汽車總線系統(tǒng)（原書第5版）

第5版前言
編輯的話
第1章總線系統(tǒng)和協(xié)議的應(yīng)用1
1.1概述2
1.2汽車總線系統(tǒng)、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)5
1.3在汽車總線系統(tǒng)以及軟件中的標(biāo)準(zhǔn)化7
1.4未來發(fā)展8
參考文獻10
第2章基本概念和基本車輛總線系統(tǒng)11
2.1基本原理11
2.1.1電氣基本原理11
2.1.2總線系統(tǒng)的拓撲和耦合14
2.1.3報文、協(xié)議棧、服務(wù)16
2.1.4通信模型及尋址17
2.1.5基于字符和比特流的傳輸、用戶數(shù)據(jù)速率20
2.1.6總線訪問程序、檢錯和糾錯22
2.1.7數(shù)據(jù)傳輸中的抖動和延遲24
2.1.8電氣/電子架構(gòu)24
2.2符合ISO 9141和ISO 14230的K-Line26
2.2.1K-Line和KWP 2000的開發(fā)26
2.2.2K-Line總線拓撲和物理層27
2.2.3數(shù)據(jù)鏈路層29
2.2.4排放相關(guān)部件的限制（OBD）32
2.2.5軟件與通信控制器之間的接口32
2.2.6較早的K-Line變體32
2.2.7K-Line總結(jié)-第1層和第2層33
2.3SAE J185033
2.4傳感器-執(zhí)行器總線系統(tǒng)36
2.4.1SENT-根據(jù)SAE J2716的單邊半字節(jié)傳輸36
2.4.2PSI 5-外圍傳感器接口537
2.4.3ASRB 2.0-汽車安全約束總線（ISO 22898）39
2.4.4DSI-分布式系統(tǒng)接口41
2.5規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)43
參考文獻44
第3章汽車總線系統(tǒng)——物理層與數(shù)據(jù)鏈路層45
3.1ISO 11898描述的控制器局域網(wǎng)45
3.1.1CAN的發(fā)展45
3.1.2總線拓撲結(jié)構(gòu)和物理層46
3.1.3CAN的數(shù)據(jù)鏈路層48
3.1.4錯誤處理49
3.1.5CAN的更高級協(xié)議50
3.1.6協(xié)議軟件和CAN控制器間的接口51
3.1.7CAN系統(tǒng)的時間特性以及報文優(yōu)先級的選擇53
3.1.8時間觸發(fā)CAN（TTCAN）確定性的總線獲取56
3.1.9節(jié)能措施：喚醒和局部網(wǎng)絡(luò)59
3.1.10更高的數(shù)據(jù)速率：CAN靈活速率CAN FD60
3.1.11CAN總結(jié)-第1層和第2層61
3.2局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)62
3.2.1概述62
3.2.2數(shù)據(jù)鏈路層63
3.2.3LIN 2.0版本里的新報文類型66
3.2.4LIN傳輸層和通過LIN進行ISO診斷66
3.2.5LIN配置語言68
3.2.6LIN從節(jié)點控制器的動態(tài)配置71
3.2.7LIN應(yīng)用編程接口（API）73
3.2.8LIN系統(tǒng)的時間特性74
3.2.9LIN總結(jié)-第1層和第2層75
3.3FlexRay76
3.3.1總線拓撲結(jié)構(gòu)和物理層77
3.3.2數(shù)據(jù)鏈路層78
3.3.3網(wǎng)絡(luò)啟動和時鐘同步81
3.3.4錯誤處理、總線監(jiān)視器82
3.3.5配置和上層協(xié)議83
3.3.6FlexRay系統(tǒng)的時間特性，以及配置示例84
3.3.7與FlexRay控制器的接口88
3.3.8進一步的發(fā)展FlexRay 3.x91
3.3.9FlexRay總結(jié)-第1層和第2層93
3.4面向媒體的系統(tǒng)傳輸94
3.4.1總線拓撲結(jié)構(gòu)和物理層95
3.4.2數(shù)據(jù)鏈路層96
3.4.3通信控制器100
3.4.4網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和功能模塊102
3.4.5網(wǎng)絡(luò)管理104
3.4.6更高級的協(xié)議層106
3.4.7系統(tǒng)啟動和音頻連接示例106
3.4.8MOST總結(jié)108
3.5車載以太網(wǎng)108
3.5.1IEEE 802.3中的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)109
3.5.2適用于汽車領(lǐng)域的物理層BroadR-Reach111
3.5.3IEEE 802.1 音頻視頻橋接AVB協(xié)議的實時性111
3.5.4更高級別的協(xié)議層 IP、TCP和UDP114
參考文獻117
