车载通信——基础篇

一、OSI参考模型

（1）物理层

节点间原始比特流传输，物理信号“0”与“1”  。

（2）数据链路层

节点间可靠的数据通信，数据帧形式传输。

（3）网络层

节点间报文传输，源端至目标端。

（4）传输层

网络中可靠的数据传输。

（5）会话层

节点间建立会话关系

（6）表示层

数据编码、数据压缩和解压、数据加密和解密。

（7）应用层

二、车载网络通信信号的编码方式

（1）不归零编码（NRZ）

在一个比特时间内电平保持不变。不具备同步机制，传输时必须使用外同步。

（2）归零编码（RZ）

每个码元传输结束后信号需要归零。具备自同步机制。

（3）曼彻斯特编码

将时间划分为等间隔的小段，每个小段代表一个比特。每个小段时间又分为两半，前半个时间段表示输出比特值的反码，后半段表示传输比特值本身。

（4）可变脉宽调制编码

每位数据由两个连续跳变的时间和电平共同决定，两个连续比特的电平不同。

（5）脉宽调制编码

每位数据由PWM信号的占空比决定。

案例： 

 三、介质访问控制方式

（1）载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）

以太网采用该控制方法。

CS:具备一种对总线上所传输的信号或载波进行检测

MA:当总线上有占用时，该总线上其他节点可以通过各自接收器收听

CSMA:“先听后说”；一个节点要发送消息，先要监听总线，总线空闲，消息发送。

（2）载波监听多路访问/冲突解决（CSMA/CR）

经仲裁场后优先级高的先发送。仲裁期间，每个发送节点从总线上检测到的值与自己发送的值进行比较。

（3）主从访问控制方式

主节点定时向从节点发送询问帧

（4）令牌访问控制方式

（5）TDMA

用于X-by-Wire系统的网络协议如TTP，FlexRay。

四、总线标准

（1）A类总线标准

LIN总线

（2）B类总线标准

CAN总线

 （3）C类总线标准 

CAN 2.0

（4）诊断系统总线标准 

（5） 多媒体系统总线标准 

 （6）安全总线标准

（7） X-by-Wire总线标准

 五、CAN总线特征

CAN总线：串行数据通信总线，两个任意节点之间最大传输距离与位速率的关系（CAN传输速率1Mb/s，最大传输距离为40m）

六、总线

SPI（Serial Peripheral Interface：串行外设接口）接口：

1）主要应用在EEPROM,FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间；

2）以主从方式工作（一个主器件和一个或多个从器件）

MOSI – 主器件数据输出,从器件数据输入；

MISO – 主器件数据输入,从器件数据输出；

SCLK – 时钟信号,由主器件产生；

/SS  – 从器件使能信号,由主器件控制。

UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器）

1）由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流

JTAG (Joint Test Action Group 联合测试行动小组)

是一种国际标准测试协议（IEEE1149.1兼容），主要用于芯片内部测试 

GPIO (General Purpose Input Output 通用输入/输出)

七、计算机通信方式

通信的方式主要可以分为两类：并行或串行。

（1）串行

串口通信——串行通讯方式

串行通信是指在计算机总线或其他数据通道上，每次传输一个位元数据，并连续进行以上单次过程的通信方式。

特征：

1）用于长距离

2）串行是数据是一位一位的发送

串行通信分为：同步和异步通信

1）同步通信：一般有一个同步时钟，一根数据线，一根时钟线。一个时钟传输一个Bit位（SPI、I2C属于串行同步通信）

A.同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的控制

2）异步通信：（UART、CAN等属于串行异步通信）

A.字符帧格式和波特率

B.数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送，是通过双方约定好的波特率进行数据传输。（双方波特率不一致，则接收到数据是乱码（错误帧））

C.以字符为单位进行传输，字符与字符之间的间隙是任意的

D.发送设备与接收设备使用自己各自的时钟控制数据的发送和接收过程

串行异步通信——UART （全双工）

• 波特率
• 数据位
• 同步位
• 奇偶校验位

（2）并行

并行通信是在串行端口上通过一次同时传输若干位元数据的方式进行通信。

特征：

1）多比特数据同时通过并行线进行传送

2）传送速度快，但并行传送的线路长度短

3）并行是数据一组一组的发送

 八、串行通信的传输方式

在串行通信中，数据通常是在两个终端之间进行传送，根据数据流的传输方向可分为3种基本传送方式：单工、半双工和全双工。

（1）单工

单工通信只有一根数据线，通信只在一个方向上进行

特征：

1）在一个方向上传输（正向或反向），任何时候不能改变信号的传输方向

（2）半双工

半双工通信只有一根数据线，既可作发送又可作发接收，虽然数据可在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据。

特征：

1）允许信号在两个方向上传输，但某一时刻只允许信号在一个信道上单向传输

2）可切换方向的单工通信

（3）全双工

数据的发送和接收用两根不同的数据线，通信双方在同一时刻都能进行发送和接收。通信双方都有发送器和接收器，发送和接收可同时进行。

特征：

1）允许数据同时在两个方向上传输，即有两个信道