车载网络系统原理与检修作业与答案

第一章
一. 填空
1. 汽车网络拓扑结构常见有 、 、 和 网络。
2.车载网络系统在汽车上的应用非常多，按照应用系统加以划分的话，车用网络大致可以分为4个系统： 、 、 和 系统。
3.通信协议的3要素： 、 和 。
4. 是汽车内部通信的核心，通过它可以实现各条总线上信息的共享，实现汽车内部的网络管理和故障诊断功能。
5.接口是为两个系统、设备或部件之间连接服务的数据流穿越的界面，一般包括4个方面内容： 、 、 和 。
6.按SAE划分的车载网络协议标准中A类网络它主要面向它主要面向传感器、执行器控制，是低速网络, 主要应用于 、 、和 。
7. 按SAE划分的车载网络协议标准中B类网络主要面向独立模块间的数据共享，是中速网络, 主要应用于 、 、 和 。
8. 按SAE划分的车载网络协议标准中C类网络主要面向高速、实时闭环控制的多路传输网，该类网络适用于 。
9. 按SAE划分的车载网络协议标准中D类网络主要面向 和 。
10. 按SAE划分的车载网络协议标准中E类网络主要面向乘员的安全系统，主要应用于
。
11. 汽车网络应为总线型结构，它应简单但必须满足现场的需要。它的通信结构只采用了ISO/OSI的三层模型： 、 和 。
二. 问答题：
1.按照你的理解，说一说汽车为什么要使用网络系统？
2.说明典型车载网络系统的组成。
3.车载网络系统在汽车上的应用有哪些？
4．解释CAN、多路传输、数据总线的含义。
5．什么是通信协议？车载网络协议标准有那些？
6．汽车网络技术的发展趋势是什么？
第二章
一. 填空
1.按照对汽车行驶性能作用的影响划分，可以把汽车电子产品归纳为两类：一类是 ，另一类是 。
2. 一般汽车嵌入式系统的硬件由 ， ， ， 以及 组成。
3. 嵌入式系统的软件包括 、 和 等部分。
4．单片机，也有人称之为 ，它不但具有其他计算机快速、精确、程序控制等特点，最突出的是它还具有 、 、 、 等优点。
5.单片机应用系统是以 为核心，配以 、 、 等外围电路和 ，能实现 功能的实用系统。
6．接口是一种在微处理器和外围设备之间控制 和 的电路。接口从大的方面分为 和 接口两种。其中

接口更快些。
7．存储器一般分为两种，能读出也能写入数据的存储器叫 ，简称 ；只能读出的存储器叫 ，简称 。
二．选择题
1．在MCS-51系列单片机内部中，完成运算和控制功能的是( )。
A．内部RAM B．内部ROM C．定时/计数器 D．中央处理器CPU
2．在MCS-51系列单片机中，其他设备向单片机进行数据的串行输入时，应使用（ ）接口。
A．TXD口 B．RXD口 C．定时/计数器 D．并行I/O口
3．在MCS-51系列单片机的CPU中，可以处理（ ）位二进制数据或代码。
A．8 B．10 C．16 D．32
三. 问答题：
1．什么是汽车嵌入式系统？
2．汽车嵌入式系统的微处理器的发展有那些阶段？
3. 什么是单片机？MCS-51单片机内部的基本组成及引脚功能？
4、车载电脑的构成是什么？
第三章
一. 填空
1．汽车各控制单元需要按一定的方式连接起来才能进行通信，常见的通信结构有 式和 式。
2．在汽车内部单片机采用基于总线传输结构，可以达到 、 、 以及 的目的。
3．在同一线路上同时传输多条信息叫做 ，又叫 ，常见的多路传输技术有 、 、 以及 。
4．汽车网络结构主要包括两大部分，一是 ，二是 。它采用了OSI参考模型的三层，分别是 、 和 。
5. CAN-BUS总线由 、 、 和 部分组成。
6．CAN-BUS数据总线可对数据进行 向传输，两条线分别被称为 和 ，两条线缠绕在一起，所以被称为 线，其目的是为了防止 和 。
7．CAN-BUS总线为 方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息。
8. LIN-BUS总线采用 模式工作， 需总线仲裁机制。
9．通常一个LIN-BUS网络上节点数目小于 个，共有 个标识符。
10．汽车网络中的有线通信介质可为 、 或 。
11. 汽车各控制单元之间利用CAN-BUS总线通信的信息类型有 和 。
12. 通信协议的三要素是 、 、 。
13．LLC子层功能包括 、 、 。
14．MAC子层功能由 中规定的功能模型描述，在此模型中将MAC子层划分为完全独立工作的两个部分，即 和 。
15．CAN-BUS系统中，数据在节点间发送和接收以四种不同类型的帧出现和控制，其中：数据帧将数据由 传至 ；远程帧由 发送，以请求发送具有相同标识符的数据帧； 可由任何节点发出，以检验总线错误；而 用于提供先前和后续数据帧或远

