息和通信系统及安全系统的组件联网。其它具有通信功能并相互交换数据的控制单元也连接到 K 总线上，K 总线是一个双向单线接口。 PT-CAN动力传输总线PT-CAN 表示动力传动系控制器区域网络。Robert Bosch GmbH 将 CAN 开发为应用于车辆的总线系统，由于具有这种访问方式和根据目标寻址的特性，因此能够通过 CAN
13、有效建立起非常高效的事件控制系统，在多主控系统 CAN 中，任意数量总线设备之间可直接进行数据交换。PT-CAN 的传输速度为 500 kBit/s，是 BMW 车辆上最快的 CAN 总线。该总线将所有属于传动装置的控制单元和模块连接在一起，所有总线设备以并联方式连接，这种 CAN 总线的特点是使用了三根导线，而不是过去的两根导线。第三根导线作为唤醒导线使用，与 CAN 总线的原有功能无关。4.1.3 MOST 系统 多媒体系统MOST 是一种专门针对车内使用而开发的、服务于多媒体应用的通信技术。MOST 表示“多媒体传输系统”，MOST 总线利用光脉冲传输数据。MOST 技术满足两个重要要求
14、：（1） MOST 总线传输控制单元、音频、视频和导航数据，（2） MOST 技术提供了一种控制数据多样性和数据复杂性的逻辑框架模型。MOST 的优点：可达到较高的数据传输率，可在不相互干扰的前提下，并行同步提供信，息和娱乐服务，具有良好的电磁兼容性。F01/F02 上的 MOST 总线用于信息 / 通信方面的组件，车辆信息计算机作为主控控制单元使用。其它总线设备可能包括：DVD 换碟机,组合仪表,顶级高保真音响放大器,视频模块（仅限欧规车辆）,SDARS 卫星调谐器（仅限美规车辆）,电话.F01/F02 不再使用以前车型所用的 MOST编程接口，在这些车辆上现在通过以太网接口进行编程，光线方
15、向数据在 MOST 总线内始终沿某一方向传送。每个控制单元都可以将数据发送到 MOST 总线上，物理上的光线方向从主控控制单元（车辆信息计算机）经 DVD 换碟机、组合仪表至中央网关模块，再从中央网关模块至光缆分配器。所有安装在车辆尾部的控制单元都连接在光缆分配器上，光线从最后一个控制单元处重新返回主控控制单元。MOST 采用环形光缆结构。可以传输各种数据（控制单元、音频和图像数据）并提供各种数据服务，MOST 总线采用环形结构，通过光脉冲传输数据，只能朝一个方向传输数据，光缆用作传输媒介。各组件通过 MOST 共同组成一个中央单元，组件在更大程度上相互影响，利用即插即用（连接后即可使用）原则可以非常简单地通过各组件扩展系统。MOST 能够控制并动态管理分布在车内的各项功能。多媒体网络的一个重要特征在于，它不仅能够传输控制数据，还能传输传感器数据。如果总线系统内出现故障，可能会导致这些事件控制的信息汇集在一起并造成总线系统过载，即各信号的传输要延迟很长时间
