1、11 数据总线系统学习目标知识目标（1）了解汽车总线系统的类型、作用、组成；（2）熟悉汽车总线系统的结构和工作原理；（3）掌握汽车总线系统的电路分析方法；（4）掌握典型车系总线系统故障分析方法。能力目标（1）熟悉维修手册的使用方法；（2）学会使用示波器对总线系统的检测方法；（3）学会典型车系总线系统故障检测与诊断方法。11.1 概述随着汽车技术的不断发展，人们对汽车各方面的性能要求越来越高，不仅在追求车辆动力性和操控性能的同时还对舒适性和安全性能也提出了更高的要求。20 世纪 90 年代以来，随着集成电路在汽车上的广泛应用，汽车上的电子控制系统越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置(A
2、BS)、安全气囊装置、电动门窗装置、主动悬架装置等。各种电子控制系统的导入和应用使汽车的各项功能更加完善，控制更加精确和灵活，智能化程度也不断提升。然而，功能的日益增加和完善使车载电子控制单元的数量以惊人的速度增加。与此同时，各电子控制单元之间的数据交换也随之增加。 传统的数据交换形式只是通过模块间专设的导线完成点对点的通信。数据量的增加必然导致车身线束的增加。庞大的车身线束不仅增加了制造成本，而且还占用空间，增加了整车重量。线束的增加还会使因线束老化而引起电气故障的可能性大大提高，降低了系统的可靠性。解决这个问题的关键就是利用计算机网络技术，将车载控制单元通过车载网络连接起来，实现数据信息的
3、高效传输。如图 11-1 所示，采用了 CAN 总线、LIN 总线（单线总线） 、MOST 总线（光学总线）以及无线蓝牙总线后车载网络控制系统可以处理大量来自控制单元的信息和执行其各种功能以及不断增加的数据交换。在现代汽车中，采用总线的意义已远远超出节省电线的范围，它已成为车内各零部件实施信息交互的标准接口。整车的总线网络成为整车的电器平台，也就是说只要有总线存在，就可以在这个总线平台上不断增加汽车的智能化零部件。总线技术促进了汽车智能化的发展。A-动力系统 CAN 总线 B-仪表板显示 CAN 总线 C-ACC 控制系统 D-诊断 CAN 总线 E-舒适 CAN 总线 F-LIN 总线 G-
4、MOST 光纤总线图 11-1 车载网络控制系统拓扑图车载网络形式多种多样，目前应用最为广泛的是控制器局域网络（Controller Area Network） ，即所谓的 CAN BUS 系统。 CAN 总线是德国 Robert bosch 公司在 20 世纪 80 年代初为汽车业开发的一种具有很高保密性，有效支持分布式控制或实时控制的串行数据通信总线。汽车上各个控制系统对网络信息的传输延迟比较敏感，如发动机控制、变速箱控制、安全气囊控制、ASR/ABS/ESP 控制、牵引力控制等对网络信息传输的实时性要求较高，需要采用高速 CAN总线，其传输速率高达 500 Kbit/s1Mbit/s。
5、LIN（Local Interconnect Network，局部互联网络)是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制。局部互连指的是所有控制单元被安装在一个有限的结构空间（如车顶）内，它也被祢为“局部子系统” ，如图 11-2 所示。LIN 总线是 CAN 在低端应用的延伸，是价格相对便宜且速度较慢的子网。空调控制、仪表控制、刮水器控制、照明控制、门窗控制等需要采用低速 LIN 总线，其传输速率为120Kbit/s。低速 LIN 总线对信息传输的实时性要求不高，但子系统数量较多，将这些低速子系统与高速子系统分开，有利于保证高速子系统的实时性，同时还可以降低成本。图 11-