程帧之间的附加延时。
16．一个MAC数据帧由7个不同位域构成。它们是： 、 、 、 、
、 、 和 。
17．CAN-BUS的MAC子层具有下列错误检测功能： 、 、 、15位循环冗余码校验和应答校验。
18．SAE车辆网络委员会将汽车数据传输网划分为 、 、 三级五类及 。
19．不同类型和速率的车载网络，可以通过 取得互联。
20. VAN（车辆局域网），是由标致、雪铁龙、雷诺公司联合开发研制的，它主要应用于 的控制。
21. LAN-BUS常用的拓扑结构有3种： 、 、 。
22. MOST是 的网络标准，通过采用MOST，不仅可以减轻连接各部件的线束的质量、降低噪声，而且可以减轻系统开发技术人员的负担，最终在用户处实现各种设备的集中控制。
23. 蓝牙系统内的数据传输采用无线电波的方式，其频率为2.40GHz～2.48GHz。车载蓝牙系统的数据传输速率可达 ，可同时传送3个语音通道的信号。
二．选择题
1.在汽车网络结构中，车身系统的控制单元可采用（ ）的总线连接。
A．低速 B．中速 C．高速
2．在汽车网络结构中，信息与车载媒体系统的控制单元可采用（ ）的总线连接。
A．低速 B．中速 C．高速
3．在汽车网络中，用（ ）来约定各模块的优先权。
A．数据总线 B．通信协议 C．总线速度
4．汽车网络大多属于（ ）拓扑结构的局域网。
A．总线型 B．星型 C．环型
5．在汽车工业中，为应用软件提供服务由（ ）层实现。
A．物理层 B．数据链路层 C．应用层
6．在汽车网络参考模型中，数据的差错控制由（ ）层实现。
A．物理层 B．数据链路层 C．应用层
7．在汽车网络参考模型中，使用什么样的插头和插座由（ ）层协议规定。
A．物理层 B．数据链路层 C．应用层
8．CAN-BUS的直接通信距离在速率为5kb/s下，最远可达（ ）。
A . 10km B. 20km C. 5km D. 5m
9．在通信距离不超过40m时，CAN-BUS的通信速率最高可达到（ ）。
A. 1000kb/s B. 500kb/s C. 250kb/s D. 100kb/s
10．CAN-BUS的报文采用短帧结构，保证了数据在传输时（ ）。
A．传辅时间长，受干扰概率低，数据出错率低
B．传输时间短，受干扰概率低，数据出错率低
C．传输时间长，受干扰概率高，数据出错率高
D．传输时间短，受干扰概率高，数据出错率低
11．在CAN总线各部分中，能对单片机和CAN收发器传来的数据进行处理的是（ ）。
A．CAN数据传输线 B．CAN数据传输终端电阻 C．CAN控制器
12．在LIN-BUS总线中，仅使用一根（

