汽车总线系统 原书第5版

第5版前言 编辑的话 第1章总线系统和协议的应用1 1.1概述2 1.2汽车总线系统、协议和标准5 1.3在汽车总线系统以及软件中的标准化7 1.4未来发展8 参考文献10 第2章基本概念和基本车辆总线系统11 2.1基本原理11 2.1.1电气基本原理11 2.1.2总线系统的拓扑和耦合14 2.1.3报文、协议栈、服务16 2.1.4通信模型及寻址17 2.1.5基于字符和比特流的传输、用户数据速率20 2.1.6总线访问程序、检错和纠错22 2.1.7数据传输中的抖动和延迟24 2.1.8电气/电子架构24 2.2符合ISO 9141和ISO 14230的K-Line26 2.2.1K-Line和KWP 2000的开发26 2.2.2K-Line总线拓扑和物理层27 2.2.3数据链路层29 2.2.4排放相关部件的限制(OBD)32 2.2.5软件与通信控制器之间的接口32 2.2.6较早的K-Line变体32 2.2.7K-Line总结-第1层和第2层33 2.3SAE J185033 2.4传感器-执行器总线系统36 2.4.1SENT-根据SAE J2716的单边半字节传输36 2.4.2PSI 5-外围传感器接口537 2.4.3ASRB 2.0-汽车安全约束总线(ISO 22898)39 2.4.4DSI-分布式系统接口41 2.5规范与标准43 参考文献44 第3章汽车总线系统——物理层与数据链路层45 3.1ISO 11898描述的控制器局域网45 3.1.1CAN的发展45 3.1.2总线拓扑结构和物理层46 3.1.3CAN的数据链路层48 3.1.4错误处理49 3.1.5CAN的更高级协议50 3.1.6协议软件和CAN控制器间的接口51 3.1.7CAN系统的时间特性以及报文优先级的选择53 3.1.8时间触发CAN(TTCAN)确定性的总线获取56 3.1.9节能措施：唤醒和局部网络59 3.1.10更高的数据速率：CAN灵活速率CAN FD60 3.1.11CAN总结-第1层和第2层61 3.2局域互联网络62 3.2.1概述62 3.2.2数据链路层63 3.2.3LIN 2.0版本里的新报文类型66 3.2.4LIN传输层和通过LIN进行ISO诊断66 3.2.5LIN配置语言68 3.2.6LIN从节点控制器的动态配置71 3.2.7LIN应用编程接口(API)73 3.2.8LIN系统的时间特性74 3.2.9LIN总结-第1层和第2层75 3.3FlexRay76 3.3.1总线拓扑结构和物理层77 3.3.2数据链路层78 3.3.3网络启动和时钟同步81 3.3.4错误处理、总线监视器82 3.3.5配置和上层协议83 3.3.6FlexRay系统的时间特性，以及配置示例84 3.3.7与FlexRay控制器的接口88 3.3.8进一步的发展FlexRay 3.x91 3.3.9FlexRay总结-第1层和第2层93 3.4面向媒体的系统传输94 3.4.1总线拓扑结构和物理层95 3.4.2数据链路层96 3.4.3通信控制器100 3.4.4网络服务和功能模块102 3.4.5网络管理104 3.4.6更高级的协议层106 3.4.7系统启动和音频连接示例106 3.4.8MOST总结108 3.5车载以太网108 3.5.1IEEE 802.3中的以太网标准109 3.5.2适用于汽车领域的物理层BroadR-Reach111 3.5.3IEEE 802.1 音频视频桥接AVB协议的实时性111 3.5.4更高级别的协议层 IP、TCP和UDP114 参考文献117 第4章传输协议118 4.1根据ISO 15765-2的CAN的ISO TP传输协议118 4.1.1报文结构119 4.1.2流量控制、时间监控和错误处理120 4.1.3应用层服务121 4.1.4协议扩展123 4.1.5使用KWP 2000/UDS寻址-CAN标识符分配123 4.1.6CAN的ISO TP带宽123 4.2根据ISO 10681-2的FlexRay传输协议125 4.2.1报文结构和地址125 4.2.2连接类型和传输过程126 4.2.3带宽控制127 4.2.4错误处理和执行说明128 4.2.5FlexRay传输协议的带宽129 4.3CAN传输协议TP 2.0131 4.3.1寻址和CAN报文标识符131 4.3.2广播报文131 4.3.3动态信道设置和连接管理132 4.3.4数据传输134 4.4CAN的传输协议TP 1.6136 4.4.1报文结构136 4.4.2动态信道结构136 4.4.3数据传输和数据方向更改137 4.5适用于CAN的传输协议SAE J1939/21138 4.5.1传输类型、寻址和CAN报文标识符138 4.5.2分段数据传输(多数据包)141 4.6根据ISO 13400的DoIP传输协议142 4.7CAN FD的传输协议145 4.8规范与标准145 参考文献146 第5章诊断协议-应用层147 5.1诊断协议 KWP 2000(ISO 14230-3)149 5.1.1概述149 5.1.2诊断会话(诊断管理)151 5.1.3根据KWP 2000和UDS对控制器进行寻址153 5.1.4总线相关服务(网络层协议控制)154 5.1.5故障存储器的读取和删除(存储数据传输)155 5.1.6数据的读取和写入(数据传输)、控制器的输入和输出(输入/输出控制)155 5.1.7数据块的读取与存储(上传、下载)156 