控制器局域網絡的案例
國際標準 ISO11898-5 道路車輛-----控制器局域網絡（CAN）
ISO 11898 由以下部分組成，在標題道路汽車 ——控制器局域網絡(CAN)下：
-----1部分：數據鏈路層和物理信號理論
-----2部分：高速介質訪問單元
-----3部分：低速，容錯和媒體專用接口
-----4部分：觸發時間通信
-----5部分：低功耗模式下的高速訪問介質單元
簡介
ISO11898于1993年第一次出版，它涵蓋了CAN的數據鏈路層和高速物理層。
復習和調整ISO11898系列：
----1部分：描述數據鏈路層包括邏輯鏈接控制（LLC）子層和介質訪問控制（MAC）控制子層以及物理信號傳輸（PLS）子層。
----2部分：定義高速介質訪問單元（MAU）
----3部分：定義低速，容錯和介質訪問單元（MAU）
----4部分：定義時間觸發通信。
----5部分：定義高速介質訪問單元（MAU）的功耗模式
ISO 11898-1和ISO 11898-2已經取消并被ISO 11898:1993替代。
道路汽車-----控制器局域網絡(CAN)
第5部分：
低功耗模式下的高速介質訪問單元
1.適用范圍
ISO 11898的這部分規定CAN的物理層傳輸速率達到1Mbit/S以供道路汽車適用。這部分按照ISO/IEC 8802-2描述了介質訪問接口單元的功能和媒體專用接口的特征。
ISO 11898的這部分體現了ISO 11898-2的擴展，即滿足低功耗的曾經的新功能。
物理層按照ISO 11898與ISO 11898-2實現了兼容，但是重新定義了ISO 11898的一部分。物理層按照ISO 11898和ISO 11898-2共同在一個網絡里執行。
展開 車身網絡控制器-經緯恒潤
概述
隨著汽車電子技術的發展，各整車廠為了提升市場競爭力，在中高級車型上采用車身網絡控制，以提高整車的舒適性和安全性。經緯恒潤作為國內設計、生產商用車車身網絡控制器的供應商，推出分布式網絡控制方案，實現整車的燈光、雨刮、門窗等電氣控制。整套產品目前已經隨整車出口到歐洲、中東地區，現已為一汽解放、中國重汽、陜汽重卡、東風柳汽、江淮、華菱、江鈴、三一、宇通、北奔、廈門金龍、Navistar、DAF、MAN、PACCAR 等進行配套。
主要功能
經緯恒潤的車身網絡控制器，除實現傳統的車身控制功能以外，還采用了CAN、LIN總線技術，在產品的系列化和后期維護方面都有很大的提升，提高了產品的競爭力。
展開 【產品介紹】車身網絡控制器
隨著汽車電子技術的發展，各整車廠為了提升市場競爭力，在車型上采用車身網絡控制，以提高整車的舒適性和安全性。經緯恒潤作為國內一家設計、生產商用車車身網絡控制器的供應商，推出分布式網絡控制方案，實現整車的燈光、雨刮、門窗等電氣控制。整套產品目前已經隨整車出口到歐洲、中東地區，現已為一汽解放、中國重汽、陜汽重卡、東風柳汽、江淮、華菱、江鈴、三一、宇通、北奔、廈門金龍、Navistar、DAF、MAN、PACCAR等進行配套。
主要功能
經緯恒潤的車身網絡控制器，除實現傳統的車身控制功能以外，還采用了CAN、LIN總線技術，在產品的系列化和后期維護方面有很大的提升，提高了產品的競爭力。
展開 VISION控制器標定及網絡分析工具
VISION 標定和數據采集軟件是一個集成工具包，各個工具包可以無縫組合在一起，提供集成的可定制的應用程序，從而能夠實現標定和數據分析功能，包括從電子控制單元及外部源收集數據，測量輸入和輸出之間關系，實現閉環控制系統的實時標定和校準，全部信息的時差校正和分析，標定數據變化的管理，以及電子控制單元(ECU) 的編程等。
基本特征
VISION 專注于可定制性、擴展兼容性、簡化步驟、并行任務、以及可編程性以簡化工作；加快ECU 的開發過程。
視頻 I 數字線程的了解與應用
