第二章(lin总线)常用车载网络信息传输系统ppt课件.ppt

汽车车载网络系统检修,2022/12/22,2,第1章 车载网络系统基础知识 第2章常用车载网络信息传输系统第3章大众车系车载网络系统检修第4章奥迪车系车载网络系统检修第5章丰田多路传输系统检修,2022/12/22,3,2.2 LIN系统,2.2.1 LIN的发展 LIN(Local Interconnect Network,局域互连网络),是由Audi、BMW、Daimler-Chrysler、Motorola、Volcano Communications Technologies（VCT）、Volkswagen和Volvo等公司和部门（LIN联合体）提出的一个汽车底层网络协议，其目的是给出一个价格低廉、性能可靠的低速网，在汽车网络层次结构中,作为低端网络的通用协议，并逐渐取代目前各种各样的低端总线系统，成为A类车载网络的主流总线协议之一。,2022/12/22,4,2.2.1 LIN的发展,LIN协议是面向车辆低端分布式应用的一类多路复用串行协议，符合SAE（Society of Automobile Engineering）规定的车用网络A类标准。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。,2022/12/22,5,2.2.1 LIN的发展,LIN总线主要有以下特点：,总线通讯基于低成本的通用UARTSCI接口，几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件，因此LIN总线具有很好的通用性；采用低成本单线12V传输数据，总线的驱动和接收特性符合改进的IS09141标准；传输速率最高可达20 Kbps；单主控器多从设备模式，无需仲裁机制；,2022/12/22,6,2.2.1 LIN的发展,LIN总线主要有以下特点：,理论上从节点不需要晶振或陶瓷震荡器就能实现自同步，节省了从节点设备的硬件成本；保证信号传输的延迟时间；无需对LIN从节点的硬件和软件进行更改就可以在网络上增加或删除网络节点；通常一个LIN网络上节点数目小于12个，共有64个标志符。,2022/12/22,7,2.2.2 LIN的应用,LIN总线的出现的初衷并不是用来完全取代现有的汽车网络，而是对现有的汽车网络(例如CAN总线)进行补充和辅助，以更低廉的成本实现传感器，执行器的电气连接。引入LIN协议后，几乎所有电控单元和它们的传感器和执行器之间的连接，都已经实现多路传输了。由于建立了一个连接传感器/执行器与电控单元的二级网络，原来CAN网络中的次级组将会取消。,2022/12/22,8,2.2.2 LIN的应用,采用LIN网络的CAN系统结构,2022/12/22,9,2.2.2 LIN的应用,2022/12/22,10,2.2.2 LIN的应用,LIN网络系统的结构,2022/12/22,11,2.2.2 LIN的应用,车窗系统网络结构,例：电动车窗防夹系统,2022/12/22,12,2.2.2 LIN的应用,电动车窗硬件总体结构,例：电动车窗防夹系统,2022/12/22,13,2.2.2 LIN的应用,例：车灯系统,2022/12/22,14,2.2.2 LIN的应用,例：车灯系统,2022/12/22,15,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案一,2022/12/22,16,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案一,较为常见方案优点：较好的实现各分布式控制器之间的通讯。,缺点：1、节点多，通讯协议复杂；2、每个节点需要CAN控制器，成本高；3、车门节点传输效率不高，较为浪费。,2022/12/22,17,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案二,2022/12/22,18,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案二,左前门节点控制左前门车门门锁、车窗玻璃升降器、电动后视镜的动作，同时也可控制其它三个车门的门锁、车窗玻璃升降器和右前门电动后视镜的动作，同时监测车门门锁的状态。