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汽车总线按位置划分内部总线:微机内部各外围芯片与处理器之间的 总线,用于芯片一级的互连; 系统总线:是微机中各插件板与系统板之间的总 线,用来连接微机各功能部件而构成一个完整微 机系统的; 外部总线:是微机和外部设备之间的总线,微机 作为一种设备,通过该总线和其他设备进行信息 与数据交换,它用于设备一级的互连1车载网络系统概述o汽车网络拓扑结构 n总线型网络 n星型网络 n环型网络 n混合型网络2汽车总线工作原理o 总线的工作原理当总线空闲(其他器件连 接在总线上)且一个器件要与目的器件通 信时,发起通信的器件驱动总线,发出地 址和数据。其他连接在总线上的器件如果 收到与自己相符的地址信息后,即接收总 线上的数据。发送器件完成通信,将总线 让出。3典型的汽车总线网络低端控制系统:包括仅需要简单串行通信的ECU、智能传 感器、执行器等,这是LIN总线最适合的领域。 底盘及车身控制系统:包括传统的车身控制和动力传动控 制,电喷ECU控制系统、ABS、自动变速箱等。这是CAN的 特长。 高安全线控系统(X-By-Wire):包括安全性要求很高的刹 车和转向系统,通讯要求高容错性、高可靠性和高实时 性。主要协议有TTCAN、FLexRay、TTP等。线控汽车没有 传统的机械或液压系统作为备份,这不但要对传统节点做 创新性的ECU替代,而且传统的CAN总线也不再适用。 信息娱乐系统:要求有高速率和高带宽,如媒体播放器、 导航系统等信息娱乐设备之间的互连需要更高速通信协 议。目前主流协议有MOST (Media Oriented System Transport )、D2B和IDB-1394等。 4车载总线CAN总线 网络拓扑结构:采用总线型拓扑结构 特点:多主站依据优先权进行总线访问; 无破坏性的基于优先权的仲裁; 借助接收滤波的多帧传送; 远程数据请求; 配置灵活性; 全系统数据相容性; 错误检测和出错信令; 发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重新 发送; 暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱 离。 5LIN总线 网络拓扑结构:采用主从结构,即一个主机多个从机设备的硬件成本低:基于普通UART(通用异步收发 器) SCI(串行通信接口)接口的低成本硬件, 几乎所有的微控制器都具备LIN必须的硬件; 保证信号传输的延迟时间; 低成本的单线设备; 传输速率可达20Kbs,传输距离40m; 不需改变LIN从节点的硬件和软件就可以在网络上增 加节点 6FlexRay 网络拓扑结构:双通道总线型结构、双通道星型结构 总线、星型混合拓扑结构 FlexRay是基于时间触发、高速率的通信协议; FlexRay总线支持两个通信信道A和B。每个通信信道的速度可以 达到10Mbps。这两个信道主要是用于冗余和故障容错的信息 传输,但在对容错功能要求不高仅对速率有要求的系统中, 两个信道可用于传输不同的信息,从而通信速率就可以达到 20Mbps。带宽可调,通过对通信控制器的配制,可在10Mbps、8Mbps 、5MMbps及25Mbps的速率下工作,提高了带宽的灵活 性,适用更多的应用场合;可以通过冗余和非冗余通信构建多种拓扑结构:总线型、星形 和混合型等。通信方式可采用时间触发和事件触发相结合的方式;支持光物理层和电物理层。7MOST多媒体网络采用多种拓扑结构,包括星形和环形或菊花链 。特点MOST利用一根光纤,最多可以同时传送15个频 道的CD质量的非压缩音频数据。在一个局域网 上,最多可以连接64个节点(装置)。n 抗干扰性强 n 高速 n 低成本 n 即插即用 n 能够适应多种数据8LIN总线用在车身系统中LIN是一种低成本的串行通讯网络用于实现汽车中的分布 式电子系统控制。LIN 的目标是为现有汽车网络(例如 CAN 总线)提供辅助功能,因此LIN总线是一种辅助的总 线网络。