車輛中的大量不同網絡就是用來實現這一目標的。這些網絡所用的常見通信協議為控制器局域網絡、局部連接網絡、FlexRay 或以太網。這些協議中的每一種都有自己獨特的功能，并且都有一定的配置復雜度。協調不同技術網絡之間的功能系統設計并非輕而易舉之事。通常，各種功能分布在這些網絡之間，需要跨越各個網絡界限進行通信。
設計這些網絡極具挑戰性；如果出錯，就會導致資源利用率欠佳并導致車輛生產成本高昂。最糟糕的是，錯誤的網絡設計會導致難以發現錯誤并造成產品召回、大量集成工作、電子器件不穩定影響品牌聲譽甚至危害生命。
西門子公司的 Capital 工具套件擁有面向汽車市場最為復雜的網絡設計工具。在本次點播式網絡研討會中，我們將展示如何使用該工具來順利推導經過驗證的、安全且資源高度優化的網絡設計。
基于模型的系統工程數字線程中的網絡設計之學習要點
如何構建、管理、優化和驗證復雜車輛系統
電子電氣階段的集成如何解決如今的設計挑戰
如何創建基于模型的網絡設計和驗證流程以提高質量并快速實施
受眾人群：網絡工程師、電子電器架構師、系統設計師、軟件工程師
點擊鏈接領取，觀看視頻：http://avz6v7gw1lfs7v7u.mikecrm.com/9hNbL9z
展開 汽車電控ECU功能模塊詳細介紹
通過AD轉換器，模擬輸入被轉換為可通過微控制器操作的數字信號。近年來，隨著控制系統的精密化發展，逐步采用轉換性能（轉換速度及轉換精度）更高的AF轉換器。
02
輸出接口
下圖為通過進入發動機的燃油噴射脈沖（由微控制器控制運算確定）使驅動噴油器通電的電路示例。
03
通信接口
下圖為將與其他ECU進行數據交換的通信總線的通信信號輸入微控制器中，通過微控制器輸出CAN（ControllerAreaNetwork，控制器局域網絡）的通信電路示例。
3. 微控制器
01
功能
車載ECU中的微控制器雖然是用于車載，但其基本構成與普通的微控制器相同。
為了應對近年來的法規制度，ROM（ReadOnlyMemory，只讀存儲器）逐漸改變為閃存類型，可更改ROM內以模塊單位記憶的內容。
時序控制器是與時間及時刻相關的控制裝置。
展開 用OSI模型來看車載網絡
以CAN通訊為例
CAN全稱是Controller Area Network的縮寫，即控制器局域網絡，屬于工業現場總線，是ISO國際標準化的串行通信協議，在汽車網絡通訊上廣泛使用。
Classic CAN的一種經典應用是信號傳輸。如下圖所示，這種CAN總線的信號傳輸只用到了物理層、數據鏈路層和應用層。CAN的數據幀直接可以解析成應用報文和信號。但是考慮到車載網絡的可靠性要求和器件通用標準化要求，CAN通訊針對物理層和數據鏈路層作了更詳盡的分析和協議標準規定。
圖2：基于CAN的信號通訊與OSI模型
具體來看，CAN的數據鏈路層分為邏輯鏈路控制（LLC）子層和媒體訪問控制（MAC）子層。MAC子層的功能主要是傳送規則，即控制幀結構、執行仲裁、錯誤檢測、出錯標定和故障界定；LLC子層的功能主要是報文濾波、超載通知和恢復管理。物理層則由收發器、傳輸介質（線纜）和接口實現，負責定義總線電壓和容錯性能等。
當然除了簡單的信號傳輸，CAN通訊還可以用來做診斷等應用。這種場景下，則需要細分網絡層、傳輸層等其他層次，以支撐更復雜的通訊應用。
以SOME/IP通訊為例
SOME/IP (Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP)，即“運行于IP之上的可伸縮的面向服務的中間件”。它是車載以太網通信引入的一個概念，本身屬于OSI 模型第4層之上的應用層協議，主要為針對汽車電子的應用層提供API接口，并已經納入了AutoSAR標準體系。
如下圖所示，對于4層及以下的協議，SOME/IP可以復用互聯網相對成熟的協議。
展開 還沒有搞懂各種通信？一文帶你讀懂UART、TTL、RS232、RS422、RS485、CAN、USB......