主机节点位于左前门内侧，各从机节点位于相应器件附近。,2022/12/22,19,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案二,控制信号包括：门锁开关控制(控制四个车门门锁)，玻璃升降锁止控制(控制四个车窗玻璃的升降是否被允许)，玻璃升降控制(控制四个车窗玻璃的升降)，后视镜控制(控制左右后视镜的左右和上下旋转运动)。信号类型为：开关信号和测量信号。,2022/12/22,20,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案二,使用CAN/LIN分层网络拓补结构。CAN总线作为主网络，连接四个车门网关与其他控制器。优点：对于系统模块化开发十分有利，代表未来车身网络发展的一个可能方向。,缺点：1、每个执行器都必须一个控制器，成本高；2、车门空间有限，大量控制器不宜布置。,2022/12/22,21,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案三,2022/12/22,22,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案三,使用CAN/LIN分层网络拓补结构。CAN总线用于中央控制器与其他节点间的通讯，LIN总线则用于中央控制器与四个车门控制器节点之间的通讯。优点：能较好的实现系统功能，成本更低（单线、LIN收发器比CAN收发器便宜）。,2022/12/22,23,2.2.3 LIN的结构与协议,L1N总线网络由一个主节点一个或多个从节点组成。所有节点都包含一个从任务(Slave Task)模块负责消息的发送和接收；主节点还包含一个主任务(Master Task)模块负责启动网络中的通信。主任务模块发送一个报文头用于启动一次通信过程。所有节点中的从任务模块都对所接收到的报文头中的标志符进行监测，发现本次通信与自己有关时就进行相关的操作，例如接收由数据场与校验场组成的响应或是发送由数据场与校验场组成的响应。这种机制可以确保主一从节点、从一从节点之间多种方式的数据交换。,LIN总线通讯机制,2022/12/22,24,2.2.3 LIN的结构与协议,LIN协议在同一总线上的最大节点数量为16，系统中两个电控单元之间的最大距离为40m。 1传输介质传输介质即LIN信号传输的物质载体或者非物质载体，这个在LIN标准中并没有强制规定。LIN网络一般使用一根单独的铜线作为传输介质。 它用 12V 电池的隐性电平线与总线。LIN 总线的电平如下图所示。,2022/12/22,25,2.2.3 LIN的结构与协议,LIN总线上的电压电平,2022/12/22,26,2.2.3 LIN的结构与协议,2节点结构一个LIN电控单元拥有一个统一的接口（LIN标准），以便与其他LIN电控单元之间进行信息数据处理。这种标准的接口需要满足严格的成本要求，所以它必须在现有微控制器中使用标准单位，基本单位为UART（通用异步接收/发送装置）。,2022/12/22,27,2.2.3 LIN的结构与协议,2节点结构-收发器TJA1020 收发器是一个物理媒体连接（Physical Medium Attachment ）它是LIN主机/从机协议控制器和LIN传输媒体之间的接口。协议控制器输入引脚TXD的发送数据流被LIN收发器转换成总线信号 而且电平翻转速率和波形都受到限制，以减少电磁辐射（EME）。TJA1020 的接收器检测到 LIN 总线上的数据流并通过RXD 引脚将它传送到协议控制器。,2022/12/22,28,2.2.3 LIN的结构与协议,2节点结构-收发器,TJA1020的方框图,2022/12/22,29,2.2.3 LIN的结构与协议,2节点结构-收发器,工作模式,2022/12/22,30,2.2.3 LIN的结构与协议,2节点结构-收发器,TJA1020应用举例,2022/12/22,31,2.2.3 LIN的结构与协议,2节点结构-典型应用,2022/12/22,32,3帧结构报文帧由主机任务向从机任务传送同步和标识符(ID)信息并将一个从机任务的信息传送到所有其他从机任务。主机任务位于主机节点内部，它负责报文的进度表：发送报头。