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剖析宝马车系总线系统技术
来源:汽车维修技师  作者:佚名  2014-07-10 07:58:13


    二、总线结构的常见问题概述
    总线结构的常见问题(自E38起的所有车型和MINI):
    为什么有如此多的总线?
    CAN是什么?
    “高速”和“低速”或“高”和“低”在CAN总线上有何含义?
    如何理解数据总线的“环形”、“星形”和“总线”?
    何谓:“子总线”、“主控单元”和“副控制单元”?
    “车身总线”和“外围设备总线”是哪种总线标准?
    为什么存在“日规仪表总线”?
    为什么仪表总线和车身总线也可能是子总线?
    什么是MOST总线上的同步或异步信道?
    Byteflight (BMW安全系统总线)的“同步和异步”有何含义?
    什么是唤醒导线?
    为什么在一些车型系列上PT-CAN有唤醒导线,而在其他车型系列上没有?
    终端电阻有什么用途?
    “K-Line”、“TxD1”和“TxD2”有何含义?·
    “BSD”:串行数据接口有何含义?
    何谓“D-CAN”:Diagnose-on-CAN (CAN上的诊断)?
    为什么存在“S-CAN”:传感器CAN?
    何谓“FlexRay”:FlexRay总线系统?
    1.为什么有如此多的总线?
    对这个问题原则上有3个答案:·
    (1)总线其实本不多,因为:所有的CAN总线都源自最初的CAN总线PT-CAN和KCAN。
    PT-CAN的数据传输率较高。
    K-CAN的数据传输率较低。
    系统中的许多CAN总线(子总线)是根据这些系统命名的,因此产生了许多总线名称,车身总线也与此类似:外围设备总线和仪表总线在技术上与车身总线相同。
    (2)这些总线是为不同的数据传输率而开发的。
    ◇数据传输率很高的总线:Byteflight ( BMW安全总线系统)、MOST总线和F1exRay
    ◇中等数据传输率的总线:两个CAN总线PT-CAN和K-CAN和类似的总线
    ◇低数据传输率的总线:例如LIN总线
    (3)从历史来看,总线要么是跨制造商开发的,要么是由BMW自行开发的:
    ◇跨制造商的总线标准有:CAN、 LIN总线、MOST和F1exRay
    ◇BMW自己的标准有:Byteflight (BMW安全总线系统)、车身总线和K - CAN
    2. CAN是什么?
    CAN(控制器区域网络)是一个总线标准,CAN是在80年代由Robert Bosch GmbH(与高校合作)开发的,目标是驱动机构和底盘范围内的控制单元的联网。为了控制单元能够相互通信,必须规定一个总线标准,此总线标准规定,在控制单元之间以何种方式发送哪些信息,一个CAN信息的组成部分有:SOF、CRC、ID、DEL、ACK、KBT、EOF、IFS。
    ◇ SOF表示“帧起始”(也就是信息的开始)
    ◇ CRC表示“循环冗余检查”(即校验和比较)
    ◇ID表示“识别标志”
    ◇ DEL表示“定界符”
    ◇ACK表示“确认”(信息无故障)
    ◇KBT表示“校验位”
    ◇ EOF表示“帧结束”
    ◇IFS表示“帧间空间”
    CAN目前是BMW最常用的总线标准,CAN是一种双线总线,在每部车辆中都有多个具有不同数据传输率的CAN总线,具有不同数据传输率的CAN总线通过网关(即数据接口)相互连接。
    3.“高速艳和“低速”或“高”和“低”在CAN总线上有何含义?
    “高速”和“低速”表示CAN总线的数据传输率。BMW有2种不同的CAN总线数据传输率:
      ◇100kBit/s:K-CAN
      ◇500kBit/s s PT-CAN、F-CAN
    “高”和“低”是一个双线总线的两条导线的表述。例如:
      ◇“K-CAN高”或“PT-CAN高”:较高电压值信号的导线
      ◇ “K-CAN低”或“PT-CAN低”:较低电压值信号的导线
    数据传输在2条导线上更可靠、更抗干扰,且支持电磁相容性。
    CAN高速:PT-CAN或F-CAN图1所示显示PT-CAN或F-CAN中数据传输的两种电平。

