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》是高職高專汽車類規劃教材,國家技能型緊缺人才培養培訓系列教材。

汽車已成為人類最親近、數量最多的機動交通工具。人類在創造和發展各種汽車同時，即從發明蒸汽汽車、電動汽車、內燃機汽車的同時，始終伴隨著對控制技術的發明和發展，以便提高對動力機器的最佳控制，提高行駛安全的最佳控制，提高舒適性的最佳控制。
汽車控制技術的發展經歷了從手動控制到自動控制的過程，自動控制的技術方式又經歷如下的發展過程：
機械技術控制→電工技術控制→電子技術控制→計算機控制→計算機聯網控制計算機控制技術在發動機上的應用，使發動機的噴油和點火得到精確控制。一個單片機組成的電控單元可以完成一臺普通轎車發動機的全部控制。
除了噴油和點火控制以外，發動機的輔助控制逐漸增多，如怠速控制、進氣控制、排放控制、增壓控制、巡航控制等，都得益于單片機控制技術。
隨著底盤電控技術和車身電控技術的發展，電控自動變速器、電控防抱死制動、電控防滑、電控行駛穩定、電控差速、電控防碰撞、電控動力轉向、電控四輪轉向、電控主動懸架、電控車門車窗、電控防盜等電控單元越來越多，現代汽車已發展到多電控單元聯網控制全車，一些汽車的電控單元的數量已多達幾十個，傳感器達上百個。
汽車電控單元組成車載網絡進行聯網控制，可以信息共享，減少硬件設置，使整車運行狀態最優化。同時可以通過軟件升級實現汽車的功能擴展，使汽車的更新換代更加靈活和方便。
車載網絡的發展越來越開放，車載無線電通信、車載視音頻系統、車載GPS定位與電子地圖導航、車輛GPS定位與管理系統已使車載網絡與社會網絡和管理網絡相連接。
未來的車載網絡將與駕駛者、道路、交通管理和汽車技術服務聯合并入“物聯網”。物聯網是在互聯網的基礎上，通過無線電射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，可以讓任何靜止和運動的物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，實現智能化識別、定位、跟蹤、監控、管理和服務的一種網絡概念。
現代汽車已進入車載網絡時代，正在向物聯網時代前進，學習汽車單片機與車載網絡技術將為汽車使用和技術服務帶來更廣闊的技術視野。
本書編為九章。第一章為汽車單片機原理，主要內容有單片機的特點、組成、指令、中斷、定時/計數、串行通信和汽車單片機程序設計原理；第二章為汽車單片機控制技術，主要內容有汽車電控單元ECU的功能和電路組成，瑪瑞利單點電腦的組成和控制原理；第三章為車載網絡技術基礎，主要內容有計算機網絡的組成、分類、網絡協議與體系結構、網絡常用傳輸介質、車載網絡系統的發展、組成和分類；第四章為常用車載網絡系統，主要內容有CAN總線、LIN總線、MOST總線、車載藍牙、VAN總線和LAN總線的組成和工作原理；第五章為車載網絡系統檢測，主要內容有車載網絡常用檢測儀器和常見故障及診斷；第六～九章分別闡述大眾、奧迪、豐田和通用轎車車載網絡的特點、組成和工作原理。
本書可作為高職高專汽車類專業教材，也可供汽車維修和工程技術人員參考。
劉鴻健制定本書編寫大綱并任主編，編寫第一、二、四章；劉暢編寫第三章；鄭荻編寫第五章；陳睿煒編寫第六、七、九章；宋世軍編寫第八章。全書由劉鴻健統稿并對有關章節進行補充與修改。
在本教材編寫立項前期的調研中，得到多個汽車實訓基地、汽車營銷和維修企業的經理、工程師、技師和工人師傅的寶貴意見，在此向他們深表謝意。
在本教材編寫中，參考引用相關文獻，在此向其作者深表感謝。
汽車單片機與車載網絡技術發展很快，其發展依賴于大規模集成電路技術、單片機技術、控制模塊技術、總線技術、網絡結構和軟件等很多技術的開發、優化與合成，涉及的知識范圍較廣。由于編者水平和資料有限，對汽車單片機與車載網絡的新知識，在理解、掌握和選取上，難免有疏漏之處，殷切希望使用本書的教師、學生和其他讀者提出批評、指正和改進意見，以便今后修訂提高。
編者