从机任务位于所有的（即主机和从机） 节点中，其中一个（主机节点或从机节点）发送报文的响应。,2.2.3 LIN的结构与协议,2022/12/22,33,3帧结构一个报文帧 是由主机节点发送的报头和由主机或一个从机节点发送的响应组成。报文帧的报头包括同步间隔场、同步场和标识符场(ID 场)。报文帧的响应则由3个到9个字节场组成：2、4或8字节的数据场和一个校验和场。字节场由字节间空间分隔，报文帧的报头和响应是由一个帧内响应空间分隔。最小的字节间空间和帧内响应空间是0。这些空间的最大长度由报文帧的最大长度 TFRAME_MAX限制。,2.2.3 LIN的结构与协议,2022/12/22,34,3帧结构举例：某车CAN-LIN车身网络协议制定,2.2.3 LIN的结构与协议,2022/12/22,35,2.2.3 LIN的结构与协议,3帧结构举例：某车CAN-LIN车身网络协议制定,2022/12/22,36,2.2.3 LIN的结构与协议,各节点LIN协议标识符表,3帧结构举例：某车CAN-LIN车身网络协议制定,2022/12/22,37,2.2.3 LIN的结构与协议,车灯节点（LIN）数据场,3帧结构举例：某车CAN-LIN车身网络协议制定,2022/12/22,38,4传输模式 在LIN bus 总线上发送的信息，有长度可选的固定格式。每个报文帧都包含2、4或8字节的数据（数据场）以及3字节的控制和安全信息（同步场、ID场、校验场）。LIN bus 总线的通讯由单主机控制。每个报文帧都以一个间隔信号（同步间隔）开始，接着是一个同步场和一个标识符场（ID 场）这些都由主机任务发送。从机的任务则是发回数据场和校验场。见下页图。 通过主机控制单元中的从机任务，数据可以被主机控制单元发送到任何从机控制单元。主机通过相应的报文ID可以触发从机从机通信。,2.2.3 LIN的结构与协议,2022/12/22,39,4传输模式,2.2.3 LIN的结构与协议,LIN的通讯概念,2022/12/22,40,4传输模式 LIN bus 共有3种传输模式：主从、从主、从从。3种模式都由主机来触发，也就是说同步间隔、同步场、标识符场（ID 场）都由主机来发送,2.2.3 LIN的结构与协议,2022/12/22,41,4传输模式空调控制例子,2.2.3 LIN的结构与协议,2022/12/22,42,4传输模式空调控制例子,2.2.3 LIN的结构与协议,在上图中，汽车空调控制系统内部通过LIN总线连接在一起 ，组成一个本地控制网络，该网络由一个主节点和四个从节点组成。其中，由主节点连接系统所有的控制输入，包括车内温度设定、湿度设定等，主节点还负责整个系统状态信息显示，如车内温度显示、车内空气湿度显示 ；从节点1负责新鲜空气入口大小调节控制、除霜区域控制 、通风区域控制。从节点2负责压缩机和冷凝器的控制；从节点3负责采集蒸发器、车内、车外的温度 ；从节点4负责鼓风机和加热器的控制。,2022/12/22,43,4传输模式空调控制例子,2.2.3 LIN的结构与协议,汽车空调控制网络的配置信息都在主节点中，是由主节点来控制整个系统的工作流程和网络内部的数据传输：空调控制系统启动后，由主节点读取操作面板上车内温度、湿度的设定值 ，或者是否处于自动运行设置状态， 再把获取的设定值发送到从节点1、从节点2 、从节点4 ，同时发送读取温度的命令给从节点3 ，从节点3把采集到的实际温度发送到其余的节点， 主节点显示收到的温度，从节点1 、从节点2 、从节点4收到设定温度和实际温度以后，根据控制要求计算出各自的控制量并输出 ，将车内温度、湿度、空气质量调节到设定范围内。,2022/12/22,44,5进入传输介质LIN电控单元进入传输介质有随机方式和异步方式两种，这表明这种进入可以根据需要和执行本地命令而随时进行。LIN节点不可能根据本地命令进入LIN网络。为了能够达成连接，它们必须事先获得LIN主节点的邀请，而这是需要通过一个中介的。6服务LIN电控单元有3项通信服务：发散模式的数据写入（一个制造者向多个使用者发出数据），数据请求（一个使用者向制造者的数据请求）和即时回复（立即回复一个请求）。这些服务允许单一总线/多支线策略（发散和请求/回复）的使用。