6、2 LIN 局部互联网在 LIN 总线系统中，LIN 总线是一根单线总线，导线基本颜色（紫色）和识别颜色。一辆汽车中各个 LIN 总线系统之间的数据交换是通过 CAN 数据总线进行的，而且每一次之交换一个控制单元的数据。LIN 总线系统允许一个 LIN 主控制单元和最多 16 个 LIN 从属控制单元之间进行数据交换。MOST 总线（Media Oriented Systems Transport）是一种光纤数据总线系统，该数据总线系统起源于“面向媒体的系统传送合作组织” 。这是一个许多汽车制造厂、零部件供应商及软件开发商组成的协会，其目的是要开发出一个标准的高速数据传送系统。“面向媒体的系统
7、传送”代表一个以地址为本的信息被传送到特定接收机的数据传送网络，这一技术被用在大众奥迪汽车中来传递多媒体互动的系统数据，如图 11-3 所示。图 11-3 奥迪多媒体互动系统图 11-4 多媒体互动系统传送率要求如图 11-4 所示，多媒体互动系统传送视频和音频信息需要很多 Mbit/s 的传送率，如传送立体声的数字式电视信号需要约为 6 Mbit/s 的传送率，但当前使用的 CAN 数据总线发送数据的速度不够快（最快速度 1Mbit/s） ，不能满足大量数据传送的要求。然而，MOST 总线允许的传送率可达 21.2 Mbit/s，因此光学数据传送是传播复杂的多媒体系统的适当手段。光学 MOS
8、T 总线除了使用较少导线和重量较轻之外，光波传送具有极高的数据传送率，它可以在相关的部件之间以数字的形式交换数据。与无线电波相比，光波的波长很短，而且既不产生电磁干扰波，对电磁干扰波也不敏感。因此，光学 MOST 总线还具有高级别的抗干扰性能。11.2 典型数据总线结构如图 11-5 所示，是典型数据总线拓扑结构图。构与城市交通枢纽结构类似，网关是整个网络的核心，不同类型的 CAN 总线、FlexRay 总线、以及 MOST 总线均通过网关进行数据交换。在 CAN 总线网络内是级别稍低一级的 LIN 总线，承担该特定 CAN 总线网络内部的功能。这几种类型的总线各有特点，网络数据传输速度与数据
9、容量各不相同，满足了不同的子系统的独特需求。图 11-5 车载网络系统结构示意图1. 舒适总线 K-CAN 结构与组成1-雨刮电机 CM 2-大灯总成开关 3-雨量传感器 4-车身控制单元 1（BCM1） 5-转向柱调节开关 6-车库门开启按钮 7-内部防盗监控传感器 8-内部湿度传感器 9-车身控制单元 2BCM2 10-一键启动按钮 11-电子方向柱锁 12-空气质量传感器/车外湿度传感器 13-制冷剂压力传感器 14-车库门开启发射器 15-驾驶模式开关 16-内部灯光模块 17-防盗蜂鸣器 18-驾驶员座椅记忆 CM 19-乘客座椅记忆 CM 20-后排座椅记忆 CM（左后） 21-后
10、排座椅记忆 CM（右后） 22-驾驶员侧车门 CM 23-乘客侧车门 CM 24-追踪系统接口 25-后备箱锁 CM 26-驾驶员侧电动座椅 CM 27-乘客侧电动座椅 CM 28-左后侧电动座椅 CM 29-右后侧电动座椅 CM 30-电动座椅开关总成 31-电动座椅开关总成 32-后部座椅按摩按钮 33-左后门 CM 34-右后门 CM 35-车辆追踪系统图 11-6 舒适总线 K-CAN 结构如图 11-6 所示，K-CAN 网络内部有数量众多的 LIN 总线网络。 LIN 的目标是为现有汽车网络(如 CAN 总线) 提供辅助功能。因此，LIN 总线是一种辅助的总线网络，在不需要 CAN
11、 总线的传输速度和多功能的场合， 比如智能传感器和智能电机之间的通信，使用 LIN 总线，可大大节省成本。LIN 总线最大的特点是有主、从机之分，以 LIN1 网络为例，BCM1(模块 4)是该 LIN 网络的主机，可以对 LIN1 网络内的所有从机发送指令；雨刮电机、大灯总成开关和雨量传感器作为LIN1 内的从机，向 BCM1 发送信号，或者接受 BCM1 的动作指令，受 BCM1 的控制。LIN 网络通常位于电气网络的最底层，只能通过 LIN 主机接合到整个电气系统，进行信号与数据的相互交换，LIN 从机一般由传感器、电磁线圈或执行电机构成，处于整个电气系统的最边缘末端。2.动力总线、Fl