第4章傳輸協(xié)議118
4.1根據(jù)ISO 15765-2的CAN的ISO TP傳輸協(xié)議118
4.1.1報文結(jié)構(gòu)119
4.1.2流量控制、時間監(jiān)控和錯誤處理120
4.1.3應(yīng)用層服務(wù)121
4.1.4協(xié)議擴展123
4.1.5使用KWP 2000/UDS尋址-CAN標(biāo)識符分配123
4.1.6CAN的ISO TP帶寬123
4.2根據(jù)ISO 10681-2的FlexRay傳輸協(xié)議125
4.2.1報文結(jié)構(gòu)和地址125
4.2.2連接類型和傳輸過程126
4.2.3帶寬控制127
4.2.4錯誤處理和執(zhí)行說明128
4.2.5FlexRay傳輸協(xié)議的帶寬129
4.3CAN傳輸協(xié)議TP 2.0131
4.3.1尋址和CAN報文標(biāo)識符131
4.3.2廣播報文131
4.3.3動態(tài)信道設(shè)置和連接管理132
4.3.4數(shù)據(jù)傳輸134
4.4CAN的傳輸協(xié)議TP 1.6136
4.4.1報文結(jié)構(gòu)136
4.4.2動態(tài)信道結(jié)構(gòu)136
4.4.3數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)方向更改137
4.5適用于CAN的傳輸協(xié)議SAE J1939/21138
4.5.1傳輸類型、尋址和CAN報文標(biāo)識符138
4.5.2分段數(shù)據(jù)傳輸（多數(shù)據(jù)包）141
4.6根據(jù)ISO 13400的DoIP傳輸協(xié)議142
4.7CAN FD的傳輸協(xié)議145
4.8規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)145
參考文獻146
第5章診斷協(xié)議-應(yīng)用層147
5.1診斷協(xié)議 KWP 2000（ISO 14230-3）149
5.1.1概述149
5.1.2診斷會話（診斷管理）151
5.1.3根據(jù)KWP 2000和UDS對控制器進行尋址153
5.1.4總線相關(guān)服務(wù)（網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議控制）154
5.1.5故障存儲器的讀取和刪除（存儲數(shù)據(jù)傳輸）155
5.1.6數(shù)據(jù)的讀取和寫入（數(shù)據(jù)傳輸）、控制器的輸入和輸出（輸入/輸出控制）155
5.1.7數(shù)據(jù)塊的讀取與存儲（上傳、下載）156
5.1.8控制器的程序啟動（程序例程遠程激活）157
5.1.9擴展服務(wù)157
5.2統(tǒng)一診斷協(xié)議（ISO 14229/15765-3）158
5.2.1與KWP 2000協(xié)議的差異158
5.2.2UDS診斷協(xié)議概要158
5.2.3事件響應(yīng)服務(wù)163
5.3車載診斷OBD（ISO 15031/SAEJ1979）165
5.3.1OBD診斷服務(wù)概要166
5.3.2讀取故障存儲器及控制器值167
5.3.3查詢尾氣排放相關(guān)零部件診斷結(jié)果169
5.3.4OBD故障碼169
5.3.5數(shù)據(jù)鏈路安全171
5.3.6直通式編程171
5.3.7舉例172
5.4診斷的進一步發(fā)展174
5.5規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)177
參考文獻178
第6章在測量、標(biāo)定和診斷中的應(yīng)用(ASAM AE MCD)179
6.1引言179
6.2應(yīng)用任務(wù)中的總線協(xié)議(ASAM AE MCD 1MC)182
6.2.1CAN標(biāo)定協(xié)議CCP183
6.2.2擴展標(biāo)定協(xié)議XCP189
6.2.3XCP和CCP協(xié)議的AML配置文件199
6.2.4總線系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)之間接口ASAM MCD 1b200
6.3現(xiàn)場總線交換格式204
6.4ASAM AE MCD 2和MCD 3的概述212
6.5基于ASAM MCD 2 MC的標(biāo)定數(shù)據(jù)項214
6.5.1ASAP2/A2L-標(biāo)定數(shù)據(jù)項214
6.5.2標(biāo)定數(shù)據(jù)格式CDF和元數(shù)據(jù)交換MDX217
6.6基于ASAM AE MCD 2D的ODX診斷數(shù)據(jù)項218
6.6.1ODX數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)219
6.6.2DIAG-LAYER：分層診斷描述221