,2.2.3 LIN的结构与协议,2022/12/22,45,2.3 VAN系统,VAN（Vehicle Area Network，车辆局域网），是由标致、雪铁龙、雷诺公司联合开发研制的，它主要应用于车身电器设备的控制。VAN数据总线系统协议是一种只需要中等通信速率的通信协议，适用于车身功能和车辆舒适性功能的管理。,VAN数据总线系统协议的OSI模型分层,2022/12/22,46,2.3.2 VAN的结构,1典型的VAN结构VAN数据总线系统协议的研发是出于连接各个复杂通信系统的目的，同时也是为了使简单元件和支线连接成总线，以保证网络传输的节奏。,VAN数据总线系统的典型结构,2022/12/22,47,2.3.2 VAN的结构,2拓扑拓扑也就是VAN数据总线系统协议所允许的各个电脑之间的排列方式。,VAN数据总线系统拓扑,2022/12/22,48,2.3.2 VAN的结构,4节点结构一个VAN数据总线系统电控单元拥有一个标准接口（VAN标准），以便于与其他VAN数据总线系统电控单元之间进行信息数据处理。,VAN数据总线系统节点结构,2022/12/22,49,2.3.2 VAN的结构,5帧结构一个VAN数据总线系统的帧由9个域组成。,VAN数据总线系统的帧结构,2022/12/22,50,2.3.2 VAN的结构,6传输模式VAN数据总线系统拥有3种可行的传输模式，定时传输模式、事件传输模式、混合模式。 7进入传输介质VAN数据总线系统电控单元进入传输介质依靠随机方式和异步方式，这表明这种进入可以根据需要和执行的本地命令随时进行。 8服务VAN数据总线系统电控单元拥有4项通信服务： 用发散模式写入数据（将数据从一个数据制造者发往多个数据使用者），不在帧内签收回复。 用点对点模式写入数据（将数据从一个数据制造者发往一个确切的数据使用者），在帧内采用签收回复。 数据请求（一个数据使用者向一个数据制造者发出数据请求）。 帧中的回应（在同一帧中对一个请求的回应）或者是滞后回应（如果数据制造者没有在提出请求时马上回应）。,2022/12/22,51,2.3.2 VAN的结构,9VAN数据总线系统签收回复VAN数据总线系统的签收回复是由数据发送者激活和实现的。如果最后一个请求与一个确切的电控单元相连接（“点对点”模式），它将激活签收回复命令。在这种情况下，单一电控单元将会检测帧的格式是否正确，以及回应一个发给它的信息（识别域将进行核实），以产生一个对这个帧的回复；没有涉及此交换的其他电控单元则不应该产生回复。相反的，如果这最后一个请求与几个电控单元或网络中的电控单元整体相连接，它将取消回复命令。,2022/12/22,52,2.3.3 VAN的物理层,1互补数据对VAN的物理层由互补数据对组成（通信介质是铜线），其两条线分别叫做DATA和DATA B。在DATA线和DATA B线上同时传送信息，DATA上传送的信息和DATA B上传送的信息正好是相反的互补数据对。,VAN互补数据对干扰的消除,2022/12/22,53,2.3.3 VAN的物理层,2电压水平VAN互补数据对的电压水平是统一的。,VAN互补数据对的信号形式,2022/12/22,54,2.3.3 VAN的物理层,3诊断VAN的物理层具备容错能力，它有3个比较器，用它们来将DATA和DATA B的电压与参照电压进行比较，以确定是否存在故障。4休眠/唤醒VAN的物理层有管理VAN数据总线的休眠/唤醒机制。为实现这种机制，VAN数据总线的线路接口提供3个主要接头，以便完成以下功能：主导由乘车者操作引起的网络唤醒（如车辆解锁）；检测由另一个电脑造成的网络唤醒和允许正常功能运行；车辆从休眠状态解除情况下，再次转入休眠状态。,2022/12/22,55,2.4 LAN系统,2.4.1 LAN的特点 LAN（In-Vehicle Local Area Network，车载区域网络系统）的产生与CAN相似，主要是为了方便车载各电控单元间进行的各种数据交换，以达到对汽车性能的精确、高速控制和减少配线的目的。 LAN主要取决于3个因素：传输介质、拓扑结构和介质访问控制协议（MAC），其中传输介质和拓扑结构是主要的技术选择，它们在很大程度上决定了可以传输的数据类型、通信速度、效率以及网络提供的应用种类。,2022/12/22,56,2.4.1 LAN的特点,1LAN的传输介质最常见的LAN的类型是采用同轴电缆的总线型/树形网络，当然也可以选择采用双绞线、同轴电缆甚至光纤的环形网。