5.1.8控制器的程序启动(程序例程远程激活)157 5.1.9扩展服务157 5.2统一诊断协议(ISO 14229/15765-3)158 5.2.1与KWP 2000协议的差异158 5.2.2UDS诊断协议概要158 5.2.3事件响应服务163 5.3车载诊断OBD(ISO 15031/SAEJ1979)165 5.3.1OBD诊断服务概要166 5.3.2读取故障存储器及控制器值167 5.3.3查询尾气排放相关零部件诊断结果169 5.3.4OBD故障码169 5.3.5数据链路安全171 5.3.6直通式编程171 5.3.7举例172 5.4诊断的进一步发展174 5.5规范与标准177 参考文献178 第6章在测量、标定和诊断中的应用(ASAM AE MCD)179 6.1引言179 6.2应用任务中的总线协议(ASAM AE MCD 1MC)182 6.2.1CAN标定协议CCP183 6.2.2扩展标定协议XCP189 6.2.3XCP和CCP协议的AML配置文件199 6.2.4总线系统和应用系统之间接口ASAM MCD 1b200 6.3现场总线交换格式204 6.4ASAM AE MCD 2和MCD 3的概述212 6.5基于ASAM MCD 2 MC的标定数据项214 6.5.1ASAP2/A2L-标定数据项214 6.5.2标定数据格式CDF和元数据交换MDX217 6.6基于ASAM AE MCD 2D的ODX诊断数据项218 6.6.1ODX数据模型结构219 6.6.2DIAG-LAYER：分层诊断描述221 6.6.3VEHICLE-INFO-SPEC：汽车网络入口和总线拓扑结构224 6.6.4COMPARAM-SPEC和COMPARAM-SUBSET：总线报文226 6.6.5DIAG-COMM和DIAG-SERVICE：诊断服务229 6.6.6简单化以及复杂化数据对象233 6.6.7SINGLE-ECU-JOB和MULTIPLE-ECU-JOB:诊断流程240 6.6.8STATE-CHART:诊断会议242 6.6.9ECU-CONFIG:控制器配置的描述242 6.6.10ECU-MEM：对闪存烧写的描述243 6.6.11FUNCTION-DICTIONARY:功能导向的诊断245 6.6.12Packaged ODX和ODX编辑工具246 6.6.13ODX Version 2.2和ISO 22901247 6.7ASAM AE MCD 3-Server247 6.7.1功能组 M-测量248 6.7.2功能组C-标定249 6.7.3功能组D-诊断250 6.8依据ISO 22900为诊断测试仪而设计的MVCI接口251 6.9依据标准ISO 13209的关于测试流程的OTX描述254 6.9.1OTX构造的基本设计254 6.9.2OTX核心数据模型256 6.9.3OTX核心程序元素258 6.9.4OTX扩展260 6.10规范与标准262 参考文献263 第7章软件标准：OSEK和HIS264 7.1概述264 7.2OSEK/VDX 266 7.2.1事件驱动的操作系统内核267 7.2.2通信OSEK/VDX COM 274 7.2.3网络管理OSEK/VDXNM277 7.2.4时间驱动操作系统内核OSEK Time、故障冗余OSEK FTCOM和保护机制OSEK280 7.2.5OSEK OS 和AUTOSAR OS调度单元、进程优先级和时间行为282 7.3硬件输入和输出(HIS IO库、IO驱动)284 7.4HIS CAN通信控制器的硬件驱动286 7.5HIS串口烧录286 参考文献286 第8章AUTOSAR-汽车开放式系统架构287 8.1概述287 8.2AUTOSAR基础软件层289 8.3AUTOSAR OS操作系统296 8.4通信AUTOSAR COM、诊断DCM299 8.5AUTOSAR网络管理器308 8.6虚拟功能总线(VFB)、运行实时环境(RTE)和软件组件311 8.7AUTOSAR实例应用315 8.8总结317 参考文献319 第9章工具、实例与应用领域320 9.1板上通信的设计和测试320 9.1.1使用维克多公司CANoe的开发流程320 9.1.2使用Network Designer进行网络设计321 9.1.3在CANoe里进行系统仿真325 9.1.4作为控制器的开发环境的总线环境仿真326 9.1.5系统的整体集成327 9.2控制器的系统和软件设计328 9.2.1用Vector Informatik的PREEvision设计系统329 9.2.2在AUTOSAR流程里开发应用软件330 9.2.3系统测试和应用331 9.3进行控制器应用的工具332 9.4对控制器闪存的编程335 9.4.1边界条件336 9.4.2闪存338 9.4.3闪存烧写过程340 9.4.4擦写加载器举例：SMART INOVATION公司的ADLATUS346 9.4.5擦写加载器和总线协议的软件测试350 9.5开发和制造中的诊断工具353 9.6诊断数据的编辑工具364 9.7诊断运行时系统和OTX诊断序列366 9.8控制器通信的实时特性371 9.8.1实时性的特征值371 9.8.2利用Symtavision公司的SymTA/S进行实时性分析373 参考文献374 第10章车辆之间的通信交互375 10.1交通收费系统375 10.2Car2Car联盟和Vehicle2X通信376 10.3规范与标准379 参考文献380