TTL轉成RS-485很常見，比如MAX485，參考電路如下：
RE引腳：接收器輸出使能（低電平有效）。
DE引腳：發送器輸出使能（高電平有效）。可以直接通過MCU的IO端口控制。
TTL
嵌入式里面說的串口，一般是指UART口。4個pin（Vcc,GND,RX,TX），用TTL電平。
PC中的COM口即串行通訊端口，簡稱串口。9個Pin，用RS232電平。
串口、COM口是指物理接口形式(硬件)。而TTL、RS-232、RS-485是指電平標準(電信號)。
單片機與PC通訊示意圖如下：
CAN總線
CAN是控制器局域網絡的簡稱，是一種能夠實現分布式實時控制的串行通信網絡。CAN總線的功能復雜且智能。主要用于汽車通信。
CAN總線網絡主要掛在CAN_H和CAN_L，各個節點通過這兩條線實現信號的串行差分傳輸，為了避免信號的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻。
每一個設備既可做主設備也可做從設備。CAN總線的通信距離可達10千米（速率低于5Kbps），速度可達1Mbps（通信距離小于40M）。
CAN電平邏輯
CAN總線采用"線與"的規則進行總線沖裁，1&0為0，所以稱0為顯性，1為隱性。
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TTL轉成RS-485很常見，比如MAX485，參考電路如下：
RE引腳：接收器輸出使能（低電平有效）。
DE引腳：發送器輸出使能（高電平有效）。可以直接通過MCU的IO端口控制。
TTL
嵌入式里面說的串口，一般是指UART口。4個pin（Vcc,GND,RX,TX），用TTL電平。
PC中的COM口即串行通訊端口，簡稱串口。9個Pin，用RS232電平。
串口、COM口是指物理接口形式(硬件)。而TTL、RS-232、RS-485是指電平標準(電信號)。
單片機與PC通訊示意圖如下：
CAN總線
CAN是控制器局域網絡的簡稱，是一種能夠實現分布式實時控制的串行通信網絡。CAN總線的功能復雜且智能。主要用于汽車通信。
CAN總線網絡主要掛在CAN_H和CAN_L，各個節點通過這兩條線實現信號的串行差分傳輸，為了避免信號的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻。
每一個設備既可做主設備也可做從設備。CAN總線的通信距離可達10千米（速率低于5Kbps），速度可達1Mbps（通信距離小于40M）。
CAN電平邏輯
CAN總線采用"線與"的規則進行總線沖裁，1&0為0，所以稱0為顯性，1為隱性。
展開 整車電控系統及架構設計技術
當前流行分法為主域控制器(未來發展成車載服務器)?智駕域和信息娛樂域控制器，它的關鍵性能指標如下:
①強大的計算能力，用來完成純功能邏輯處理。
②強大的網絡連接和管理能力，用來接收各種信息和發送控制指令的能力。
③滿足從汽車安全完整性等級(Automotive Safety Integ-rityLevel，ASIL)的A到D所有功能安全等級的要求。
④快速啟動和響應的能力。
⑤系統功耗與散熱的平衡性。
⑥系統硬件平臺方案的伸縮性，如計算能力和芯片兼容性都有很大可選范圍。
⑦系統軟件平臺方案的移植能力。
⑧模塊外接電氣接口比較少，主要是電源和網絡物理接口，盡量提升模塊的通用率。
當前域控制器發展具體的特征如下:
①由于芯片計算能力不足，當前發展主流是主域?信息娛樂域和智駕域控制器，主域集成中央網關功能。
②車載以太網已經成為域控制器間通信必備，且域間可變速率的控制器局域網絡(Controller Area Network with Flexible Data-Rate，CAN-FD)通信一定存在，用于實時性和安全性的要求高于通信要求。
③域控制器支持多路以太網?CAN-FD和串行通信總線(Local Interconnect Network，LIN)，用來拓展連接能力，一般不帶其他接口類型(如高低電平電氣接口)。
展開 整車電控系統及架構設計技術
⑧模塊外接電氣接口比較少，主要是電源和網絡物理接口，盡量提升模塊的通用率。
當前域控制器發展具體的特征如下:
①由于芯片計算能力不足，當前發展主流是主域?信息娛樂域和智駕域控制器，主域集成中央網關功能。
②車載以太網已經成為域控制器間通信必備，且域間可變速率的控制器局域網絡(Controller Area Network with Flexible Data-Rate，CAN-FD)通信一定存在，用于實時性和安全性的要求高于通信要求。
③域控制器支持多路以太網?CAN-FD和串行通信總線(Local Interconnect Network，LIN)，用來拓展連接能力，一般不帶其他接口類型(如高低電平電氣接口)。
④域控制器硬件平臺當前是微控制單元(Micro con-troller Unit，MCU)+微處理器(Micro processor Unit，MPU)，未來芯片集成度會越高，偏向盡量一顆芯片搞定一切，例如集成直流變換器(Direct Current/Direct Current，DC/DC)?CAN和LIN收發器等。
⑤智駕域控制器由于傳感器的接口和協議沒有標準化，所以智駕域最終的網絡形式還未確定。
⑥域控制器的軟硬件平臺目前已經統一，通過同系列不同型號統一硬件平臺，通過Hypervisor和Adapter Autosar等實現應用APP的平臺化。
2.2 車載區域控制器特點
區域控制器能夠接收輸入傳感器的信息和來自域控制的指令，并控制實際的輸出執行器，以及把輸出執行器和輸入傳感器狀態發給域控制器?它的關鍵性能指標如下:
①處理純功能邏輯少，以實時操作系統和微處理器為特點的平臺，主要完成一些實時性高的功能。
展開 
汽車行業資料合集：MBD、電子電氣、噪聲、EDS設計、行業發展...