12、exRay 总线、网关的结构与组成36-座椅乘员探测系统 PODS 37-换挡杆 CM 38-发动机控制单元 ECM 39-电子手刹 40-转向角度传感器 41-安全气囊 CM 42-变速箱 CM 43-仪表板仪表盘 44-多功能方向盘按钮 45-仪表板驾驶信息显示 46-转向柱 CM 47-空气质量传感器 48-胎压监控系统 49-倒车影像 50- HVAC 51-后部 HVAC 52-风门电机 1-16（HVAC） 53-驻车加热 54-风门电机 1-5（HVAC） 55-鼓风机控制10A56-鼓风机控制 30A 57-风门电机 1-7（HVAC） 58-自适应巡航（主 CM） 59-自适
13、应巡航（从CM）60-自适应空气悬架 CM 61-电子稳定系统（ESP） 62- SARA 63-发电机 64-电池监控系统图 11-7 网关、D-CAN、A-CAN、G-CAN 以及 FlexRay 总线结构示意图如图 11-7 所示，FlexRay 总线是一种由全球范围内几家主流汽车制造商组成的联盟所缔结的新一代网络传输协议，主要用来满足现代车辆对于网络更快传输速度以及更大传输容量的要求，在下面的 FlexRay 总线一章中，会详细介绍。3.信息娱乐 MOST 总线结构与组成65-信息娱乐系统主单元 66- CD/DVD 换碟机 67-仪表显示单元 DIP 68- TV 调谐 69-收音机
14、 70-后座娱乐系统（RSE） 71-音响功率放大器 72-中央显示屏 73-控制面板（信息娱乐系统） 74-话筒 75-扬声器 76-显示屏（RSE） 77-控制面板（RSE）图 11-8 MOST 总线结构示意图如图 11-8 所示，MOST 总线同样也是由全球范围内几家主流汽车制造商组成的联盟 MOST 组织（Media Oriented Systems Transport (MOST) Cooperation）所缔结的新一代网络传输协议，从字面意义上就可以看出，MOST 总线是面向媒体内容传输的网络总线，主要用来传输车载娱乐系统的音频、视频与导航数据信息。从图四可以看出，MOST 总线
15、有着独特的环形结构。MOST 网络的传播介质也与其他几种类型的网络不同，不是 CAN 总线标志性的双绞线，而是采用光纤电缆进行数据的交换。有关 MOST 总线的详细内容，在后面的章节中也会做详细介绍。4. 网关 Gateway如图 11-9、图 11-10 所示，网关也经常被叫做网络接口（interface） ，是各种总线网络之间进行数据交换的“中转枢纽” ，因为每个总线网络之的数据传输协议各不相同，好比是火车只能在铁轨上奔跑，而不能在公路上或者是山区的小路上运行一样。以倒车辅助系统工作原理为例：车主在挂倒档的同时，换挡杆 CM（37）通过 G-CAN 将 R 档信号发送至 TCM（42） ，
16、位于 A-CAN 上的 TCM 无法直接把 R 档信号传输给倒车影像 CM（49） ，需要先将 R 档信号发送至网关，经过网关的数据协议转换，才能发送至 D-CAN 上。位于 D-CAN 上的倒车影像这个时候才能够收到换挡杆 CM 发出的 R 档信号，开始工作。倒车影像系统采集到的图像内容也不能之间发送至位于MOST 网络上的中央显示屏，同样也必须经过网关的协议转换，才能发生至 MOST 网络上。这个时候，中央显示屏才能够显示倒车影像。网关除了担负各网络之间的数据传输之外，还有其他职能，在后面的章节中还会做更详细的介绍。1-网关 2-舒适总线（K-CAN） 3-诊断总线（Diag-CAN） 4
