汽车车载网络技术详解(第2版)第10章通用车系车载网络系统

1、目 录,前言 第1章 车载网络系统基础知识 第2章 CAN总线传输系统 第3章 常用车载网络系统的结构与原理 第4章 光学总线系统 第5章 以太网与FlexRay总线 第6章 丰田汽车多路传输系统 第7章 奥迪大众车系车载网络系统 第8章 通用车系车载网络系统 第9章 本田多路集成控制系统 第10章 汽车车载网络系统检修,第8章 通用车系车载网络系统,第一节 概述 第二节 别克荣御轿车车载网络系统 第三节 通用其它车型车载网络系统,第一节 概述,车载控制单元的数量和各控制单元之间的数据交换量在不断增加，因此很多车辆在控制模块之间采用了总线通信。总线是一条物理线路，为2个或多个控制模块之间提供通信路径。目前通用公司车载网络系统采用的总线包括UART、Class 2和GM LAN三种形式。,一、J1850通信协议标准,J1850总线是1994年由美国汽车工程师协会（SAE，Society of Automotive Engineers）所颁布的标准，属于B级（Class B）总线，之后普及运用于美国车厂的汽车中，如福特（Ford）、通用汽车（GM）、克莱斯勒（Chrysler）等，虽然美国

2、车厂多实行J1850标准，但各厂的实际作法各有不同，Ford的实体层设计与GM、Chrysler不同，而GM与Chrysler的实体层虽相同，但更上层的讯框格式却不同，等于3家车厂有3种协议。,在实体线路上，J1850总线平时会连接1个微弱的下拉式电阻，当总线被驱动时则会将线路电压拉至高准位，拉至高准位的同时也等于取得总线的主导权、使用权。若发生争抢总线主导权的情形，则J1850使用CSMA/CR方式对争抢进行仲裁，以决定总线上某个节点有权先使用总线。 至于最远传输距离与最多的节点数等表现，VPW型的J1850最远能有35m传输，最多能在1个J1850总线内设置32个节点。在故障诊断连接器（connector）方面，许多应用案例中J1850是使用OBD（On-Board Diagnostics ）的连接器，虽然ODB是另一套通信接口与通信协议，但通常使用J1850作为OBD通信连接。,二、UART串行通信系统,1串行数据 当通过串行数据总成从一个控制模块向另一控制模块发送信息时，所发送的信息即称为串行数据。从电子信号角度说，串行数据就是一系列由高到低迅速变化的电压脉冲串。一个电压脉冲串

3、表示一条信息。,2UART串行通信网络,UART是异步收发串行通信系统，它采用单线制线路，传输速率8192bit/s。UART串行通信网络中有l个控制串行数据总线通信的主控模块，在大多数情况下，车身控制模块就是UART总线的主控模块。UART通信采用5V单线数据线，其系统电压为5V。可见，UART是通过正逻辑运算相同的脉宽进行数据通信，UART串行通信波形见图,UART串行通信波形,三、Class 2串行通信网络,Class 2串行数据总线是通用的第2代串行数据传输总线，它也采用单线制线路，传输速率 10400b/s。Class 2串行数据线表态电压为0V，传递数据电压为7V，系统传送数据采用的是可变脉宽，每一位信息都可能有2种长度，即长或短。,Class 2串行通信波形示意图,四、GM LAN串行通信网络,GM LAN和UART协议的主要区别在于，UART依靠总线主控模块控制信息收发，而GM LAN的信息收发由各控制模块管理。该总线采用终端电阻作为线路终结器，位于总线线路末端的两个控制模块内。这些终端电阻的作用是：防止当数据传输到GM LAN总线线路末端时出现反射回送。GM LAN是