第一章 汽車單片機原理
第一節 自動控制概述
一、自動控制的基本概念
二、計算機控制技術
第二節 微型計算機基礎
一、計算機的發展概況
二、微型計算機和單片機
三、計算機中的數制和碼制
第三節 單片機的組成
一、MCS51單片機的基本組成
二、MCS51單片機的信號引腳
三、存儲器和地址空間
四、并行輸入/輸出端口
五、CPU時序
六、復位方式
第四節 單片機指令系統
一、單片機語言
二、指令格式和尋址方式
三、指令系統
第五節 單片機中斷、定時器/計數器、串行通信
一、中斷
二、定時器/計數器
三、串行通信
第六節 汽車單片機程序設計原理
一、匯編語言程序設計
二、空燃比反饋修正控制原理程序
三、步進電動機怠速閥控制原理程序
小結
思考題

第二章 汽車單片機控制技術
第一節 汽車電子控制單元ECU
一、ECU的基本功能
二、汽車電控單元ECU的基本組成
三、輸入電路
四、單片機
五、輸出電路
六、電源電路
七、ECU的可靠性要求
八、ECU的可靠性設計
第二節 汽車電控單元實例分析
一、瑪瑞利單點電腦的組成
二、瑪瑞利單點電腦的工作原理
小結
思考題

第三章 車載網絡技術基礎
第一節 計算機網絡技術
一、計算機網絡的組成
二、計算機網絡的分類
三、計算機網絡協議與網絡體系結構
四、計算機網絡常用傳輸介質
第二節 車載網絡系統
一、車載網絡技術的發展
二、車載網絡系統的組成
三、車載網絡系統的分類
小結
思考題

第四章 常用車載網絡系統
第一節 CAN數據總線系統
一、CAN總線概述
二、CAN總線系統的組成
三、CAN總線的數據傳輸
四、CAN總線的數據類型
五、電控單元數據的收發
六、高速和低速CAN總線
第二節 LIN總線系統
一、LIN總線概述
二、LIN總線的組成
三、LIN總線的數據傳輸
第三節 MOST總線系統
一、MOST總線概述
二、MOST總線系統的組成
三、MOST總線在汽車上的應用
第四節 車載藍牙系統
一、藍牙技術概述
二、車載藍牙系統的組成與原理
三、藍牙技術在汽車上的應用
第五節 VAN總線系統
一、VAN總線概述
二、VAN總線系統的組成
三、VAN總線的數據傳輸
四、VAN總線系統的管理
五、VAN總線在汽車上的應用
第六節 LAN總線系統
一、LAN總線概述
二、LAN總線的傳輸介質
三、LAN總線控制協議
四、LAN總線在汽車上的應用
小結
思考題

第五章 車載網絡系統檢測
第一節 車載網絡系統常用檢測儀器
一、汽車萬用表
二、汽車示波器
三、汽車專用檢測儀
四、汽車綜合測試儀
第二節 車載網絡系統常見故障及診斷
一、車載網絡系統故障類型
二、車載網絡系統故障診斷
三、車載網絡系統故障自診斷
小結
思考題

第六章 大眾車系車載網絡系統
第一節 大眾車系CAN網絡系統
一、大眾車系采用CAN總線的過程
二、大眾車系CAN網絡組成
三、驅動系統CAN總線
四、舒適系統CAN總線
五、網關
六、診斷總線
七、電源管理
八、內部故障管理
第二節 大眾波羅轎車車載網絡系統
一、波羅轎車車載網絡系統的組成
二、波羅轎車CAN總線
三、波羅轎車CAN網絡自診斷
小結
思考題