17、-显示总线（D-CAN） 5- MOST 总线 6- LIN 总线 7-车载电流监控系统 8-发电机 9- FlexRay 10-动力总线（A-CAN）图 11-9 网关结构1-32 针脚电气插头 2-2 针脚 MOST 插头图 11-10 网关控制单元如图 11-11 所示，网关同时还担任着 MOST 网络的主机的职责，负责 MOST 网络的唤醒/休眠以及诊断工作。1-信息娱乐系统总单元 2- DVD 换碟机 3-仪表板显示单元 DIP 4-TV 调谐 5-收音机单元 6-后座娱乐系统 RSE 7-音频功率放大器 8- MOST 环形结构与网关接口图 11-11 网关担任 MOST 网络的主
18、机11.3 LIN 总线11.3.1 LIN 总线结构1-A/C 控制器（LIN 主机） 2-前挡风玻璃加热 3- PTC 加热（LIN 从机） 4- PTC 加热（LIN从机） 5-太阳能天窗马达（LIN 从机） 6-前部车身控制单元（LIN 从机） 7-鼓风机（LIN从机）图 11-12 典型 LIN 总线结构LIN 全称 Local Interconnect Network，表示局域内部网络，也常常被叫做内部子系统，见图 22-12。从控制单元的在实车上的布置来看，也常常集中在车辆的某一部分（比如：车顶） 。不同的 LIN 系统之间的数据交换，还是得依靠连接到 CAN 网络上的某一控制单
19、元来完成。作为单线制的通信载体，LIN 线束有其独特的线束颜色，主色为紫色，辅色不确定。线束直径0.35mm，无屏蔽线包裹。一个完整的 LIN 控制系统内，一台主控制单元最多可以管理 16 台附属控制单元。1. LIN 主控制单元1-网关 2- LIN 主控制单元 3- LIN 附属控制单元 1 4- LIN 附属控制单元 2 5-诊断接口 OBD-II 6-诊断 CAN图 11-13 LIN 主机控制单元在 LIN 网络上的位置如图 11-13 所示，LIN 系统中，只有 LIN 主控制单元连接到 CAN 总线上，以实现数据交换。它的功能包括：1） 监控数据传输以及数据传输的速率。LIN 主
20、控制单元可以向附属控制单元发出指令。2）LIN 控制单元内置程序可以区别出什么信息以及何时将该信息向下扩散至所主管的 LIN网络。3）执行其所在 LIN 网络内其他控制单元与 CAN 网络的信息转译功能。4）执行其所在 LIN 网络内其他附属控制单元的诊断功能。2. LIN 附属控制单元1-传感器 2- LIN 从机 3- LIN 主机 4-执行器图 11-14 LIN 从机如图 11-14 所示，无论是单个的控制单元，比如鼓风机，还是传感器、执行器，比如倾斜传感器或防盗蜂鸣器，都可以作为 LIN 从机，被整合进某一个 LIN 数据系统。传感器元件处理测量到的数值，形成数据后，以数字信号的形式
21、发送至 LIN 网络。但对于主控制单元而言，只需要一个插头针脚，就可以控制多个传感器或是执行器。在 LIN 网络内，传感器或是执行器只能接受 LIN 主控制单元发出的指令，而不能对 LIN 主控制单元下达指令。11.3.2 LIN 总线工作原理1. 数据传输图 11-15 LIN 主机、从机之间的数据传输1）最大传输速率 20Kb/sLIN 控制单元将数据传输速率限制在在 1-20Kb/s 之间，相当于舒适 CAN 网络传输速率的五分之一，见图 11-15。2）信号波形1-波峰或者高电平 2-波谷或者叫低电平图 11-16 LIN 总线信号波形图如图 11-16 所示，波峰表示在 LIN 数据
22、网络无信息传输或者是高电平信号时，LIN 网络上的电压相当于电瓶电压。波谷表示 LIN 网络上有低电平信号，由控制单元内的转换器控制 LIN数据总线接地。不同的控制单元由于转换器的设计不同，高电平的具体电压数值也不同。3）信号电压阈值1-电瓶电压 2-80% 3-20% 4-电瓶负极电压 5-高电平极大值 6-低电平极小值图 11-17 信号电压阈值示意图1-电瓶电压 2-60% 3-40% 4-电瓶负极电压 5-高电平极大值 6-低电平极小值图 11-18 信号电压接受范围如图 11-17、图 11-18 所示，高电平与低电瓶都有一定的阈值，这样可以保证数据传输的稳定性。考虑到有外界干扰，为
