汽車單片機與車載網絡技術（簡體書）

《汽車單片機與車載網絡技術》內容分為兩大部分，其中第一部分（第1至7章）為汽車單片機部分，主要介紹通用單片機MCS-51的內部結構、工作原理與典型應用系統，介紹單片機的指令系統和程序設計過程，以及典型接口電路的硬件和軟件構成，配合第7章的項目實訓，讓汽車類專業的讀者對單片機系統有一個較為全面的認識，在此基礎上介紹汽車單片機的類型、ECU的組成和瑪瑞利單點電腦的工作原理與典型故障分析等；第二部分（第8至13章）為車載網絡部分，主要介紹車載網絡的發展歷史，以及有關通信與網絡技術的基礎知識，通過CAN總線系統重點介紹了CAN數據鏈路層的工作原理，通過J1939協議重點介紹了CAN應用層的工作原理，介紹了LIN、MOST、VAN等其他車載網絡技術，最後介紹了兩種典型車型的車載網絡及其常見故障。
《汽車單片機與車載網絡技術》可作為汽車工程類本科、高職高專的教材，也可作為汽車類工程技術人員，中等職業學校汽車專業教師的參考書。

《汽車單片機與車載網絡技術》力求用淺顯通俗的語言先介紹單片機、通信和網絡的基本概念，在此基礎上逐漸擴展到專業理論。因為通用單片機容易獲得，各高校實驗條件成熟，所以在汽車單片機的介紹中，首先用通用單片機作為實體邊學邊練，通過通用單片機掌握系統的工作原理，然後再介紹汽車單片機的類型、ECU的組成和瑪瑞利單點電腦。車載網絡部分，通過CAN總線系統重點介紹CAN數據鏈路層的工作原理，通過J1939協議重點介紹CAN應用層的工作原理，最後通過兩種典型車型的車載網絡及其常見故障的學習，將理論知識和實際汽車電路結合起來，為學生提供一個從理論到實踐的學習過程。

第1章 概述/1
1.1 汽車電工電子技術的發展/2
1.1.1 汽車電工電子技術的發展歷程/2
1.1.2 汽車電工電子在整車系統中的地位/3
1.2 單片機的基礎知識/3
1.2.1 單片機的概念和分類/3
1.2.2 常見單片機的類型、特點和用途/4
1.2.3 單片機的發展趨勢/6
1.2.4 單片機在汽車上的應用/6
1.3 數制與編碼/7
1.3.1 數制/7
1.3.2 編碼/8
1.3.3 幾個術語/10

第2章 MCS-51單片機內部結構和原理/11
2.1 MCS-51單片機內部結構與封裝/11
2.1.1 MCS-51單片機基本結構及功能/11
2.1.2 MCS-51單片機引腳分布及功能/13
2.2 MCS-51單片機內部存儲器/15
2.2.1 程序存儲器/15
2.2.2 數據存儲器/16
2.3 MCS-51單片機I/O端口電路、時鐘電路與工作方式/20
2.3.1 MCS-51單片機I/O端口的結構及使用方法/20
2.3.2 MCS-51單片機時鐘電路/23
2.3.3 MCS-51單片機工作方式/24

第3章 MCS-51單片機指令系統與程序設計/27
3.1 MCS-51單片機指令系統詳解/27
3.1.1 MCS-51單片機指令概述/27
3.1.2 MCS-51單片機尋址方式/28
3.1.3 MCS-51單片機指令功能/30
3.2 MCS-51單片機匯編語言程序設計/38
3.2.1 MCS-51單片機匯編語言及其特點/38
3.2.2 MCS-51單片機匯編語言偽指令/39
3.2.3 匯編程序設計步驟與基本結構/41
3.2.4 常用子程序/44

第4章 MCS-51單片機中斷、定時系統及串行數據通信/47
4.1 MCS-51單片機中斷系統/47
4.1.1 中斷的概念/47
4.1.2 MCS-51單片機中斷源/48
4.1.3 MCS-51單片機中斷響應與服務/51
4.2 MCS-51單片機定時器/計數器/53
4.2.1 MCS-51單片機定時器/計數器的結構和工作原理/53
4.2.2 MCS-51單片機定時器/計數器的工作方式/54
4.3 MCS-51單片機串行數據通信/57
4.3.1 MCS-51單片機串行數據通信的基本原理/58
4.3.2 MCS-51單片機串行口控制寄存器與工作方式/59

第5章 MCS-51單片機接口技術/63
5.1 MCS-51單片機鍵盤接口技術/63
5.1.1 獨立式非編碼鍵盤接口的實現/63
5.1.2 矩陣鍵盤接口的實現/65
5.2 MCS-51單片機顯示器接口技術/66
5.2.1 LED數碼管顯示接口/66
5.2.2 LCD液晶顯示接口/68
5.3 MCS-51單片機與D/A、A/D轉換器接口技術/70
5.3.1 采用DAC0832芯片的D/A轉換接口技術/70
5.3.2 ADC0809芯片的A/D轉換接口技術/72