）V的总线连接。
A.12 B．10 C．5
三．判断题（对的画√，错的画×）
1．在汽车电子控制系统中，单机或双机通信即可满足实际需要。（ ）
2．在主从式多机通信结构中，所有从机通信必须经过主机。（ ）
3．在通常的汽车网络结构中，可采用多条不同速率的总线分别连接不同类型的控制单 元。（ ）
4．多路传输线路比常规线路简单、系统所用导线减少。（ ）
5．在汽车单片机局域网中，数据总线相当于各模块间进行信息传输的“高速公路”。（ ）
6．CAN-BUS到目前为止还没有成为国际标准。（ ）
7．CAN-BUS没有总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息出现冲突时，会出现网络瘫痪情况。（ ）
8．在CAN-BUS数据报文中，把各节点分成不同的优先级。（ ）
9．在CAN-BUS总线的汽车网络中，其上的节点数实际是没有限制的。（ ）
10．在CAN-BUS的报文中，对信息帧没有检错机制。（ ）
11．在CAN-BUS总线中，位速率越高，传输距离越大。（ ）
12. 在CAN-BUS总线中，数据传输终端电阻的作用是防止数据在线端被反射。（ ）
13．CAN-BUS控制器对各控制单元传输的数据不处理，直接传给CAN收发器。（ ）
14. 在双线式总线系统的故障检测中不需要关闭点火开关。（ ）
15．在LIN-BUS总线中，数据总线可采用单线。（ ）
四．问答题
1．简要说明CAN数据总线系统的结构和工作原理。
2．简要说明LIN系统的结构和工作原理。
3．简要说明VAN系统的结构和工作原理。
4．简要说明LAN系统的结构和工作原理。
5．简要说明MOST数据总线系统的结构和工作原理。
6．汽车为什么要使用蓝牙系统？简要说明车载蓝牙系统的结构和工作原理。
7．提供一辆装备网络系统的车辆，让学生通过自学认识其使用了哪些车载网络系统?这些系统是怎么进行工作的？
第四章
一．填空
1. 网关可以对采用不同 及 的数据总线之间实现无差错的数据传输。
2. 使用网关服务器来实现整车的信息共享和网络管理，可以达到 、 、
以及 的目的。
3. 诊断总线用于 和 之间的信息交换，它被用来代替原来的K线或者L线的功能（废气处理控制器除外）。
4. 随着诊断总线的使用，大众集团将逐步淘汰控制器上的K线存储器，而采用CAN总线作为诊断仪器和控制器之间的信息连接线，我们称之为 。
5. 网关有 功能，通过 功能还可识别出不同类型总线相关的故障信息。
二. 问答题：
1. 为什么要使用网关？
2. 说出网关的工作原理。
3. 总线系统出现故障存储在什么控制单元中？

4. 说出网关的分类。
第五章
一．填空
1. 大众汽车的CAN-BUS总线系统设定为 、 、 、 、 这
驱动系统、舒适系统、信息系统、仪表系统、诊断系统。
2. 车载网络系统的故障状态有三种 、 、 。
3. 车载网络系统的故障类型有 、 、 。
4. 车载网络基本上都是由控制单元、数据链接接头（诊断头）和数据总线线路组成。 车载网络的修理，实际上只能够进行 、 、 处理。
5. 只有通过自诊断接口，借助自诊断仪器内的 ，才可激活CAN总线的自诊断程序，来完成自诊断功能。
6.所有的控制单元在网关上必须 ，才能够进行正常的通讯。
二. 问答题：
1. 车载网络系统的故障现象有那些？
2. CAN-BUS的导线如何维修？
【习题答案】
第1章
一．填空
1. 星形、总线型、环形和树形网络。
2. 动力传动系统、车身系统、安全系统、信息系统。
3. 语法、语义、定时规则。
4. 网关。
5. 物理、电气、逻辑和过程。
6. 电动门窗、座椅调节、灯光照明等控制。
7. 电子车辆信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系统。
8. 与安全性相关的实时系统。
9. 主要面向多媒体、导航系统等。
10. 车辆被动安全性领域。
11. 物理层、数据链路层和应用层。
二．问答题
1. 答：1）随着汽车电子技术的不断发展，车辆上电控系统的数量不断增多，而且功能也越来越复杂。如果仍采用常规的布线方式，即每一个电脑都需要与多个传感器、执行器之间发生通信，将导致汽车上电线数目急剧增加。电控系统的增加虽然提高了轿车的动力性、经济性和舒适性，但随之增加的复杂电路也降低了汽车的可靠性，增加了维修的难度。
2). 为了提高汽车综合控制的准确性，控制系统也迫切需要输入、输出信号/数据共享。当电控模块共享输入信息时，就能对汽车进行更为复杂的控制。
3). 车载网络系统的出现同时也提高了汽车综合控制的准确性，当电控单元共享输入信息时，就能对汽车进行更为复杂的控制。
2. 答：典型的汽车车载网络系统的结构有ABS模块、动力系统控制模块(PCM)、电子自动温度控制(EATC)、集成控制板(ICP)、虚像组合仪表、照明控制模块(LCM)、驾驶员座椅模块(DSM)、驾驶员车门模块(DDM)、移动电话模块、汽车动态模块。
3. 答：车载网络系统在汽车上的应用非常多，按照应用系统加以划分的话，车用网络大致可以分为4个系统：动力传动系统、车身系统、安全系统、信息系统。

