課題任務一認知汽車總線與車載網絡技術課時1課型新課學科智能網聯汽車教師學習目標知識目標1.能說出汽車總線的作用。2.能闡述汽車總線的類型。3.能描述CAN總線的構成、工作原理、仲裁機構和特點。4.能描述LIN總線的結構、工作原理和特點。5.能描述MOST總線的結構、工作原理、類型和特點。6.能說明車載以太網的相關技術和發展應用素質目標1.引導學生理解團隊合作、溝通協作以及個體責任與使命擔當的重要性。2.培養學生樹立集體主義觀念。教學重點1.能描述CAN總線的構成、工作原理、仲裁機構和特點。2.能描述LIN總線的結構、工作原理和特點。3.能描述MOST總線的結構、工作原理、類型和特點。教學難點1.能描述CAN總線的構成、工作原理、仲裁機構和特點。2.能描述LIN總線的結構、工作原理和特點。3.能描述MOST總線的結構、工作原理、類型和特點。教學方法講授法教學資源教學視頻、PPT教學過程教學環節教學內容一、導入隨著汽車電動化、智能化、網聯化的發展，汽車上的傳感器越來越多，達到成百上千個，而且汽車上的傳感器和道路基礎設施上的傳感器也要互聯互通，這樣智能網聯汽車就會變成一個龐大的網絡系統觀看視頻，初步了解車輛導航系統。播放視頻：智能網聯汽車網絡架構二、教學過程同學們，通過視頻，我們初步了解了智能網聯汽車網絡架構，車聯網是實現自動駕駛技術的一種重要途徑，其核心在于車路協同技術。智慧的車感知路、人、物等周圍環境的技術路線能夠彌補當前自動駕駛汽車在信息感知、分析決策上的不足，盡快實現車輛的智能化自動化運營。汽車中的電子部件越來越多，大量的電子單元都要進行信息交互，傳統的點對點通信已經不能滿足需求，因此必須要采用先進的總線技術。車用總線就是車載網絡中底層的車用設備或車用儀表互聯的通信網絡其應用。那么，目前汽車總線類型有哪些？提問1：汽車總線類型有哪些？明確1：提問2：導航系統的要求有哪些？明確2：目前主流的車用總線有：CAN總線、LIN總線、FlexRay總線和MOST總線。下面我們來看一則視頻。觀看視頻：CAN總線系統1.CAN總線CAN是ControllerAreaNetwork的縮寫，是串行通信協議。CAN總線也叫車內局域網，它是一個有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網絡。以某種形式連接各種控制單元，形成一個完整的系統。⑴CAN總線系統的總體構成CAN總線系統的總體構成主要由若干個節點（電控單元）、兩條數據傳輸線（CAN-H和CAN-L）及終端電阻組成。CAN數據傳輸線是雙向串行總線，大都采用具有較強抗干擾能力的雙絞線，分為CAN-H線和CAN-L線，兩線纏繞絞合在一起，其絞距為20mm，橫截面積為0.35mm2或0.5mm2并且CAN帶有終端電阻（120Ω），終端電阻的作用是防止信號在傳輸線終端產生反射波，而使正常傳輸的數據受到干擾。⑵CAN總線的硬件結構和網絡通信原理CAN節點主要由微控制器、CAN控制器、CAN收發器組成。CAN收發器對CAN-H和CAN-L兩根線的電壓做差分運算后生成差分電壓信號，然后采用“負邏輯”將差分電壓信號轉換為數字信號。⑶CAN總線的仲裁機制數據鏈路層和物理層的協議分別由CAN控制器和CAN收發器硬件自動完成，因此在CAN總線應用系統設計時，主要任務是對其應用層程序進行設計。