第6章 汽車單片機與電子控制單元/74
6.1 汽車單片機/74
6.1.1 摩托羅拉汽車單片機介紹/74
6.1.2 英飛凌公司生產的8位單片機B58468/77
6.1.3 西門子公司的80C517A單片機/79
6.2 汽車電子控制單元/79
6.2.1 ECU的作用/80
6.2.2 ECU的結構/81
6.2.3 ECU的可靠性/86
6.3 瑪瑞利單點電腦/87
6.3.1 MC68HC11F1單片機/87
6.3.2 瑪瑞利單點電腦的硬件構成/90
6.3.3 瑪瑞利電腦的點火控制電路/98
6.3.4 瑪瑞利電腦的噴油控制電路/100
6.3.5 瑪瑞利電腦的怠速控制電路/101
6.3.6 其他電路/102
6.3.7 瑪瑞利單點電腦典型故障剖析/103

第7章 單片機項目實訓/106
項目實訓1 單片機最小開發系統的設計制作/106
項目實訓2 Keil Vision3編譯、仿真軟件的安裝及使用方法/111
項目實訓3 下載軟件的安裝及使用/120
項目實訓4 流水燈/126
項目實訓5 繼電器控制/127
項目實訓6 交通燈/129
項目實訓7 音頻輸出/131
項目實訓8 查詢式鍵盤/134
項目實訓9 4×4矩陣鍵盤/137
項目實訓10 8位LED顯示器/140
項目實訓11 電子鐘/142
項目實訓12 DS18B20溫度傳感器/145
項目實訓13 液晶顯示器/151

第8章 車載網絡概述/157
8.1 車載網絡的發展歷史/157
8.1.1 車載網絡產生的原因/157
8.1.2 車載網絡的發展歷程/158
8.2 車載網絡的分類及其網絡協議/159
8.3 常用車載網絡系統簡介/161
8.3.1 CAN/161
8.3.2 LIN/161
8.3.3 FlexRay/162
8.3.4 MOST/163
8.3.5 IEEE1394/163
8.4 網絡基礎知識/165
8.4.1 網絡的概念/165
8.4.2 網絡的分類（以計算機網絡為例）/167
8.4.3 計算機網絡體系結構/168
8.4.4 局域網/171
8.4.5 現場總線/172

第9章 控制器局域網（CAN）/175
9.1 CAN概述/175
9.1.1 CAN的產生和發展/175
9.1.2 CAN協議標準及其定義的網絡結構/176
9.2 CAN協議體系結構/177
9.3 CAN總線數據鏈路層基本原理/181
9.3.1 CAN傳輸數據的方式/181
9.3.2 CAN的非破壞性按位仲裁規則/189
9.3.3 CAN中的位填充/191
9.3.4 CAN對錯誤的處理/193
9.4 CAN總線物理層基本原理/194
9.4.1 CAN總線的同步/195
9.4.2 CAN總線節點與總線的連接/199
9.5 CAN總線的管理與故障界定/203
9.5.1 故障界定的概念/203
9.5.2 故障界定的實現方法/203
9.5.3 計數器的計數規則/203
9.5.4 總線故障管理/204
9.6 PHILIPS SJA1000 CAN控制器/205
9.6.1 PHILIPS SJA1000 CAN控制器在ECU中的位置和作用/205
9.6.2 硬件結構/206
9.6.3 CAN控制模塊SJA1000的簡要說明/207
9.6.4 SJA1000的兩種工作模式/208
9.6.5 BasicCAN 模式下寄存器地址的分配/208
9.6.6 復位模式/210
9.6.7 控制寄存器（CR）/212
9.6.8 命令寄存器（CMR）/213
9.6.9 狀態寄存器（SR）/214
9.6.10 中斷寄存器（IR）/215
9.6.11 發送緩沖區列表/216
9.6.12 接收緩沖區列表/218
9.6.13 驗收濾波器/219
9.6.14 總線定時寄存器/219
9.6.15 輸出控制寄存器（OCR）/221
9.6.16 時鐘分頻寄存器（CDR）/224
9.7 SJA1000 在CAN節點中的應用/225
9.7.1 CAN節點的結構/225
9.7.2 硬件構成/226
9.7.3 CAN節點的基本工作過程/230
9.7.4 中斷/238
9.8 通用CAN收發器PCA82C250/251/240
9.8.1 方框圖與引腳排列/240
9.8.2 三種工作模式/241
9.8.3 典型應用電路/241