4. 答：1).CAN-BUS（控制局域网），是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电控装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。
2).数据总线是模块间运行数据的通道，数据总线可以实现在一条数据线上传递的信号可以被多个系统（控制单元）共享，从而最大限度地提高系统整体效率，充分利用有限的资源。如果系统可以发送和接收数据，则这样的数据总线就称之为双向数据总线。
3).多路传输用SWS表示，是指在同一通道或线路上同时传输多条信息，事实上，数据信息是依次传输的，但速度非常快，似乎就是同时传输的。
5. 答：通信协议是指通信双方控制信息交换规则的标准、约定的集合，即指数据在总线上的传输规则。
答：通信协议是指通信双方控制信息交换规则的标准、约定的集合，即指数据在总线上的传输规则。
车载网络协议标准有：A类，低速、<10k bit/s、应用于只需传输少量数据的场合，如控制行李箱开启和关闭。B类中速，10～125 Kbit/s、应用于一般的信息传输场合，例如仪表。C类高速，125K～l Mbit/s、应用于更严格的实时控制场合及多媒体控制。D类高速，高速，>1Mbit/s 、应用于更严格的实时控制场合及多媒体控制。E类高速，>5Mbit/s、应用于车辆被动安全性领域，例如乘员的安全系统。
6. 答：(1)在汽车中应用迅速普及。
(2)高速、实时、容错的网络控制技术。
(3)多媒体、高带宽的网络。
(4)丰富的软件设计。
(5)统一网络协议。
第2章
一．填空题
1. 汽车电子控制装置，车载汽车电子装置
2. 电源、微处理器/控制器，数/模、模/数转换单元，通信单元，一些输入/输出 接口
3. 设备驱动、嵌入式操作系统、应用程序
4. 单片微型计算机，体积小、重量轻、抗干扰能力强、价格低廉、抗干扰性高、灵活性好。
5. 中央处理器（CPU），输入、输出、显示、控制等外围电路和软件，一种或多种。
6. 数据流动、数据格式、串行、并行、串行。
7. 随机存取存储器、RAM、只读存储器、ROM。
二．选择题
1. D 2. B 3. A
三．问答题
1. 答：汽车电子系统是用传感器、微控制器、执行器、及其他零部件组成的电控系统。汽车电子系统的核心是嵌入式系统。面向被控对象、嵌入到实际应用的系统中、实现嵌入式应用的计算机系统被称为嵌入式计算机系统，简称为嵌入式系统。作为嵌入式系统在汽车上的具体体现，整个汽车电子系统是以ECU为单元，在车载网络技术的连通下构成一个

协同控制车辆运行的车载电子控制系统。嵌入式系统的硬件主要包括嵌入式处理器、电源系统、A/D和D/A转换、通信模块等。
2. 答：汽车嵌入式系统的微处理器发展可以分为以下三个阶段。
第一阶段：单片机系统。以4位和8位微处理器为核心，将CPU和外围电路集成到一个芯片上。硬件结构和功能相对单一、不需要嵌入式操作系统。这种底层的汽车SCM系统主要用于那些相对简单、数据处理量小和实时性要求不高的控制场合，如雨刷、车灯系统以及电动门窗、门锁等。
第二阶段：微控制器系统。以高档的8位和16位处理器为核心，集成了较多外部接口功能单元，软件结构比较复杂，程序数据量有明显增加。第二阶段汽车嵌入式系统能够完成简单的实时任务，目前在汽车电控系统中得到了最广泛的应用，如制动防抱死系统系统、智能安全气囊、主动悬架、自动变速箱控制以及发动机管理系统等。
第三阶段：片上系统系统。以性能极高的32位甚至64位嵌入式处理器为核心，在嵌入式操作系统的支持下具有实时多任务处理能力，同时与网络的耦合更为紧密。它满足了现代汽车电控系统功能不断扩展、逻辑渐趋复杂、子系统间通信频率不断提高的要求，代表着汽车电子技术的发展趋势。汽车嵌入式SOC系统主要应用在混合动力总成、底盘综合控制、汽车定位导航、车辆状态记录与监控等领域。
3. 答：单片机，又称微控制器或嵌入式计算机，是指集成在一个芯片上的微型计算机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、基本输入/输出( I/O)接口电路、定时器/计数器等部件制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，从而实现微型计算机的基本功能。
MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，它包括(1)电源及时钟引脚（4个），(2)控制线引脚（4个），(3)并行I/O引脚（32个，分成4个8位口）。具体功能参考教材。
4. 答：ECU俗称汽车电脑。汽车电脑作为控制系统的核心，按照预定程序和数据自动地对各种传感器和开关的输入信号进行运算、分析、判断、处理，并根据信号处理的结果输出信号指令，控制执行器工作。它由输入信号处理电路、输出信号电路和微机系统构成。
第3章
一．填空题
1. 主从、总线传输
2. 信息共享、减少布线、降低成本、提高可靠性。
3．多路传输、分时多路传输、分时多路复用、频分复用、码分复用、波分复用。
4. 通信部分、网络管理部分、物理层、数据链路层、应用层。
5. 控制器、收发器、数据传输终端、两