LAN的传输速率为1Mbit/s20Mbit/s，足以满足大部分的应用要求，并且允许相当多的设备共享网络。 2LAN的拓扑结构LAN常用的拓扑结构有3种：星形、环形、总线型/树形。,2022/12/22,57,2.4.1 LAN的特点,星形网络拓扑结构,总线型网络拓扑结构,2022/12/22,58,2.4.1 LAN的特点,环形网络拓扑结构,2022/12/22,59,2.4.1 LAN的特点,3介质访问控制协议LAN的标准由美国电气和电子工程师协会（IEEE）于1980年2月成立的专门研究局域网技术并制定相应标准的一个委员会（IEEE802委员会）制定，其标准称为1EEE802标准。局域网的目的是使某一区域内大量的数据处理、通信设备相互连接，局域网的拓扑结构并未采用物理上完全连接的方式，而是通过共享传输介质（环形、总线型/树形）或转换开关（星形）实现的。对于共享传输介质的方案，需要一套分布逻辑以控制各连网设备对传输介质的访问，这就是介质访问控制（Medium Access Control，MAC）。当传输介质和拓扑结构选定后，局域网的性能就主要取决于MAC。,2022/12/22,60,2.4.2 LAN的应用,如丰田公司在汽车上配置了由5个ECU组成的LAN系统，在LAN系统中采用了通信和驱动器/接收器IC，并用一根带屏蔽的双绞线电缆作为通信总线，通信总线在车内布成环形，将5个ECU当作节点与其相连接。,汽车网络图,2022/12/22,61,2.5 MOST数据总线系统,2.5.1 MOST的发展 MOST是媒体信息传送的网络标准，通过采用MOST，不仅可以减轻连接各部件的线束的质量、降低噪声，而且可以减轻系统开发技术人员的负担，最终在用户处实现各种设备的集中控制。,2022/12/22,62,2.5.2 MOST的结构,1MOST节点结构MOST网络可以连接基于不同内部结构和内部实现技术的节点。,MOST节点结构模型,2022/12/22,63,2.5.2 MOST的结构,2MOST设备连接到MOST上的任何应用层部分都是MOST设备。,MOST设备的逻辑结构,2022/12/22,64,2.5.3 MOST在汽车上的应用,汽车行业已经把MOST技术作为将来汽车上多媒体系统的一个标准。,MOST网络在汽车多媒体系统的应用,2022/12/22,65,2.5.3 MOST在汽车上的应用,Audi A8使用的MOST网络系统,2022/12/22,66,2.5.3 MOST在汽车上的应用,Audi A8使用的MOST网络系统,2022/12/22,67,2.5.3 MOST在汽车上的应用,光导纤维和光导插头：光信号通过光导纤维和光导插头构成的开关进入控制单元或通过该开关传往下一个总线用户。电器插头：电器插头用于供电、环断裂自诊断以及输入和输出信号。内部供电装置将电器插头输入的电信号由内部供电装置分送到各个部件这样就可单独关闭控制单元内某个部件，从而降低了静电流。收发单元一光导发射器FOT：FOT由一个光电二极管和一个发光二极管构成。将接收的光信号由光电二极管转变成电压信号后传至MOST收发器。发光二极管：作用是把MOST收发器接收到的电压信号再转变成光信号，产生光波波长为650nm的可见红光。数据经光波调制后传送，调制后的光经光导纤维传送到下一个控制单元。,2022/12/22,68,2.5.3 MOST在汽车上的应用,MOST收发机：由发射机和接收机两个部件组成。发射机将要发送的信息以电压信号传至光导发射器；接收机接收来自光导发射器的电压信号并将所需的数据传至控制单元内的标准微控制器CPU。其他控制单元不需要的信息由收发机来传送但不是将数据输入ECU中而是将这些数据原封不动地发送至下一个控制单元。标准微控制器CPU：它是控制单元的核心元件，它的内部有一个微处理器用于操纵控制单元的所有基本功能。专用部件：用于控制某些专用功能如CD播放机和收音机调谐器等。,2022/12/22,69,2.5.3 MOST在汽车上的应用,OS81050通过光电转换器在光纤网络上收发报文。主控制器的网络通信芯片与控制芯片之间以I2C方式通信。如果网络中有需要主控制器处理的报文，则0S81050通过中断引脚通知ATmegal28。