一、车载网络系统概述。 随着电控技术在汽车上被越来越广泛地应用,汽车上的电控单元越来越多甚至达到了上百个。每个电控单元都要与多个传感器和执行器发生通信,并且各个电控单元间也需要进行信息交换,如果每个电控单元的信息都通过各自独立的数据线进行传输,这就会导致电控单元针脚数目越来越多,整个电控系统的线束和连接器也会越来越多。为了简化电控系统的线路,提高各电控单元之间的通信速度,降低电控系统的故障频率,越来越多的车型采用车载网络系统。 二、车载网络系统的组成及工作原理。 汽车车载网络系统通常由一个控制器、一个收发器、两个数据传输终端和两条数据传输线组成。 除数据传输线外,其他元器件都置于控制单元内部。各个控制单元并联在数据传输线上,构成车载网络系统。位于数据传输线上的每一个电控单元都有一个读取器来接收并发送信号,这样就实现了车载网络系统内输入信号的共享,即一个传感器可以同时向几个电控单元发送信号,一个执行器又可以同时接收几个电控单元的信号。其工作原理如图4-106所示。
车载网络系统各部分的工作原理如下。
1.车载网络控制器。
车载网络控制器用来接收各控制单元传来的数据,并对这些数据进行处理,将处理以后的数据传入车载网络收发器。车载网络控制器同样也接收由车载网络收发器传来的数据,并对这些数据进行处理,将处理后的数据传到各控制单元。
2.车载网络收发器。
车载网络收发器由发送器和接收器组成,它将车载网络控制器输出的数据转变成电信号并通过数据总线发送出去。同时,它也接收数据总线数据,并将数据传到车载网络控制器。
3.数据传输终端。
数据传输终端实质上是一个定值电阻,其作用是防止数据在数据终端被反射回来,因为产生的反射波将会影响数据线上正常的数据传输。
4.数据传输线。
数据在数据传输线上进行双向传递,为了防止外界电磁波的干扰和向外辐射电磁波,数据传输线采用两条缠绕在一起的双绞线,其结构如图4-107所示。两条线上的电位始终保持相反,即两条线上的电压总和始终保持为一常数。例如一条线上为5V,则另一条线上为0V,如图4-108所示。通过这种方法,数据传输线得到了保护,不仅使数据传输线兔受外界电磁波的干扰,还使其保持中性，不向外界辐射电磁波。数据传输线采用双绞线还有另一个优点就是能提供备份数据,即在一条传输线出现故障不能正常传输时,另一条能保证整个系统正常运行,提高了数据传输和车载网络运行的可靠性。
5.网关。
车载网络系统有了控制器、收发器、数据传输终端和数据传输线后并不能实现网络数据传递,这是因为车上安装有很多数据总线和网络,必须用一种方法达到信息共享和不产生协议间的冲突。
例如,车门打开时,发动机电控单元有时需要被唤醒。为了使采用不同协议及速度的数据总线间实现无差错数据传输,就必须采用一种具有特殊功能的电控单元,来完成这个任务,这样的电控单元就是网关。
网关可以是单独的电控单元,也可以和其他电控单元共用。例如一汽奥迪A6上的网关是组合仪表电控单元,奔驰S320车上的网关是点火控制单元,宝马745车上的网关是ZGM中央电控单元。网关工作状态的好坏决定了不同的总线、模块和网络相互间通信质量的好坏。网关的具体作用有：
①实现整个车载网络系统车辆数据的同步性;
②激活和监控整个车载网络系统的工作状态;
③负责接收和发送整个车载网络系统的数据信息;
④把车载网络系统里的数据信息转变成OBD-Ⅱ诊断系统功能识别的数据语言,方便诊断信息的输出;
⑤实现低速数据传输网络和高速数据传输网络信息的共享。
6.通信协议。
通信协议决定了车载网络系统数据传输的先后顺序,相当于车载网络系统的“交通规则”。例如当电控单元A检测到发动机冷却液温度过高时,相对于其他不太重要的信息(如电控单元B发送活性炭罐已满信息),具有代表传输的权力。通信协议的标准蕴含唤醒访问和握手。唤醒访问就是给处于休眠状态的电控单元一个信号,让电控单元重新正常工作。握手就是电控单元间的相互确认兼容并正常工作。通信协议的主要原则如下。
①在一个简单的通信协议中,电控单元不分主次。电控单元间的信息按优先原则进行传递。电控单元知道该接收什么信息,该忽略什么信息。
②在车载网络系统里,一个电控单元是主电控单元时,则其他为从属电控单元。根据优先原则,主电控单元决定从属电控单元是否发送信息,何时发送信息。
③通信协议中的仲裁系统按照每条信息的数字拼法为各数据传输设定优先规则。例如,以数字1结尾的信息要比以0结尾的具有优先权。
世界上各国各汽车制造厂家对通信协议没有统一规定。日前世界上主要运用的车载网络通信协议如表4-14所示。
三、车载网络系统识图示例。
车载网络系统一般不作为一个单独的系统用电路图画出来,常和其他系统画在一起,把两条数据传输线标注出来,如图4-109所示。在阅读到车载网络系统的电路图时,只需要知道哪两条是数据传输线就可以了,至于数据传输线上传递的信号从电路图上是无法看出来的,只有参考其他相关资料才能读懂。