条数据传输线。
6. 双向、CAN-high、CAN-low、外界电磁波的干扰、向外辐射。
7. 多主
8. 单总结/多从机、不
9. 16、64
10. 双绞线、同轴电缆、光纤
11. 信息类、命令类。
12. 语法、语义、定时规则。
13. 接收滤波、超载通知、恢复管理。
14. IEEE802.3、发送部分、接收部分。
15. 发送器、接收器、节点、出错帧、超载帧。
16. 开始域（帧起始）、仲裁域、控制域、数据域、安全域、应答域、结束域。
17. 检测、填充规则校验、帧校验。
18. 低速、中速、高速、ABCDE。
19. 网关
20. 车身电器设备
21. 星形、环形、总线型/树形。
22. 媒体信息传送
23. 1Mbit/s
二．选择题
1. A 2. A 3. B 4. A 5.C 6.B 7.A 8.A 9.A
10.B 11.C 12.A
三．判断题
1. × 2. √ 3. √ 4. √ 5. √ 6. √ 7. √ 8. √
9. × 10. × 11.× 12.√ 13.× 14.× 15.√
第4章
一．填空题
1. 协议、速度 2. 信息共享、减少布线、降低成本、提高总体可靠性。
3. 诊断仪器、相应控制单元 4. 虚拟K线 5. 故障信息存储、自诊断
二．问答题
1. 答：由于总线功能日益强大，需要大量的数据信息在不同速度的数据总线之间进行传输。而且他们传输速度是不一样的，不能直接进行信息的传递，就像不同车的速度是不一样的。例如动力总线传输速度是500Kbit/s，而车身总线传输速度是100Kbit/s。多各控制单元组成的网络使用不同传输速度总线，不能相互进行通信。为了使采用不同协议及速度的数据总线之间实现无差错的数据传输，必须要用一种具有特殊功能的计算机，这种计算机就叫做网关。
2. 答：网关是将不同传输速度的总线连接在一起，使他们相互之间进行传递数据信息，还要将不同类型的总线系统连接起来。不同速度的总线发送的信息数据先到达网关处。各信息数据的传输速度、数据量和优先级信息都在网关中进行过滤，必要时将信息暂时存储起来。网关根据网关的规定和转换表的规定为相关总线系统转换信息数据。按照信息的优先权进行信息的转换，将优先级数据信息优先发送到相关的控制单元，信息到达其目标地址。不是优先级的信息将保存在网关存储器内，稍后再发送保留的信息。
3. 答：总线系统在工作时会将有关数据信息保存在网关存储器内。如果总线系统出现故障，故障信息就会存入相应的控制单元故障存储器内和网关内。要对总线系统进行检测时，使用检测仪使可在网关中读出总线系统的信息。

网关有存储功能，通过自诊断功能还可识别出不同类型总线相关的故障信息。用诊断仪读出总线故障记录后，既可按这些信息准确地查寻故障。
4. 答：对于网关来说，它可以是一个单独的硬件控制器，而独立的网关（诊断接口同时使用K线和CAN总线诊断），也可以“寄生”在某个控制器（如组合仪表）内。因此有组合仪表网关和单独的网关。
第5章
一．填空
1. 5个局域网 2. 错误激活状态、错误认可状态、总线关闭状态。
3. 汽车电源系统引起的故障、链路故障 、节点故障
4. 线路修理、接头修理、控制单元更换或修理。
5. 登陆程序 6. 注册
二．问答题
1. 答：当CAN总线的车辆在出现总线系统故障时，一般表现出来的故障现象会非常离奇，有时车辆上的系统会“群死群伤”、有时从多系统会“瘫痪”。
故障现象有下列三种：
(1). 整个网络失效或多个控制单位不工作或工作不正常。
(2). 不同系统、不同地方同时表现出不同的多个故障现象，且故障现象之间没有任何关联。
(3). 个别控制单元无法与诊断仪通信。
2. 答：为了确定故障，需要从线连接点上分开一个控制单元。为了不破坏线连接点，则需要断开通向该控制单元的CAN总线。在维修CAN总线时，要求断开线点距离插接器至少100mm，两个维修点之间至少间隔100mm，维修点的非缠绞长度不得超过50 mm。