4、一种基于控制器区域网通信协议的通信，动力系统接口模块总线终端电阻为120，发动机控制模块总线终端电阻也为120，GM LAN总线是一个双线线路。,GM LAN总线采用的是高速差分模式进行通信，通信速率是500kbit/s。GM LAN串行通信波形，见图，它可以通过2个逻辑层面即隐性（未驱动）和显性（驱动）显示。,LAN串行通信波形, 隐性（逻辑1）。总线处于空闲状态，CAN-High和CAN-Low电压相同，均为2.5V不存在差分电压。 显胜（逻辑2）。总线处于被驱动状态，CAN-High电压为3.6V，CAN-Low电压为1.4V，存在2.2V差分电压。,第二节 别克荣御轿车车载网络系统,一、串行数据总线的布局 别克荣御轿车中各种电子控制模块之间通过串行数据总线通信，发动机控制模块 （ECM）、变速器控制模块（TCM）和防抱死制动系统-牵引力控制系统（ABS-TCS），利用GM LAN通信协议在串行数据总线上进行通信，而车身控制模块（BCM）则利用通用异步收发（UART）通信协议与组合仪表、音响主机（AHU）和乘员保护系统传感器及诊断模块 (SDM）进行通信。,串行数据总线布局图 1

5、动力系统接口模块（网关）PIM 2方向盘转角传感器 3变速器控制模块（TCM） 4防抱死制动系统-牵引力控制系统（ABS-TCS）电子控制单元（ECU） 5发动机控制模块（ECM）6车身控制模块（BCM）7乘员保护系统传感和诊断模块（SDM）8音响主机（AHU） 9组合仪表 10数据链路连接器 AGM LAN串行数据电路 B主UART串行数据电路 C辅UART串行数据电路 D第三UART串行数据电路,二、元件的位置及功能,图7-6 发动机舱控制单元位置图 1防抱死制动系统-牵引力控制系统电子控制单元 2发动机控制模块,1）动力系统接口模块（PIM）相当于GM LAN通信协议与UART协议之间的通信网关。由于GM LAN通信协议与UART通信协议不兼容，串行数据通信系统中集成了动力系统接口模块（PIM），以便使通信网络的UART端和GM LAN 端的控制模块之间实现双向通信。 2）动力系统接口模块（PIM）将来自巡航控制开关和牵引力控制开关的模拟信号转换为数字串行数据。 3）在发动机控制模块验证动力系统接口模块之前，动力系统接口模块负责验证车身控制模块（BCM）。如有任何验证过程未通过，

6、车辆将不起动。,2发动机控制模块 发动机控制模块位于发动机总成右前端，其外形如图所示。发动机控制模块通过串行数据网络，直接与变速器控制模块（TCM）、防抱死制动系统牵引力控制系统（ABS-TCS）电子控制单元（ECU）和动力系统接口模块（PIM）进行通信。发动机控制模块还通过动力系统接口模块与车身控制模块（BCM）和组合仪表进行通信。发动机控制模块也是车辆安全保护系统不可分割的部分。,发动机控制模块,3防抱死制动系统-牵引力控制系统（ABS-TCS）电子控制单元,防抱死制动系统-牵引力控制系统（ABS-TCS）电子控制单元位于发动机舱内，右前轮罩内衬板旁边，其外形如图7-10所示。防抱死制动系统-牵引力控制系统（ABS-TCS）的主要作用是，有效控制车辆的制动和牵引力控制操作。为有效执行这一任务，防抱死制动系统-牵引力控制系统（ABS-TCS）的电子控制单元将与其它车辆系统（如发动机管理系统和自动变速器系统）进行通信。,4车身控制模块,车身控制模块（BCM）水平安装在仪表板舱后面，其外形如图所示。车身控制模块控制各种车辆电气系统，是串行数据通信网络不可分割的部分。车身控制模块利用通用异

7、步收发（UART）串行数据协议与其它车辆模块进行通信。车身控制模块通过主串行数据电路与动力系统接口模块和数据链路连接器进行连接。车身控制模块通过该电路与发动机控制模块（ECM）、变速器控制模块（TCM）以及防抱死制动系统-牵引力控制系统（ABS-TCS）电子控制单元进行通信。,5自动变速器控制模块,变速器控制模块（TCM）位于左侧铰接立柱装饰件上，其外形如图所示。变速器控制模块（TCM）的主要作用是，根据当前车辆行驶和操作条件有效控制变速器换挡点。为有效执行这一任务，变速器控制模块需要来自其它车辆系统的信息，如发动机管理系统和自动变速器系统。其中信息的交换是通过串行数据网络连接各种系统控制模块来实现的。,6方向盘转角传感器,方向盘转角传感器连接在乘员保护系统螺旋电缆总成的转接板上，其外形如图所示。防抱死制动系统-牵引力控制系统/电子稳定程序（ABS-TCS/ESP）电子控制单元使用方向盘转角传感器确定方向盘锁定角度和方向。方向盘转角传感器在GM LAN串行数据总线上输出该数据。,转向盘转角传感器的外形,7动力系统接口模块直接输入开关,（1）主动选档开关 主动选档开关位于地板控制台后部，