23、了获得有效信号，接收端认可的电压范围要略宽一些。2. 主机指令信号借助指令信号里的识别段，LIN 主机要求相应的 LIN 从机处理其发出的信号里面包含的任务。反应信号由 LIN 主机发出。1-同步间隔区段 Synch break 2-同步定界 Synch delimeter 3-同步区段 Synch field4-识别区段 Identifier field图 11-19 主机指令信号组成指令由 LIN 主机往复循环得发出。如图 11-19 所示可以划分为 4 段：同步间隔区段、同步定界、同步区段、识别区段 4 个区段。1）同步间隔区段同步间隔区段是一段至少有 13 个字节长度的低电平区段。独一
24、无二的 13 字节长度对于所有的 LIN 从机来说，就预示着来自 LIN 主机的信息紧随其后。而其他信息的低电平区段长度至多 9 个字节。2）同步定界同步定界是一个至少 1 个字节长度的高电平（电瓶电压） 。3）同步区段同步区段有一定的字节顺序 0101010101。同步区段可以实现所有的 LIN 从机的系统时钟与LIN 主机的系统时间同步。所有控制单元时钟同步对于进行准确的信息交换相当关键。如果不同步，那么接收讯息的模块就会将字节值插入到不正确的位置。数据传输就会发生错误。4）识别区段识别区段也有 8 个字节的长度。起始的 6 个字节包含身份信息以及反应数据区段的数量。反应数据区段的数量在
25、0-8 个。末尾两个字节包含了前 6 个字节传输错误的检验码。如果识别区段传输错误的话，检验码可以用来阻止不正确信息的发出。3. 从机反应信号1-空调操作显示单元 2-前挡加热 3-鼓风机实际转速信号 4-速度-150rpm 5- LIN 主机对鼓风机转速的询问图 11-20 LIN 主机对从机的问询如图 11-20 所示，LIN 从机对主机的询问作出回应时，将会发出带有识别区段的信息。在LIN 主机再次发出指令数据中，包含识别区段与应答信息。相应的 LIN 从机处理这些信息后，执行相应的功能。图 11-21 应答区段如图 11-21 所示，应答区段一般包括 1 至 8 个数据块。每个数据块由
26、 10 个字位组成，包函一个低电平起始位，一个数字字节和一个高电平终止位。起始与终止位用来进行后同步以避免传输错误的产生。4. 信息的排列1-高电平 2-主机信息 3-从机信息（低电平水平不同） 4-无应答的空指令 5-低电平图 11-22 信息的排列如图 11-22 所示，LIN 主机发出主机讯息时，按照内部预设的程序，循环往复的发出指令与应答信号。一般地，主机需要的讯息会被要求发送几次。影响主机的状态会改变信息发送的次序。为降低 LIN 主机的元件选项，主机发出的指令是针对一台功能全部配置的车辆的，如果某些功能在该车上没有选配，那么在波形图上显示的指令将不带有应答信息。这对整个系统的运行并
27、无影响。5. LIN 总线应用-防盗系统1-中控门锁 2-车辆电气系统 3-系统外操作 4-笔记本 5-车库门自动开启控制单元 6-来自笔记本的数据不被接受 7-中控门锁控制单元图 11-23 LIN 总线应用-防盗系统如图 11-23 所示，只有主机发出的带有正确识别区段的指令才会被 LIN 总线系统接收。LIN 主机特有的监控 LIN 网络内信息传输的功能将拒绝来自 LIN 线束以外的操纵信号。LIN 从机只有执行而无发出指令的功能。比如说，LIN 网络无法打开位于 CAN 网络上的中控门锁。这种指令不能逆向发送的方式使得 LIN 从机可以在车辆的外部可以放心使用（如位于车辆前保险杠的车库
