通信基础以及汽车总线技术概述

本文详细介绍了车载通信网络的发展过程、基本概念、常用传输介质及其特性，以及汽车网络主流协议及其分类。文章首先探讨了车载网络的发展起因，指出随着车内电子系统和电器的增加，传统的点对点连线方式导致了线束的庞大和复杂，进而催生了汽车通信网络技术的出现。汽车通信网络通过总线技术将各种电子装置和设备连成一个网络，实现信息共享，简化布线，降低成本，提高可靠性和可维护性。 文章接着介绍了汽车通信网络的标准，包括20世纪80年代制定的一系列汽车通信网络标准，如J1850、CAN等，并对比了不同网络协议的成本和性能。进一步，文章阐述了基于网络的分布式控制系统的优势，如空间分布、扩展性、规模可配置性以及容错设计。 在汽车网络的基本概念部分，文章解释了网络、节点、总线、总线协议、寻址、总线仲裁、出错检测、容错等关键术语，并讨论了数据传输速率、误码率、负载率和传输延迟等性能指标。同时，介绍了信号的四种常用编码方式：非归零(NRZ)、曼彻斯特编码、变脉宽调制(VPW)和脉宽调制(PWM)。 文章还探讨了车用网络的拓扑结构，包括总线、星形和环形结构，以及它们各自的优缺点。在介质访问控制方式方面，介绍了CSMA/CD、CSMA/CA、主从访问控制方式、令牌访问控制方式和TDMA等不同的访问控制机制。 在传输介质方面，文章讨论了有线和无线传输介质的特性，包括物理特性、传输特性、连通性、EMC性、地理范围、抗干扰性和相对价格。特别提到了双绞线、同轴电缆、光缆和无线传输介质的性能比较。 最后，文章对汽车网络主流协议进行了分类，根据功能和速率分为A、B、C、D和其他类，并详细介绍了各类型网络协议的特点和应用。A类网络主要面向传感器、执行器控制，B类网络面向模块间数据共享，C类网络面向高速、实时闭环控制，D类网络面向信息、多媒体系统，而其他类则面向乘员的安全系统。文章还提到了汽车故障诊断协议标准，如ISO 11898-2、TTPTM/C、FlexRay等，并预测了未来网络协议的发展趋势。