第三節(jié) 車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議

一、通信協(xié)議概述

1．通信協(xié)議

通信協(xié)議是指通信雙方控制信息交換規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)、約定的集合，即指數(shù)據(jù)在總線(xiàn)上的傳輸規(guī)則。簡(jiǎn)單地說(shuō)，兩個(gè)實(shí)體要想成功地通信，它們必須“說(shuō)同樣的語(yǔ)言”，并按既定控制法則來(lái)保證相互的配合。在汽車(chē)上，要實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)各電控單元之間的通信，必須制定規(guī)則，即通信的方法、時(shí)間和內(nèi)容，以保證通信雙方能相互配合，就好像現(xiàn)實(shí)生活中的交通規(guī)則一樣，總統(tǒng)乘坐的車(chē)具有絕對(duì)的優(yōu)先通行權(quán)，其他具有優(yōu)先權(quán)的依次是政府要員的公車(chē)、警車(chē)、消防車(chē)、救護(hù)車(chē)等。但只能在執(zhí)行公務(wù)時(shí)才能有優(yōu)先權(quán)，駕車(chē)旅游、執(zhí)行公務(wù)完畢時(shí)就無(wú)優(yōu)先權(quán)可言。數(shù)據(jù)總線(xiàn)的通信協(xié)議并不是個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，但可舉例簡(jiǎn)單說(shuō)明。例如，當(dāng)電控單元A檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)已接近過(guò)熱時(shí)，相對(duì)于其他不太重要的信息（如電控單元B發(fā)送的最新的大氣壓力變化數(shù)據(jù)）有優(yōu)先權(quán)。通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)蘊(yùn)涵喚醒訪(fǎng)問(wèn)和握手。喚醒訪(fǎng)問(wèn)就是一個(gè)給電控單元的信號(hào)（這個(gè)電控單元為了節(jié)電而處于休眠狀態(tài)），信號(hào)使之進(jìn)入工作狀態(tài)。握手就是電控單元間的相互確認(rèn)、兼容，并處在工作狀態(tài)。

2．通信協(xié)議的內(nèi)容

1）在一個(gè)簡(jiǎn)單的通信協(xié)議中，模塊不分主從，根據(jù)規(guī)定的優(yōu)先規(guī)則，模塊間相互傳遞信息，并且都知道該接收什么信息。

2）一個(gè)模塊是主模塊，其他則為從屬模塊，根據(jù)優(yōu)先規(guī)則，主模塊決定哪個(gè)從屬模塊發(fā)信息以及何時(shí)發(fā)送信息。

3）所有的模塊都像旋轉(zhuǎn)木馬上的騎馬人，一個(gè)上面有“免費(fèi)券”掛環(huán)的轉(zhuǎn)圈繞著他們旋轉(zhuǎn)。當(dāng)一個(gè)模塊有了有用的信息，它便抓住掛環(huán)掛上這條信息，任何一個(gè)需要這條信息的模塊都可以從掛環(huán)上取下這條信息。

4）通信協(xié)議中有個(gè)仲裁系統(tǒng)，通常這個(gè)系統(tǒng)按照每條信息的數(shù)字拼法為各數(shù)據(jù)傳輸設(shè)定優(yōu)先規(guī)則。例如，以1結(jié)尾的數(shù)字信息要比以0結(jié)尾的有優(yōu)先權(quán)。

二、總線(xiàn)與接口

1．總線(xiàn)

總線(xiàn)技術(shù)最早應(yīng)用在計(jì)算機(jī)內(nèi)部。電信號(hào)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組件、微處理器、存儲(chǔ)器與輸入輸出器件之間以并行方式傳輸，為此目的而使用的線(xiàn)路稱(chēng)為總線(xiàn)（bus）。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部總線(xiàn)分為地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)和控制總線(xiàn)3種。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的總線(xiàn)線(xiàn)路示意圖如圖1-26所示。車(chē)用計(jì)算機(jī)（電子控制單元）電路板如圖1-27所示。

信息并行傳輸需要帶寬較大的線(xiàn)路系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸速率（速度）較高。信息通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外的串行總線(xiàn)線(xiàn)路傳輸，即在控制單元之間傳輸。

2．接口

接口（圖1-28）負(fù)責(zé)建立計(jì)算機(jī)與周?chē)h(huán)境（其他設(shè)備）之間的連接。為了通過(guò)接口正確傳輸數(shù)據(jù)，所有設(shè)備必須使用相同的硬件和軟件。如果無(wú)法滿(mǎn)足這些前提條件，則由一個(gè)網(wǎng)關(guān)（控制單元）來(lái)完成協(xié)調(diào)工作。

通過(guò)接口連接不同設(shè)備時(shí)有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接和多點(diǎn)連接兩種連接方式。

（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接僅適用于在一條傳輸路徑上連接兩個(gè)設(shè)備。圖1-29所示為兩個(gè)控制單元通過(guò)總線(xiàn)相互連接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式。

（2）多點(diǎn)連接 采用多點(diǎn)連接（圖1-30）方式時(shí)，可在同一傳輸路徑上連接兩個(gè)以上的設(shè)備。為此，必須為各設(shè)備分配明確的代碼（地址），以便設(shè)備能夠有針對(duì)性地作出響應(yīng)。

如果將傳輸路徑的控制功能主要分配給其中一個(gè)設(shè)備，則該設(shè)備就變?yōu)橹骺乜刂茊卧渌O(shè)備僅具有副控功能，因而，具有副控功能的這些設(shè)備也稱(chēng)從屬控制單元。

三、協(xié)議要素及其功能

1．協(xié)議的三要素

協(xié)議的三要素見(jiàn)表1-4。

2．協(xié)議的功能

協(xié)議的功能是控制并指導(dǎo)兩個(gè)對(duì)話(huà)實(shí)體的對(duì)話(huà)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)對(duì)話(huà)過(guò)程中出現(xiàn)的差錯(cuò)并確定處理策略。具體來(lái)說(shuō)，每個(gè)協(xié)議都是具有針對(duì)性的，用于特定的目的，所以各協(xié)議的功能是不一樣的；但是還有一些公共的功能是大多數(shù)協(xié)議都具有的。協(xié)議的功能見(jiàn)表1-5。

四、協(xié)議的類(lèi)型

協(xié)議可根據(jù)其不同特性進(jìn)行分類(lèi)，可分為直接型/間接型、單體型/結(jié)構(gòu)化型、對(duì)稱(chēng)型/不對(duì)稱(chēng)型、標(biāo)準(zhǔn)型/非標(biāo)準(zhǔn)型等協(xié)議的不同類(lèi)型見(jiàn)表1-6。