28、门自控开启控制单元。11.3.3 诊断LIN 网络的诊断功能由 LIN 主机发出指令，LIN 从机可以执行自诊断功能，诊断数据由 LIN从机发送到 LIN 主机上。表 11-4 LIN 网络的故障诊断故障位置 故障描述 发生故障的可能原因LIN 从机-比如说鼓风机 无信号/无法通讯在 LIN 主机预设的时间内，没有收到LIN 从机的信息；线束开路或短路；LIN 从机供电故障；错误的 LIN 主机或从机功能配置；LIN 从机内部故障LIN 从机-比如说鼓风机 不可靠信号校验码错误，传输信息不完整；电磁干扰；LIN 电线阻值或电容发生变化（例如线束插头处潮湿、较脏)；软件版本的问题11.4 CAN
29、 总线CAN 总线是控制模块之间进行信息传输的一种方式，它将形式各异的控制模块整合起来，形成一个系统。最简单的动力总线包括以下组件：1）发动机控制模块 ECM2）自动变速箱控制模块 TCM3）防抱死制动系统 ABS CM最简单的舒适系统包括以下组件：1）中央控制模块2）门控制模块11.4.1 CAN 数据总线组成图 11-24 CAN 总线组成如图 11-24 所示，CAN 数据总线包含一个控制器，一个收发器，两个终端电阻以及两根数据导线。除了数据导线外，其他组件均位于控制模块内部。1.CAN 控制器CAN 控制器将控制模块内部的数据信息进行处理，将处理过得信息传递到 CAN 收发器。同样，也
30、承担着将从 CAN 收发器接收到的信息进行处理后，传递到控制模块内部的任务。2. CAN 收发器CAN 收发器，顾名思义，由接收器与发射器组成。它将 CAN 控制器提供的的数据信息转变成电信号，并发送至 CAN 数据总线中去。同样，也承担着将从数据总线上接收到的信息传递至CAN 控制器的任务。3. 终端电阻终端电阻是一个固定阻值的电阻元件，可以阻止信息在总线终端被反射会数据总线上，形成“回音” ，破坏数据的传输。数据导线是数据传输的载体，并且可以双向传输。根据工作电压的不同，分为 CAN 高线（CAN High）与 CAN 低线（CAN Low） 。在数据总线上传输的信息并没有指定的接受者。信
31、息一旦发送至数据总线上，总线上所有的控制模块都将能够收到该信息，并且会对该信息进行评估是否有用。11.4.2 CAN 总线工作原理1.数据传输过程数据在 CAN 总线上的传输包括发送、接收、检查、接受等过程。图 11-25 CAN 总线上数据传输过程如图 11-25 所示，控制模块 2 发送数据信息至数据总线上，其他 3 个控制模块均会收到该信息，控制模块 1 与控制模块 4 对该数据信息检查后发现该数据是重要的，于是接受该信息，控制模块 3 对该信息检查后发现该信息对于它来说是无用的，于是忽略该信息。2.数据内容CAN 数据总线几乎一刻不停地，按照固定的通讯协议（Data Protocol）
32、 ，在控制模块之间进行数据的传输。车载 CAN 总线数据协议指的是，在不同的车载控制模块之间，事先约定好使用同一种程序语言进行数据交换与传输活动。通俗的讲，即控制模块之间全部使用“普通话”进行日常对话。主要用来保证与限定车载控制模块之间“对话方式” 、 “对话内容” 、 “对话时间” ，能够按照固定的程序模式进行，让不同的控制模块之间在同一种语言环境下，能够“听得懂”对方的语言。如图 11-26 所示，按照数据协议的要求，CAN 总线上传输的数据最小单位为一个数据区域（data field） ，由起始域、状态域、检查域、数据域、安全域、确认域、终止域共 7 部分组成。由于前后顺序固定不变，也可
33、以称做为一个协议单位。图 11-26 数据区域组成1）起始域标记着数据区域起始端，仅有一个字节的长度，由控制模块发射器向 CAN High 线上发送一个 5V 左右高电平字节，和向 CAN Low 线发送一个 OV 左右低电平字节组成。2）状态域决定了该数据区段的传输优先权的高低。在 CAN 总线上，不同的控制模块，其发送数据信息的优先顺序也不同。如果两个控制模块同时发送数据信息，那么优先权高的控制模块可以优先发送数据至 CAN 总线。比如说，如果发动机控制模块发送水温信号的同时，ABS 控制模块发送车轮转速信号，由于车轮转速信号需要更快速的传播出去，那么将会被优先发送。3）检查域包含数据域所