第七章 奧迪A6轎車車載網絡系統
第一節 奧迪A6轎車車載網絡系統
第二節 奧迪A6轎車CAN總線
一、奧迪A6轎車驅動系統CAN總線
二、奧迪A6轎車舒適系統CAN總線
第三節 奧迪A6轎車LIN總線
一、奧迪A6轎車舒適系統LIN總線的組成
二、奧迪A6轎車舒適系統LIN總線的特點
三、LIN總線控制實例
第四節 奧迪A6轎車MOST總線系統和藍牙技術
一、奧迪A6轎車MOST總線系統的組成
二、奧迪A6轎車MOST總線系統的工作模式
三、奧迪A6轎車藍牙系統
第五節 奧迪A6轎車車載網絡系統的控制和管理
一、網關和管理模式
二、電能管理系統
小結
思考題

第八章 豐田轎車車載網絡系統
第一節 豐田轎車車載網絡系統概述
一、豐田轎車車載網絡系統的組成
二、豐田轎車車載網絡系統的特點
第二節 雷克薩斯（凌志）轎車網絡系統
一、雷克薩斯（凌志）轎車網絡系統的組成
二、雷克薩斯（凌志）轎車網絡系統的特點
第三節 豐田凱美瑞轎車CAN網絡系統
一、豐田凱美瑞轎車網絡系統的組成
二、豐田凱美瑞轎車網絡系統主要組件分布
第四節 豐田銳志轎車車身網絡系統
一、巡航控制系統
二、導航系統
三、倒車監視系統
四、中央控制門鎖系統
五、無線遙控系統
六、防盜系統
小結
思考題

第九章 通用轎車車載網絡系統
第一節 別克榮御轎車車載網絡系統的組成
一、別克榮御轎車車載網絡系統的布局
二、別克榮御轎車車載網絡系統
三、車身控制模塊控制電器功能
第二節 別克榮御轎車故障自診斷
小結
思考題
參考文獻

讀取和清除故障碼。KT300診斷儀可以快速讀取（或清除）被測試系統ECU存儲器內的故障代碼，幫助維修人員快速查到車輛故障引起的原因。在系統功能選擇菜單中選擇02-讀取故障碼，系統開始檢測電腦確認的故障碼及內容，測試完畢，屏幕顯示出測試結果，可以通過滾動條滾動屏幕查看所有故障碼信息。讀取故障碼的過程中，操作人員只能按照儀器設定的系統逐項讀取，但不能對所有電控系統進行全面掃描。
元件控制測試。KT300診斷儀可以檢查執行元件的電路工作狀況，元件控制測試后可以觀察該元件是否正常工作。如果該執行元件工作不正常，則需要檢查相關電器元件、插頭線束或機械部位是否存在故障。
讀取動態數據流。KT300診斷儀提供了強大的隨機數據流幫助功能，下面以哈飛賽豹1.8 L發動機（采用德爾福MT20電噴系統）作為測試對象說明。
a.數據捕捉。進入數據流測試界面后，點擊幫助按鈕進入數據流幫助功能菜單，選定了數據捕捉功能后，系統將記錄當前測試到的所有數據。當設備允許輸入存儲文件時，將彈出要求輸入文件名的對話框，同時提示防止輸入相同的文件名而覆蓋原有文件。
b.數據比較。完成文件存儲后，按下幫助按鈕，在幫助菜單中選擇數據比較功能，系統即可調出已存儲的數據流文件進行數據的比較。可根據需要選擇相應數據流，顯示方式為單幀比較和自動判斷。c.數據范圍參照。在數據流幫助功能菜單中選擇數據流范圍參照時，進入數據流參照功能頁面，頁面中間部分為參照數據，該數據捕捉后記錄存儲在系統中。設備自動將測試數據與該范圍進行比較，如果當前測試值不在該范圍內，則認為數據有誤，用紅色字體顯示。
基本設定、調整和控制單元編碼。