,某车载MOST总线硬件结构方案,2022/12/22,70,2.5.4 光纤,1光纤的功能光纤的功能是将在某一控制单元发射器内产生的光波传送到另一控制单元的接收器。 光波是直线传播的，且不可弯曲，但光波在光纤内必须以弯曲的形式传播。 发射器与接收器之间的距离可以达到数米远。 机械应力作用（如振动、安装等）不应损坏光纤。 在车内温度剧烈变化时应能保证光纤的功能。,2022/12/22,71,2.5.4 光纤,光纤的功能,2022/12/22,72,2.5.4 光纤,2光纤的结构,光纤的结构,2022/12/22,73,2.5.4 光纤,3光纤端面为了能使传输过程中的损失尽量小，光纤的端面应光滑、垂直、洁净。,光纤的端面,2022/12/22,74,2.5.4 光纤,4光纤的插头为了能将光纤连接到控制单元上，需要使用一种专用插头。,光纤的插头,2022/12/22,75,2.5.4 光纤,5光纤的防弯折装置,光纤的防弯折装置,2022/12/22,76,2.6 车载蓝牙系统,2.6.1 蓝牙技术的发展 蓝牙技术是1998年5月5家世界著名的大公司爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔联合宣布的一项技术，其实质内容是建立通用的无线电空中接口及其控制软件的公开标准，使通信和计算机进一步结合，使不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内具有互用、相互操作的性能。,2022/12/22,77,2.6.2 蓝牙技术在汽车上的应用,1蓝牙技术在汽车上的应用 当汽车进入服务站时，它的蓝牙站和服务站主计算机建立连接，它和汽车计算机通过蜂窝电话系统交换信息。 服务站主计算机提醒服务人员分配任务，同时他的PC和汽车建立连接，并下载一些需要的信息。 服务人员在其PC上获得必要的工作指示，当给汽车服务时，他可通过PC控制和调节一些功能，如灯、窗户、空气、发动机参数等，也可为任何电子控制单元下载最新版本的软件。,2022/12/22,78,2.6.2 蓝牙技术在汽车上的应用,1蓝牙技术在汽车上的应用例：蓝牙车载免提系统,蓝牙免提应用规范的典型应用如上图所示。此时蓝牙车载系统是免提设备，手机充当语音网关。图中的手机具有蓝牙功能，第一次使用前需要和蓝牙车载系统进行绑定，用户输入正确的密码后，绑定即告成功。此后，经过绑定的蓝牙手机靠近蓝牙车载系统 10米左右，两者就能自动建立连接。,2022/12/22,79,2.6.2 蓝牙技术在汽车上的应用,1蓝牙技术在汽车上的应用例：蓝牙车载免提系统框图,2022/12/22,80,2.6.2 蓝牙技术在汽车上的应用,2汽车中的蓝牙网在汽车里，每个门、前座和操纵轮都有灵活的电缆，而这些灵活的电缆常常会出现问题。这里可以在小范围内采用无线电缆延伸器。,汽车中的网络拓扑,2022/12/22,81,2.6.2 蓝牙技术在汽车上的应用,3蓝牙技术的前景在汽车工业中把蓝牙技术用做CAN网络的网关，将使汽车具有更高的无线接口能力，从而具有更广阔的市场前景。,蓝牙技术的应用,2022/12/22,82,2.6.3 车载蓝牙系统的结构与原理,1结构车载蓝牙系统的短距离无线电收发器（发射器和接收器）直接安装在所选用的移动装置内或集成在适配器（如PC卡、USB等）内。,蓝牙模块和1元硬币比较,2022/12/22,83,2.6.3 车载蓝牙系统的结构与原理,2数据传输蓝牙系统内的数据传输采用无线电波的方式，其频率为2.40GHz2.48GHz。车载蓝牙系统的数据传输速率可达1Mbit/s，可同时传送3个语音通道的信号。 其收发信机采用跳频扩谱技术(Frequency ttopping Spread Spectrum)，在24GHz ISM频带上以1600跳秒的速率进行跳频。，从时域看即每个时隙长度是625 u S，即每个时隙从79个信道中选择一个。依据各国的具体情况，以24GHz为中心频率，最多可以得到79个1MHz带宽的信道。在发射带宽为1MHz时，其有效数据速率为721kbits，并采用低功率时分复用方式发射，适合10m范围内的通信。数据包在某个载频上的某个时隙内传递，不同类型的数据(包括链路管理和控制消息)占用不同信道，并通过查询(Inquiry)和寻呼(Paging)过程来同步跳频频率和不同蓝牙设备的时钟。