34、发送数据的信息数量或者说是信息条数。如果把数据域比作是一个集装箱，那么检查域就相当于是一个“装货清单” 。CAN 总线上的所有控制模块接收到该信息后，仔细阅读“装货清单” ，以确定数据域所承载的信息总量。4）数据域包含了多条数据信息5）安全域用来检查传输过程发生的错误。6）确认域接收器向信息发射器发出的“货物已收”信息。如果接受过程中发生了错误，那么接收器就会立即向信息发射器反馈该情况。发射器将再次发生该数据区段。7）终止域标志着数据区段的终端。3. 数据区段是如何产生的在组成结构上，数据区段可以分为以上 7 个域，但在通讯协议语言层次上，数据区段又由一系列的字节（bits）组成，且每一个字节
35、的数值或状态只有“0”或“1” 。举个最简单的例子：在灯泡闭环电路中，灯泡开关只有两种状态，打开和关闭。如图 11-27、图 11-28 所示，开关闭合，灯泡点亮，这个时候开关的状态值就为“1” ，开关打开，灯泡熄灭，这个时候开关的状态值就为“0” 。数据总线的工作原理与此非常相似，控制模块的收发器同样也可以产生两种不同的字节状态值。图 11-27 开关闭合，状态值为“1” 图 11-28 开关打开，状态值为“0”表 11-1 字节含义字节状态值为“1” 字节状态值为“0”收发器打开，接通供电电压，动力总线：2.5V 左右，舒适总线 5V 左右。 收发器关闭，接通搭铁端。对数据总线供电电压，动
36、力总线： 2.5V 左右，舒适总线 5V 左右。对数据总线供电电压，动力总 线与舒适总线均为 0V。一连串字节所蕴含的含义，可以以下图 2 个字节的不同组合可以表示的含义来举例说明。组合 第 1 字节 第 2 字节 波形图 电动车窗状态信息 发动机水温信息1 0V 0V 移动中 102 5V 0V 静止状态 203 0V 5V 正常范围内 304 5V 5V 移动上止点 40图 11-29 不同字节值组合含义如图 11-29 所示，每一种字节值组合都可以表示一种特定的信息。如上表所示，组合 1 中，第 1 字节与第 2 字节值均为 0V，那么就表示电动车窗正在移动，或者是冷却液温度为 10。字
37、节数量越多，那么可以表达的信息数量就越多。虽然字节值只能为 0V 和 5V 两种字节值，但 3个字节就可以有 8 中组合类型，可以表示 8 种数据信息，依此类推，字节数量越多，所表达的数据信息数量越多。4. 数据仲裁在同一时间，如果有多个控制模块需要同时对外发送数据，那么系统就必须决定哪一控制模块可以优先的发送数据。优先权高的数据区段将会被优先发送。出于安全角度考虑，由ABS/EDL 控制模块发送出的信息，通常会取得比较高的优先权，而被优先发送。那么数据优先权是如何被确定以及被识别的呢?前一章节已经提到过，数据区段的第二部分状态域决定了该数据区段的优先权。状态域包含了一段 11 字节的编码，该
38、编码的不同字节值组合，就表示不同的优先权。表 11-2 数据仲裁优先权 数据区段 状态域1 制动系统 001 1010 00002 发动机 010 1000 00003 变速箱 100 0100 0000如果三个控制模块同一时间向 CAN 总线发送信息，那么它们会逐个字节的比较彼此的状态域字节值。如果某一控制模块发送的是权重较低的信息，而且通过接收器以及侦测到它将接收一权重较高的信息，那么它会立即取消发送权重较低的信息，转而接收权重高的信息。图 11-30 优先权的确定如图 11-29 所示，三个控制模块第 1 字节值均为 0，较其他控制模块，均拥有较高优先权；第 2 字节数值，ABS/EDL
39、 CM 与发动机 CM 均为 0，发送数据的优先权高于变速箱 CM， ；第 3 字节值 ，ABS/EDL CM 为 0，发动机 CM 为 1，ABS/EDL CM 较发动机 CM，所发送的数据又拥有较高的优先权。总而言之，数据信息与安全性联系越高的，重要性越高的，拥有的优先权越高。5.信息交换为了易于说明信息交换过程，下面以发动机转速信息为例并以一条 CAN 导线来讲述信息交换的基本原理。发动机转速为 1800r/min 时可表示成二进制数 00010101。如图 11-29 所示，在发送过程中，二进制值先被转换成连续的比特流，该比特流通过 TX 线（发送线）到达收发器（放大器） ，收发器将比
