第一章 車載網絡系統必知常識

1-1 什么是車載網絡系統

車載網絡系統是指汽車上多個電控系統的控制單元之間相互連接、協調工作并共享信息 構成的汽車車載計算機網絡系統。控制單元（Electronic Control Unit，ECU）一般是汽車內部系統控制模塊的代名詞。ECU的主要部分是微機，而核心部件是CPU。ECU將輸入信號轉化為數字形式，根據存儲的參考數據進行對比加工，計算出輸出值，輸出信號再經功率放大去控制若干個調節伺服元件，如繼電器和開關等。因此，ECU實際上是一個“電子控制單元”，它由輸入電路、微機和輸出電路三部分組成。控制單元（ECU）是電控系統的核心。

傳統汽車通常采用導線將控制單元及負載設備連接起來，即采用點對點通信方式。隨著汽車電子技術的不斷發展，車輛上的電控系統越來越多，功能也越來越復雜，采用了很多控制單元。例如，動力系統方面有發動機電控系統、自動變速器電控系統、ABS制動防抱死電控系統、牽引控制系統等；車身系統方面有車門電控系統、座椅電控系統、車燈電控系統、安全氣囊電控系統、空調電控系統等；娛樂及媒體系統方面有收音機電控系統、車載電話電控系統、導航電控系統、CD播放電控系統、電視電控系統等。

每一個控制單元都需要和多個傳感器、執行器之間進行信息傳遞，而每一個輸入、輸出信號又可能與多個控制單元之間發生通信。如果每個電控系統都獨立配置一整套相應的傳感器和執行器，勢必造成導線的大量增加，從而使得在有限的汽車空間內布線越來越困難，限制了功能的擴展，也增加了汽車維修人員進行故障診斷和維修的難度。此外，汽車綜合控制的準確性也要求輸入、輸出信號和數據能做到共享，只有這樣才能對汽車實現更為復雜的控制。

因此，汽車上的控制單元并不是僅僅與負載設備簡單地連接，更多的是與外圍設備及其他控制單元進行信息交流，并經過復雜的控制運算，發出控制指令，簡單的導線連接無法做到這一點。另外，不同的控制單元常常會同時用到相同的傳感器信號，簡單的導線連接勢必造成傳感器或導線的浪費和電路的復雜化，而導線本身是汽車電子系統中成本較高的部件。據統計，導線質量在汽車上可占整車質量的4%，導線質量每增加50kg，油耗會增加0.2L／100km。

車載網絡系統的構建能從根本上解決上述問題。我們經常說到的計算機網絡，簡單來說，就是分布在不同地點、具有獨立功能的多個計算機系統通過通信設備和線路連接起來，在軟件和協議管理下進行信息交換，實現資源共享和協同工作。將其引申到車載網絡，則是指分布在車輛上不同位置、各自獨立的多個電控系統，通過數據總線和網關服務器連接在一起，通過規定的通信協議實現信息共享、共同工作和復雜功能。

圖1-1就是一個典型的車載網絡系統，它將上述汽車上的各個電控系統的控制單元用數據總線（等同于網線）統統連接成了一個網絡，從而實現信息共享、減少布線、降低成本以及提高總體可靠性的目的。目前，世界上所有汽車制造商無一例外地在車載網絡系統的研發和應用上投入大量人力和物力。同時，用戶也從中獲得了實際利益，這直接體現在汽車性價比的提高上。

圖1-1 典型車載網絡系統