6.6.3VEHICLE-INFO-SPEC：汽車網(wǎng)絡(luò)入口和總線拓撲結(jié)構(gòu)224
6.6.4COMPARAM-SPEC和COMPARAM-SUBSET：總線報文226
6.6.5DIAG-COMM和DIAG-SERVICE：診斷服務(wù)229
6.6.6簡單化以及復(fù)雜化數(shù)據(jù)對象233
6.6.7SINGLE-ECU-JOB和MULTIPLE-ECU-JOB:診斷流程240
6.6.8STATE-CHART:診斷會議242
6.6.9ECU-CONFIG:控制器配置的描述242
6.6.10ECU-MEM：對閃存燒寫的描述243
6.6.11FUNCTION-DICTIONARY:功能導(dǎo)向的診斷245
6.6.12Packaged ODX和ODX編輯工具246
6.6.13ODX Version 2.2和ISO 22901247
6.7ASAM AE MCD 3-Server247
6.7.1功能組 M-測量248
6.7.2功能組C-標(biāo)定249
6.7.3功能組D-診斷250
6.8依據(jù)ISO 22900為診斷測試儀而設(shè)計的MVCI接口251
6.9依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 13209的關(guān)于測試流程的OTX描述254
6.9.1OTX構(gòu)造的基本設(shè)計254
6.9.2OTX核心數(shù)據(jù)模型256
6.9.3OTX核心程序元素258
6.9.4OTX擴展260
6.10規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)262
參考文獻263
第7章軟件標(biāo)準(zhǔn)：OSEK和HIS264
7.1概述264
7.2OSEK/VDX 266
7.2.1事件驅(qū)動的操作系統(tǒng)內(nèi)核267
7.2.2通信OSEK/VDX COM 274
7.2.3網(wǎng)絡(luò)管理OSEK/VDXNM277
7.2.4時間驅(qū)動操作系統(tǒng)內(nèi)核OSEK Time、故障冗余OSEK FTCOM和保護機制OSEK280
7.2.5OSEK OS 和AUTOSAR OS調(diào)度單元、進程優(yōu)先級和時間行為282
7.3硬件輸入和輸出（HIS IO庫、IO驅(qū)動）284
7.4HIS CAN通信控制器的硬件驅(qū)動286
7.5HIS串口燒錄286
參考文獻286
第8章AUTOSAR-汽車開放式系統(tǒng)架構(gòu)287
8.1概述287
8.2AUTOSAR基礎(chǔ)軟件層289
8.3AUTOSAR OS操作系統(tǒng)296
8.4通信AUTOSAR COM、診斷DCM299
8.5AUTOSAR網(wǎng)絡(luò)管理器308
8.6虛擬功能總線(VFB)、運行實時環(huán)境(RTE)和軟件組件311
8.7AUTOSAR實例應(yīng)用315
8.8總結(jié)317
參考文獻319
第9章工具、實例與應(yīng)用領(lǐng)域320
9.1板上通信的設(shè)計和測試320
9.1.1使用維克多公司CANoe的開發(fā)流程320
9.1.2使用Network Designer進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計321
9.1.3在CANoe里進行系統(tǒng)仿真325
9.1.4作為控制器的開發(fā)環(huán)境的總線環(huán)境仿真326
9.1.5系統(tǒng)的整體集成327
9.2控制器的系統(tǒng)和軟件設(shè)計328
9.2.1用Vector Informatik的PREEvision設(shè)計系統(tǒng)329
9.2.2在AUTOSAR流程里開發(fā)應(yīng)用軟件330
9.2.3系統(tǒng)測試和應(yīng)用331
9.3進行控制器應(yīng)用的工具332
9.4對控制器閃存的編程335
9.4.1邊界條件336
9.4.2閃存338
9.4.3閃存燒寫過程340
9.4.4擦寫加載器舉例：SMART INOVATION公司的ADLATUS346
9.4.5擦寫加載器和總線協(xié)議的軟件測試350
9.5開發(fā)和制造中的診斷工具353
9.6診斷數(shù)據(jù)的編輯工具364
9.7診斷運行時系統(tǒng)和OTX診斷序列366
9.8控制器通信的實時特性371
9.8.1實時性的特征值371
9.8.2利用Symtavision公司的SymTA/S進行實時性分析373
參考文獻374
第10章車輛之間的通信交互375
10.1交通收費系統(tǒng)375
10.2Car2Car聯(lián)盟和Vehicle2X通信376
10.3規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)379
參考文獻380