,2022/12/22,84,2.6.3 车载蓝牙系统的结构与原理,3数据安全性在蓝牙技术的开发过程中，生产厂家非常重视对传送数据的保护，如数据的处理和防窃听。数据是用128位长的电码来编制代码的，接收器的真实性也由一个128位电码来校验，这时各装置用一个密码来彼此识别。除采用跳频扩谱的低功率传输外，蓝牙还采用鉴权和加密等措施来提高通信的安全性,2022/12/22,85,2.6.3 车载蓝牙系统的结构与原理,4蓝牙装置间的适配当无线连接的多个蓝牙设备互相靠近时， 若有一个设备主动向其他设备发起连接,它们就形成了一个微微网（Piconet)。这种联系在建立前，须输入PIN来进行两装置间的适配（只能进行一次）。主动发起连接的设备成为微微网的主设备（Master Device） ，对主设备的连接请求进行响应的设备称为从设备 （Slave Device） 。,微微网的最简单组成形式就是两个蓝牙设备的点对点连接，如图所示。其中只有一个从设备。,2022/12/22,86,2.6.3 车载蓝牙系统的结构与原理,4蓝牙装置间的适配,在蓝牙系统中共有四种形态的设备地址（Device Address），它们将参与不同的连接模式中： 1）BD_ADDR 所有的蓝牙设备内皆有一个唯一的48位的蓝牙设备地址BD_ADDR（Bluetooth Device Address），如同个人计算机网络卡内部都有一个唯一实体地址，这个地址可说是蓝牙技术的运算核心，如跳频序列（Hopping Sequence）、信道选择码（Channel Access Code）、加密私钥（Encryption）都是由此地址计算求得。BD_ADDR 也可视为蓝牙设备的硬件序号， 这个地址是在每个蓝牙设备出厂时， 由制造商烧录在设备内，全世界所有蓝牙设备的BD_ADDR 需向Bluetooth SIG 协会申请。,2022/12/22,87,2.6.3 车载蓝牙系统的结构与原理,4蓝牙装置间的适配,2）AM_ADDR 当主设备在在微微网中若是为激活状态时， 主设备将分配每个激活的从设备一个激活成员地址AM_ADDR（Active Member Address）位址，主设备就是经由这个位址来辨识在微微网中各个不同的从设备，AM_ADDR 由三个位元所组成，三个位元组成八个不同的数值，所以在一个微微网内包括主设备与从设备最多有八个设备，主设备的AM_ADDR位址固定为000。 3）PM_ADDR 当从设备从激活状态进入休眠状态，将会得到一个休眠成员地址PM_ADDR（Park Member Address），PM_ADDR由八个位元所组成，所以在一个微微网中最多可以容纳256 个在休眠状态的蓝牙设备。 4）AR_ADDR 在微微网内的所有休眠状态的蓝牙设备，都会分配到一个请求接入地址AR_ADDR（Access Request Address）。当从设备要从休眠状态回复到激活状态时，将以此位址向主设备要求可传送的从设备-主设备时槽。,2022/12/22,88,2.6.3 车载蓝牙系统的结构与原理,4蓝牙装置间的适配,当两个蓝牙装置靠近到可以通讯的范围内， 它们通过蓝牙规范所定义的查询和询呼程序去建立两者之间的连接，这称为Link formation。查询的程序是用来互相发现对方，寻呼的程序是用来建立实际的连接。当主设备不知道周围是否有任何从设备设备时，必需以查询状态来得到周围所有的从设备的BD-ADDR 与从设备的时钟，然后进入寻呼状态与从设备互相连接。若是主设备已经知道要连接的从设备的位址时，可直接进入寻呼的状态与从设备进行连接。,2022/12/22,89,2.6.3 车载蓝牙系统的结构与原理,5蓝牙系统的诊断蓝牙系统在诊断时用的是主控单元的地址码。例如，在Audi A8 03年型的车上，电话/Telematik控制单元J526就是蓝牙主控装置，其中电话地址码为77，紧急呼叫模块地址码为75。电话听筒和J526之间的蓝牙总线连接是通过检查蓝牙天线来进行监控的。如果天线接线断路，故障存储器内会记录故障为蓝牙天线无信号/无法通信。,2022/12/22,90,小 结,本章介绍了常用车载网络系统的结构和工作原理，包括CAN数据总线系统、LIN数据总线系统、VAN数据总线系统、LAN数据总线系统、MOST数据总线系统、车载蓝牙系统等，其中，要求重点掌握CAN数据总线系统的结构和工作原理。,