在不需要CAN 总线的带宽和多功能的场合比如智 能传感器和制动装置之间的通讯使用LIN 总线可大大节省 成本。LIN 总线应用在汽车中的联合装配单元,如门、方 向盘、座椅、空调、照明灯、湿度传感器、交流发电机 等。对于这些成本比较敏感的单元,LIN 可以使那些机械 元件如智能传感器、制动器或光敏器件得到较广泛的使 用。这些元件可以很容易的连接到汽车网络中并得到十分 方便的维护和服务。在LIN 实现的系统中,通常将模拟信 号量用数字信号量所替换,这将使总线性能优化。9车载通讯系统(Telematics ) Telematics是以无线语音、数字通信和人造卫星的 GPS系统为基础,通过汽车交换信息的技术。通过定位 系统和无线通信网,向驾驶员和乘客提供交通信息、应 付紧急情况的对策、远距离车辆诊断和互联网(金融交 易、新闻、电子邮件等)服务。 o Telematics特点在于大部分的应用系统位于网路上 如通讯网路、卫星与广播等,而非汽车内。驾驶者可 运用无线传输的方式,连结网路传输与接收资讯与服 务,以及下载应用系统或更新软体等,所耗的成本较 低,主要功能仍以行车安全与车辆保全为主。10网络化汽车的优点o采用网络式结构,只需一根通信电缆连接, 减少了线束连接,减轻车体质量; o无须配电柜,部件数量减少,可靠性能提高 ; o可实现实时诊断、测试和报警,实现集中显 示、历史查询和自诊断等功能,使汽车具有准 黑匣子功能; o电气信号传递性质发生了变化,由功率型转 变为“逻辑”型; o系统的扩展性强等。11三大移动终端开发系统o 特点:1.Android是一种以Linux为基础的开放源代码操作系统, 主要使用于便携设备。系统开放,甚至源代码是开放的;资源多 ,由于普及率高,开发者多,应用资源也多;创新多,各 Google、手机厂家和Rom开发者都不断推出新的UI,引入很多 创新功能;界面友好,操作体验不错 o 2.Windows Phone是微软发布的一款手机操作系统,它将微软 旗下的Xbox Live游戏、Zune音乐与独特的视频体验整合至手 机中,Windows Phone具有桌面定制、图标拖拽、滑动控制等 一系列前卫的操作体验。 o 3.苹果iOS是由苹果公司开发的手持设备操作系统,系统专用于 iphone手机,手机界面一致,可以统一进行升级和更新;系统 优化好,效率高,运行流畅,操作体验好,对硬件的要求相对低 一些;安全性高12Can总线存在的问题o (1) 某参数从全局来看实时性较低,一开始分配到的优 先权就不高。 o(2) 就算分配给这个参数的优先权最高,但节点着手发 送它的时候,却发现前一个非实时性数据还没有传完, 于是必须等到下一次总线空闲时才能通信,实际上这个 参数还是被搁置了起来。 o(3) CAN是多主总线,每个节点都能自主建立通信。节 点较多的CAN一旦用于实时控制,目前只能以事件触发 方式工作的CAN控制器,根本无法应付“暴风骤雨”式的 中断请求。 o(4)汽车内联网所涉及的节点种类繁多、通信任务繁 忙。以现阶段CAN控制器的处理能力,需要大容量的存 储器来缓存和保留信息。13移动通信系统的分类o按工作方式分类-单工双工(TDD,FDD) 半双工 o按多址方式分类-FDMA,TDMA,CDMA,SDMA o按信号形式分类-模拟网和数字网 o按覆盖范围分类-城域网,局域网和个域网 o按业务类型分类-电话网、数据网、综合业务网、 多媒体 o按服务特性分类-专用网,公用网 o按使用环境分类-陆地通信、海上通信、空中通信 o按使用对象分类-民用系统、军用系统14信号与系统信号是消息的表现形式和传输载体,消息 是信号的具体内容: (1)杀敌时的鼓声就是一个信号,他要传达的信息 是冲锋陷阵、奋勇杀敌。 (2)仗打得差不多的时候的锣声也是一个信号,传 达的信息是鸣金收兵,咱不打了。 (3)灯塔上的灯光是信号,它要传达的信息可能是 此处有暗礁,请绕行!15移动通信与无线通信o区别于联系 o 1.移动通信是点与点通信,移动通信是基于通 信网的通信 o 2.