40、特流转换成相应的电压值，然后按时间顺序依次被传送到 CAN 总线的导线上。在接收过程中，这些电压值经收发器又转换成比特流，再经 RX 线（接收线）传至控制单元，控制单元将这些二进制连续值转换成信息。二进制数 00010101 这个值又被转换成发动机转速信息 1800r/min。图 11-31 信息交换原理图每个控制单元均可接收发送出的信息。通常把上述信息交换的原理称为广播，类似与一个广播电台发送某一节目一样，每个连接的用户均可接收。这种广播形式使系统中所有控制单元都处于相同的信息状态，如图 11-32 所示。图 11-32 广播原理图6. 双绞线结构如图 11-33 所示，为了防止外界电磁波干
41、扰和向外福射，CAN 总线采用两条线缠绕在一起的双绞线；两条线上的电位是相反的，如果一条线的电压是 5V，另一条线就是 0V，两条线的电压总和等于常值。因此，CAN 总线得到保护而免受外界电磁场干扰，同时 CAN 总线向外辐射也保持中性，即无辐射。图 11-33 数据传输线双绞线结构11.5 MOST 总线-光纤数据总线1- DVD 显示屏 2- DAB 数字广播 3-电话 4-导航 5-音响功率放大器 6-网络邮件 7- TV 接收器 8-中央显示器与控制器图 11-34 MOST 总线的应用如图 11-34 所示，除了大家比较熟悉的 CAN 网络系统，采用光纤作为通讯介质的光纤数据网络系统
42、 MOST 是首次使用。MOST 的名称起源于“Media Oriented Systems Transport（MOST）Cooperation” 。这是一个由各大汽车制造商、零配件供应商及软件公司共同成立的协会，旨在推动建立一个高数据传输速率的网络标准。图 11-35 MOST 总线标识如图 11-35 所示，从字母意义就可以看出 MOST 是一个用于多媒体数据传输的系统。这意味着，相对于 CAN 数据总线而言，MOST 系统上传输的信息是地址定向型的。这项技术主要用于传输信息娱乐系统的数据。信息娱乐系统（Infotainment system）提供广域意义上的现代信息与娱乐内容。如图 1
43、1-36 所示：1-导航 2-电话（GSM 制式） 3-视频 MPEG 4-视频 MPEG 以外 5-音频内容 1 6-音频内容 2 7-音频内容 3 8-未使用图 11-36 MOST 总线在多媒体传输上的使用比例如图 11-38 所示，采用光纤数据传输，是因为 CAN 数据总线系统在传输响应性与一次性传输的数据量上，都不能完成相对而言比较复杂的信息娱乐系统的需要。 视频或音频的传输速率要求是兆级的（Mbit/s） 。带立体声的数字电视内容对数据传输速率的要求是至少 6Mbits/s。1-音频 2-TV 调谐器 3-CAN 4-视频图 11-37 普通 CAN 总线用于娱乐内容传输如图 11
44、-37 所示，在以往，这些信息（如视频、音频内容）只能以模拟信号的形式进行传输。CAN 总线最大传输速率是 1Mbit/s。这仅说明，使用 CAN 数据总线进行控制信号传输是有可能的1-功率放大器 2-TV 调谐器 3-操作单元 4-显示屏图 11-38 MOST 用于娱乐内容传输MOST 光纤总线使得相关组件间进行数字形式的数据交换成为可能。除了可以减少电线的使用和减轻重量外，光波传输有更高的数据传输速率。和无线电波相比，光波的波长更短。另外，它们都不会产生或易受电磁波得干扰。这些特性使得更高的数据传输速率与对外界干扰免疫成为可能。MOST 总线最大传输速率 21.2Mbit/s。11.5.1 MOST 总线上控制单元组成1. 控制单元的设计