8、其位置如图所示。主动选档开关是一个瞬时接触型开关，用以启用或禁用主动选档功能。主动选档开关直接输入至动力系统接口模块。当按下开关时，动力系统接口模块通过串行数据总线向自动变速器控制模块发送一条信息。,主动选档开关的位置,（2）巡航控制开关,巡航控制开关位于转向柱右侧，其外形如图所示。该开关由三个瞬时接触型开关组成，用于控制如下功能： 巡航控制按钮开关（ON-OFF）； 巡航控制恢复-加速（RES-ACCEL）； 巡航控制设定减速（SET-DECEL）。,巡航控制开关,（3）电子稳定程序开关,电子稳定程序（ESP）开关位于地板控制台后部，其位置如图所示。电子稳定程序（ESP）是一个瞬时接触型开关，用以启用或禁用电子稳定程序（ESP）。电子稳定程序开关直接输入至动力系统接口模块。当按下电子稳定程序开关时，动力系统接口模块将通过串行数据总线向防抱死制动系统-牵引力控制系统/电子稳定程序（ABS-TCS/ESP）电子控制单元发送一条信息。,电子稳定程序开关,（4）动力模式开关,动力模式开关位于地板控制台后部，其位置如图所示。动力模式开关是一个瞬时接触开关，用于改变换挡点。动力开关直接输入至动力

9、系统接口模块。当按下开关时，动力系统接口模块将通过串行数据总线向变速器控制模块（TCM）发送一条信息。,动力模式开关的位置,（5）牵引力控制系统开关,牵引力控制系统（TCS）开关位于地板控制台后部，其位置如图所示。牵引力控制系统开关是一个瞬时接触型开关，用以启用或禁用牵引力控制系统。牵引力控制系统开关直接输入至动力系统接口模块。当按下牵引力控制系统开关时，动力系统接口模块将通过串行数据总线上防抱死制动系统-牵引力控制系统（ABS-TCS）电子控制单元发送一条信息。,牵引力控制系统（TCS）开关的位置 1牵引力控制系统（TCS）开关,三、别克荣御轿车局域网电路,GM LAN双线路传输示意图 1CAN 总线 2终端电阻 3动力系统接口模块 4方向盘转角传感器 5变速器控制模块 6防抱死制动系统-牵引力控制系统电子控制单元 7发动机控制模块,四、车载网络系统故障自诊断,动力系统接口模块相当于一个透明双向译码装置，允许数据在采用GM LAN协议的模块和采用UART协议的模块之间流动。当需要在发动机和变速器模块之间通信时，发动机控制模块有时也会设置一个变速器控制模块，也能检测到故障码。,五、车身控制模块故障自诊断,1车身控制模块控制电器功能 1）气囊展开车辆熄火功能。一旦气囊展开，车辆将在停止后解锁车门并启亮顶灯10s。此时，发动机和燃油泵被关闭。 2）解锁照明。当在黑暗环境下用遥控钥匙解锁车门时，前照灯将启亮30s。 3）车门自动锁定系统。当换挡杆移出驻车位置时，所有车门自动锁定。可从组合仪表菜单中选择。,点火钥匙、接收传感器、公共电源和接地线路,UART和GM LAN通信线路图,中央车门锁定系统电路图,侵入警告系统和行李厢盖电磁阀电路,电动车窗电路,刮水器系统电路,第三节 通用其它车型车载网络系统,一、09款新君威车载网络系统 9款别克新君威车载网络系统包含高速GM LAN串行数据总线、中速GM LAN串行数据总线、低速GM LAN串行数据总线和多个LIN本地局域网总线，车身控制模块BCM作为网关。车载网络系统拓扑结构见图,1高速GM LAN总线,高速GM LAN总线采用高速CAN-BUS通信协议，传输位速率最高为500Kb/s，双绞线传输链路不具

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