第10章 SAE J1939協議/244
10.1 概述/244
10.2 網絡拓撲結構/245
10.3 物理層/246
10.4 數據鏈路層/249
10.4.1 消息與幀的格式/249
10.4.2 協議數據單元/253
10.4.3 協議數據單元格式/254
10.4.4 消息（報文）類型/256
10.4.5 多幀傳輸機制/261
10.4.6 源地址和參數群編號的分配過程/262
10.5 網絡層/265
10.6 應用層/266
10.6.1 通信參數的定義/267
10.6.2 發動機通信與控制參數/271
10.7 故障診斷/281
10.7.1 診斷故障代碼定義/281
10.7.2 故障診斷狀態燈/283
10.7.3 診斷報文（DM）/284
10.8 網絡管理/290
10.8.1 SAE J1939通信方式/290
10.8.2 電控單元（ECU）的名稱和地址/292
10.8.3 節點地址分配/293

第11章 其他車載網絡/296
11.1 LIN總線/296
11.1.1 LIN總線概述/296
11.1.2 LIN總線的主要特征/297
11.1.3 LIN總線的結構與協議/297
11.1.4 LIN的控制單元/302
11.1.5 LIN總線系統的物理結構/306
11.1.6 LIN總線在汽車上的應用/306
11.1.7 LIN的防盜功能和自診斷功能/308
11.2 MOST總線技術/309
11.2.1 MOST總線概述/309
11.2.2 MOST總線的主要特征及術語/309
11.2.3 MOST總線的基本結構與原理/311
11.2.4 MOST總線控制單元的內部結構/313
11.2.5 MOST總線的環形結構/316
11.2.6 MOST總線系統狀態/316
11.2.7 MOST總線在汽車上的應用/318
11.2.8 MOST總線的診斷/318
11.3 藍牙技術/320
11.3.1 藍牙技術概述/320
11.3.2 車載藍牙系統的結構與原理/321
11.3.3 藍牙技術在車載免提系統中的應用/323
11.3.4 藍牙技術的診斷/324
11.4 VAN總線/324
11.4.1 VAN總線的發展/324
11.4.2 VAN總線的結構/325
11.4.3 VAN的物理層/329

第12章 大眾車系車載網絡系統/334
12.1 大眾車系CAN網絡的基本組成/334
12.2 驅動系統CAN總線/335
12.2.1 驅動系統CAN總線的數據傳輸/335
12.2.2 驅動系統CAN總線的信號抗干擾功能/336
12.2.3 驅動系統CAN總線的阻抗/337
12.3 舒適系統CAN總線/337
12.3.1 舒適系統CAN總線的數據傳輸/338
12.3.2 舒適系統CAN總線的單線工作模式/339
12.4 CAN總線的其他系統/340
12.4.1 網關/340
12.4.2 診斷總線/341
12.4.3 LIN總線/343
12.4.4 電源管理/343
12.4.5 內部故障管理/344
12.5 CAN總線典型故障/344
12.6 大眾POLO轎車車載網絡系統/346
12.6.1 車載網絡節點——各電子控制單元控制功能電路/346
12.6.2 POLO轎車CAN總線/350
12.6.3 POLO轎車CAN總線自診斷/356

第13章 奧迪車系車載網絡系統/359
13.1 奧迪車系CAN系統概況/359
13.1.1 奧迪A6 CAN總線系統/359
13.1.2 奧迪A4 CAN總線系統/360
13.1.3 奧迪車系 CAN總線系統組成/362
13.1.4 網關與網絡管理工作模式/364
13.2 LIN系統/365
13.3 奧迪車系CAN總線系統檢測與故障診斷/367
13.3.1 驅動系統CAN總線的檢測/367
13.3.2 驅動系統CAN總線的常見故障波形/368
13.3.3 舒適系統和信息系統CAN總線的檢測/370
13.3.4 舒適系統CAN總線的常見故障波形/373
13.3.5 終端電阻的檢測與診斷/379
13.3.6 測量數據塊的讀取/380
13.3.7 靜態電流及其檢測/382
13.3.8 故障存儲/383
附錄1 MCS-51系列單片機指令表（按類型排列）/385
附錄2 單片機最小開發系統完整版原理圖/388
參考文獻/389

隨著計算機硬件、軟件技術及集成電路技術的迅速發展，工業控制系統已成為計算機技術應用領域中最具活力的一個分支，并取得了巨大進步。由于對系統可靠性和靈活性的高要求，工業控制系統的發展主要表現為：控制多元化，系統分散化，即負載分散、功能分散、危險分散和地域分散。
典型的分散式控制系統由現場設備、接口與計算設備以及通信設備組成。現場總線（ Field Bus）能同時滿足過程控制和制造業自動化的需要，因而現場總線已成為工業數據總線領域中最為活躍的一個領域。現場總線的研究與應用己成為工業數據總線領域的熱點。盡管目前對現場總線的研究尚未提出一個完善的標準，但現場總線的高性能價格比將吸引眾多工業控制系統采用。同時，正由于現場總線的標準尚未統一，也使得現場總線的應用得以不拘一格地發揮，并將為現場總線的完善提供更加豐富的依據。控制器局域網CAN正是在這種背景下應運而生的。