為了構建驗證和確認框架來實現不同交通狀況的大量仿真以確認整車性能，需要解決兩方面關鍵要素：測試自動化工具鏈與車輛的準確虛擬表示、傳感器與環境。
注冊參觀看此網絡研討會，了解將數據管理、測試自動化和結果后處理功能融合在一起的無縫工作流。
探索：
融合了幾種產品（Simcenter Prescan、HEEDS 和 Amesim）的無縫工作流
能夠自動創建和執行的場景和多種仿真
高度細化且準確的場景創建
從系統到網絡設計：在數字線程中細化車輛網絡設計
在本次點播式網絡研討會中，我們將展示如何使用網絡設計工具來順利推導經過驗證的、安全且資源高度優化的網絡設計。
使用網絡設計工具來順利推導經過驗證的、安全且資源高度優化的網絡設計。
為何使用網絡設計工具？
車輛電子電氣架構包含的分布式功能分散在整個車輛拓撲定義中。一旦系統功能定義完畢，下一步就是將這些功能分散到整個車輛中。要實現這些功能的設計意圖，不同功能之間必須實現通信。車輛中的大量不同網絡就是用來實現這一目標的。這些網絡所用的常見通信協議為控制器局域網絡、局部連接網絡、FlexRay 或以太網。這些協議中的每一種都有自己獨特的功能，并且都有一定的配置復雜度。
展開 線控底盤技術：線控底盤是自動駕駛的必要條件，自動駕駛是線控底盤的充分條件
針對開放發動機和電機扭矩通信接口協議的車輛，線控驅動控制器直接通過控制器局域網絡 (CAN) 向發動機或者電機發送目標扭矩請求，實現整車加速度控制。此種方案無需進行機械改裝，結構簡單可靠。
針對不開放扭矩通信接口協議的車輛，安裝節氣門調節機構或者偽油門也可實現線控驅動功能。控制器根據車輛狀態、加速踏板開度及其變化速率，利用內部算法程序預判駕駛員需求功率或轉矩，然后通過電信號控制執行電機的動作，調節發動機節氣門開度，進而改變發動機輸出扭矩和功率。
典型線控驅動控制圖
參考：
[1]李亮, 王翔宇, 程碩, et al. 汽車底盤線控與動力學域控制技術[J]. 汽車安全與節能學報, 2020(2).
[2]宗長富, 李剛, 鄭宏宇, et al. 線控汽車底盤控制技術研究進展及展望[J]. 中國公路學報, 2013, 26(002):160-176.
[3]張亮修 , 吳光強 , 王宇 .車輛縱 - 側 - 垂向動力學統一建模及實車驗證 [J]. 機械工程學報 , 2019, 55(16): 114-122.
End
展開 軟件定義汽車技術體系研究
本地互聯網絡（local interconnect network，LIN）是一種低成本通用串行總線，主要用于車門、天窗等控制。面向媒體的系統傳輸總線（media oriented system transport，MOST）主要用于多媒體流數據傳輸。FlexRay 車載網絡主要用于容錯環境下的線控制動等底盤系統應用。
分布式電子電氣架構使汽車產業產生了巨大變革，但目前該架構的缺點和局限性也越來越明顯，如ECU 底層代碼兼容性差、代碼冗余、代碼復用性差、維護更新困難等，此外，軟件定義汽車對高帶寬與低延遲的需求顯著增長，當前總線網絡已不能滿足需求。
3.1.2 軟件定義汽車電子電氣架構與車載網絡
目前正在發展中的新一代電子電氣架構是基于域控制器和以太網通信網絡的集中式電子電氣架構，如圖11 所示，這種架構可改善傳統電子電氣架構及車載網絡的問題，適應軟件定義汽車需求。
圖11 集中式電子電氣架構
集中式電子電氣架構仍劃分功能域，各功能域包含強大的域控制器（domain control unit，DCU），域控制器集成了復雜且相對集中的功能，并集成了網關功能。域控制器的核心優勢是其芯片計算能力的大幅提升，強大的計算能力使域控制器能夠接管域內ECU 的信息計算處理功能，集中匯總、統一處理運算ECU 的數據信息，并將處理后的數據信息發回給ECU執行，這也將促進提升ECU的整合程度。
基于域控制器的集中式電子電氣架構使用以太網作為主干通信網絡，在域控制器下面可保留如CAN、LIN等傳統車載網絡以太網，以節約成本。
以太網具備高帶寬，采用靈活的星型連接拓撲，每條鏈路可專享100 Mb/s及以上的帶寬。
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