⑷CAN總線特點①數據通信沒有主從之分，任意一個節點可以向任何其他（一個或多個）節點發起數據通信，靠各個節點信息優先級先后順序來決定通信次序；②多個節點同時發起通信時，優先級低的避讓優先級高的，不會對通信線路造成擁塞；③通信距離最遠可達10km（速率低于5Kbps），速率可達到1Mbps（通信距離小于40m）；④CAN總線傳輸介質可以是雙絞線，同軸電纜，實行差分控制，CAN和HCALL之間始終相差2V左右的電壓。⑤CAN總線適用于大數據量短距離通信或者長距離小數據量，實時性要求比較高，多主多從或者各個節點平等的現場中使用。觀看視頻：LIN線系統2.LIN總線LIN(LocalInterconnectNetwork)是一種低成本的串行通訊網絡，用于實現汽車中的分布式電子系統控制。⑴LIN總線系統的總體構成LIN總線包含一個宿主節點和一個或多個從屬節點，所有節點都包含一個被分解為發送和接收任務的從屬通訊任務，而宿主節點還包含一個附加的宿主發送任務，在實時LIN總線中，通訊總是由宿主任務發起。⑵LIN總線的硬件結構和網絡通信原理LIN總線上的所有通訊都由主機節點中的主機任務發起，主機任務根據進度表來確定當前的通訊內容，發送相應的幀頭，并為報文幀分配幀通道，總線上的從機節點接收幀頭之后，通過解讀標識符來確定自己是否應該對當前通訊做出響應、做出何種響應。在總線上實行“線與”，“0”為顯性電平、“1”為隱性電平，當總線有至少一個節點發送顯性電平時，總線呈現顯性電平；所有節點均發送隱性電平或者不發送信息時，總線呈隱性電平，即顯性電平起著主導作用。⑶LIN總線特點①低成本：基于通用UART接口幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件；極少的信號線即可實現國際標準ISO9141規定。②傳輸速率高，傳輸速率最高可達20Kbit/s。③單主控器/多從設備模式無需仲裁機制；④從節點不需晶振或陶瓷震蕩器就能實現自同步，節省了從設備的硬件成本；⑤保證信號傳輸的延遲時間；⑥不需要改變LIN從節點的硬件和軟件就可以在網絡上增加節點；⑦通常一個LIN網絡上節點數目小于12個共有64個標志符；3.MOST總線MOST總線是MediaOrientedSystemsTransport的縮寫，是用于多媒體數據傳送的網絡系統。MOST是一種專門針對車內使用而開發的、服務于多媒體應用的數據總線技術。MOST表示“多媒體傳輸系統”。⑴MOST總線總體結構MOST總線可以不需要額外的主控計算機系統，結構靈活、性能可靠和易于擴展，采用光纖POF（PlasticOpticalFiber）作為物理層的傳輸介質，支持“即插即用”方式、在網絡上可以隨時添加和去除設備，具有方便簡潔的應用系統界面。⑵MOST總線的網絡拓撲結構MOST總線系統的故障診斷借助于數據總線的診斷接口和診斷CAN進行。在MOST總線中，各個終端設備（節點、控制單元）之間通過一個數據只沿一個方向傳輸的環形總線連接，音頻、視頻信息在環形總線上循環，并由每個節點（控制單元）讀取和轉發。各個控制單元之間通過光導纖維相互連接而形成一個封閉環路，因此每個控制單元擁有兩根光導纖維，一根光導纖維用于發射器，一根光導纖維用于接收器。⑶MOST總線的數據類型⑷MOST總線的工作原理⑸MOST總線的特點①傳輸速率高②抗電磁干擾能力強③重量輕，占用空間小，成本低。提問3：車載網絡現狀？明確3：車載以太網具有高帶寬、低延遲、低成本的特性，在新一代整車架構中將替代CAN總線成為優選網絡架構。1.車載以太網的相關技術汽車智能化、網聯化甚至自動駕駛時代已經到來，ADAS技術的不斷創新，高質量汽車娛樂音頻和視頻的應用，以及OTA遠程升級、V2X、大數據、云計算等技術的