无线通信一般是单工,移动通信一般是双工 通信 o 3.无线通讯信息是开放的,移动通讯信息是定 向的 o 4.无线通信频率利用率低,移动通信频率利用 率高16慢衰与快衰o快衰落消耗主要是反映小范围移动的接收 电平平均值的起伏变化趋势。快衰引起的 电平起伏变化服从瑞利分布、莱斯分布和 纳卡伽米分布,它的起伏变化速率比慢衰 落要快,所以称为快衰。 o(1)时间选择性衰落 o(2)空间选择性衰落 o(3)频率选择性衰落17慢衰落(又称阴影衰落)o它是由于在电波传输路径上受到建筑物或山丘等的 阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗。它反映了中 等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生 的损耗,一般遵从对数正态分布。 o慢衰落产生的原因: o(1)路径损耗,这是慢衰落的主要原因。 o(2)障碍物阻挡电磁波产生的阴影区,因此慢衰 落也被称为阴影衰落。 o(3)天气变化、障碍物和移动台的相对速度、电 磁波的工作频率等有关。 18移动通信信道的三大损耗路径损耗俗称路损 慢衰落损耗俗称慢衰 快衰落损耗俗称快衰1920信道衰落o移动信道三大效应形成三大衰落: n 阴影效应:建筑物或地形起伏等的阻挡,使接收信号 幅度降低 n 多径效应:经过直射、散射、反射等多种传播路径的 信号在接收端进行叠加,造成多径衰落 n 多谱勒效应:频率偏移或收发信机的随机移动性造成 的谱扩展 o抗衰落三大措施: n 分集 n 均衡 n 信道编码软容量与软切换o软容量:蜂窝系统的全部用户共享一个无线信道 ,用户信号的区分只靠所用码型的不同,因此当 蜂窝系统的负荷满载时,另外增加少数用户只会 引起话音质量的轻微下降,而不会出现阻塞现 象。蜂窝系统的这种特征,使系统容量与用户数 之间存在一种“软”的关系,这就是蜂窝系统的“软 容量”。 o软切换是指切换初始阶段,新旧基站同时为移动 台提供服务,直到移动台与新的基站建立起良好 的通信链路,才中断与旧基站之间的连接。21空闲信道选取方式及特点(1)专用呼叫信道方式; 处理呼叫速度快, 但占用专门呼叫信道, 信道 利用率低, 适合大容量系统。900MHz蜂窝移 动电话采用此种方式。 (2)标明空闲信道方式 : 所有信道都可用于通话, 信道利用率高, 主呼、 被呼在同一信道, 处理呼叫快。但多个用户发起 同时呼叫的同抢概率大。适合小容量系统。22多址技术oFDMA频分多址 oTDMA时分多址 oCDMA码分多址 oSDMA空分多址 oOFDMA正交频分多址 o随机多址(ALOHA)23无线资源资源的稀缺性o无线资源分类:频率资源时间资源码域资源空间资源功率资源无线资源不是取之不尽、用之不竭的公共资源,其有 限性日益凸显。而人类对无线资源的需求却急剧膨胀 ,各种无线电技术与应用的竞争愈加激烈,使无线资 源的稀缺程度不断加大。24分集方法宏分集:蜂窝小区的顶点上设立多个基站,从不同方向同时与一 个移动台通信。 微分集:利用信号在空间, 频率, 极化,场强,角度和时间上的相 互独立性来减小快衰落的分集技术。 空间分集:利用多径信号在空间上的独立性,采用多个天线分 别接收各多径信号。 极化分集: 利用不同极化的接收信号,采用不同极化天线分别 发送和接收信号。是空间分集的特殊情况,但天线距离可以做 的比较小。 频率分集:用两个以上载频传输同一个信号。 场分量分集:通过接收电磁波不同场强分量。 角度分集:利用方向性极好的天线从发射和接收两方面实现分 集,适合于频率较高的情况。 时间分集:利用信号在时间上的独立性发射和接收时实现分 集。26合并技术分类o选择式合并(selective combining):选择具有 最大SNR的分支 o最大比合并(maximum ratio combining):所 有分支依据其SNR进行加权相干合并 o等增益合并(equal
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