    ◇CAN- H,即CAN高是较高电压值信号的数据导线
    ◇CAN- L,即CAN低是较低电压值信号的数据导线
    PT-CAN是“原始”CAN(同Robert Bosch GMBH开发的一样),F-CAN是底盘范围内速度更快的CAN总线(也用作PT-CAN的子总线)。
    CAN低速:K-CAN
    如图2显示K-CAN中数据传输的两种电平,K-CAN是一种降低速度的PT-CAN:数据传输率比PT-CAN上低。提示:K-CAN在出现故障时可作为单线总线继续工作,如果在K-CAN中一条导线失效,则数据仍能通过第2条数据导线传递。因此K-CAN有很高的故障安全性。

    4.如何理解数据总线的“环形”、“星形”和“总线”?
    在一条数据总线上的各个控制单元可以有不同的排列:
    ◇当控制单元在总线上一个挨一个排列时,就是:“线形”
    ◇当控制单元从一个中央控制单元开始呈放射状排列时,就是:“星形”
    ◇如果控制单元排列成圆形,就是:“环形”
    控制单元线形排列CAN总线具有此种结构(如图3所示)。

    ◇优点:接线简单,并可通过其他控制单元扩充总线结构
    ◇缺点:如果过多的控制单元在该总线上发送信息,则产生问题,此总线结构只允许最高约30%的负荷利用率,因此常常附加“子总线”。
    控制单元呈环形排列BMW的MOST总线具有此种结构,M-ASK或CCC是其他总线的网关(如图4所示)。

    ◇优点:前面和后面的控制单元已明确规定
    ◇缺点:必须有抵御某个控制单元失灵的保险装置
  控制单元呈星形排列的在BMWE65, E66上,ISIS具有此种结构(ISIS:智能安全集成系统),SGM(安全和网关模块)是星形结构中的中央控制单元,在最早的E65和E66上,SIM(安全信息模块)是星形结构的中央控制单元。
    ◇优点:数据传输率高,安全性高:如果某个控制单元失灵,不会影响其他控制单元
    ◇缺点:接线复杂
    5.何谓:“子总线”、“主控单元”和“副控制单元”?
    “子总线”是从属的总线。子总线通常存在于CAN总线上,以便无须通过CAN总线传输过多的数据。如果多个控制单元或部件属于一个系统,则为该系统加一个专用总线分支。接在其他数据总线的数据接口上的控制单元常被称为“主控单元”,子总线上的控制单元是“副控制单元”,主控单元和副控制单元之间发送的数据量只加在子总线上,上级总线保持空闲。
    子总线有多个名称:“本地CAN”,“专用CAN”。这些名称已经表明这是一个子总线。MOST总线上也有“主控元”和“副控制单元”:一个上级控制单元就是主控单元。主控单元控制所有功能,“副控制单元”只执行功能,在诊断时BMW诊断系统也起“主控单元”的作用。诊断期间车辆中的所有控制单元都是“副控制单元”。这些控制单元向BMW诊断系统发送数据。在诊断期间BMW诊断系统是”主控单元”。
    6.“车身总线”和“外围设备总线”是哪种总线标准?
    车身总线和外围设备总线是BMW自己开发的专用总线标准,外围设备总线是基本模块和活动天窗范围内的车身总线。因为车身总线已经满负荷(E38),所以开发了外围设备总线。
    7.为什么存在“日规仪表总线”?
    在日本规格的E65, E66上,、JNAV和TEL不能与MOST总线相匹配(由于技术方面的原因),这.两个控制单元连接在日规仪表总线上,并通过FBI与MOST总线相连(FBI:柔性总线接口)。

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