《汽车车载网络系统检修》教案 第1课 汽车车载网络系统概述（一）.docx

汽车车载网络系统检修教案课时分配表章序课程内容课时备注1汽车车载网络系统概述82CAN总线系统检修123LIN总线系统检修84MOST总线系统检修85其他常见总线系统检修12合计48让纪玖麦来来!课题汽车车载网络系统概述(一)课时4课时（180min）教学目标知识技能目标：(I)掌握汽车车载网络系统的功能、特点、基本术语、分类和通信协议等内容(2)能够说出汽车车载网络系统的具体应用素质目标：(I)培养兢兢业业、无私奉献的职业精神(2)弘扬精益求精、科学严谨、追求卓越的工匠精神教学重难点教学重点：汽车车载网络系统的功能、特点、基本术语、分类和通信协议教学难点：汽车车载网络系统的具体应用教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过APP或其他学习软件，提前预习本节课要讲的知识，并下载“任务工单一认识汽车车载网络系统”【学生】完成课前任务考勤【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到新课预热【教师】自我介绍,与学生简单互动，介绍课程内容、考核标准等【学生】聆听、互动【教师】讲述现实案例，使学生了解汽车车载网络系统的发展现状【学生】聆听、思考、理解互动导入【教师】讲述情景，并提出问题王某准备开车去公司上班，发现汽车的发动机无法启动,组合仪表上的故障灯也都不亮,于是找人将汽车拉去汽车维修厂进行检修。检修人员利用汽车检测仪等仪器对该车检测后，判断可能是汽车车载网络系统中的一个网关出了问题，于是更换了该网关，清除故障码后试车，汽车恢复正常。请大家思考：什么是汽车车载网络系统？它由哪几部分组成呢？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解汽车车载网络系统的功能、特点、基本术语、分类和通信协议等内容，以及汽车车载网络系统的具体应用1.1.1 汽车车叠网络系统的发展背景【教师】通过多媒体展示“汽车内部的线束分布”图片，并进行讲解20世纪50年代，汽车上基本采用没有电子设备的机械系统。随着汽车电子技术的发展，汽车上开始采用汽车电脑控制系统，它是;气车控制系统的核心，在硬件结构上一般可分为传感器、电控单元和执行器三部分.电控单元是将中央处理器（centralprocessingunit,CPU）、存储器、定时器/计数器、输入/输出接口等计算机元件集成在一块芯片上的微型计算机，其主要组成部分是单片机。在早期的汽车单片机控制时代，汽车只安装了一个电控单元，其容量少，汽车电脑控制系统的传感器、电控单元执行器之间的连接线束数量不多，分布比较简单。随着汽车电子化程度的提高,其功能也越来越复杂，汽车上电控单元的数量开始不断增多。此时，如果仍采用常规的布线方式，即每一个电控单元都需要与多个传感器、执行器之间通信，则会导致汽车上的线束数量急剧增加。庞大的线束和错综复杂的布线会增加汽车的故障率，大大降低汽车的可靠性，同时增加汽车检修的难度。为了简化线路，提高电控单元之间的通信速度，降低故障率,一种新的汽车信息传输系统汽车车载网络系统应运而生。【教师】通过多媒体展示“汽车车载网络系统”图片，并迸行讲解与传统的汽车通信系统相比，汽车车载网络系统只需要一根或两根数据传输总线就可以传输多个信号。也就是说，一辆汽车不管有多少个电控单元，每个电控单元只需要引出一根或两根数据传输总线共同接在一个或两个节点上即可传输信号。这有效地减少了汽车通信线束的数量，实现了各个控制系统之间的高速通信、协调控制、资源共享。【教师】通过多媒体展示“两种传输方式的对比”图片，井进行讲解在传统的汽车通信系统中，通信的信号之间为平行关系，且没有关联，每个信号都有专属的通信线路，因此传输多个信号就需要多根线，这种传输方式称为并行传输。而汽车车载网络系统中的信号通过数据传输总线依次传输，传输多个信号只需要一根或两根线，这种传输方式称为串行传输。串行传输的信号为二进制数字信号，电控单元会将数字信号赋值为。或，1.1.2 汽车车载网络系统的功能、特点和基本术语1 .汽车车载网络系统的功能汽车车载网络系统主要具有多路传输、唤醒和休眠、失效保护及故障自诊断等功能。1）多路传输功能多路传输功能是指不同设备通过同一传输通道传输数据。当汽车车载网络系统工作时,各种操作开关的输入指令或传感器检测到的各种信息通过CPU转换成数字信号，数字信号以串行的方式通过数据传输总线传输给执行器，执行器将该数字信号转换成执行指令并执行相应的动作。2）唤醒和休眠功能唤醒和休眠功能用于减少断开点火开关时蓄电池的额外能量消耗。当关闭点火开关时，汽车车载网络系统将进入休眠状态，系统将停止传输信号，各电控单元也将进入休眠状态，以节约蓄电池的电能；当闭合点火开关时，处于休眠状态的电控单元将被唤醒，并开始工作，同时发出唤醒信号，并将该信号通过数据传输总线传输给其他电控单元。3）失效保护功能失效保护功能主要包括硬件失效保护功能和软件失效保护功能。当汽车车载网络系统的CPU发生故障时，硬件失效保护功能可使其仍输出固定的信号，以确保汽车继续行驶；当汽车车载网络系统的某电控单元发生故障时，软件失效保护功能可使其他电控单元不受影响，以保证汽车车载网络系统继续工作.4）故障自诊断功能故障自诊断功能包括汽车车载网络系统的自诊断模式和各系统输入线路的故障诊断模式。汽车车载网络系统通过该功能既可对自身的故障进行诊断，又可以对其他系统的故障进行诊断。【课堂互动】【教师】随机挑选学生回答以下问题：如今，随着人们对汽车的要求越来越高,汽车车载网络系统的功能也越来越丰富，除上述功能外，汽车车载网络系统还具有哪些功能？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答2 .汽车车我网络系统的特点；气车车载网络系统简化了布线、降低了成本，同时提高了整车的可靠性、协调性和灵活性，方便检修,便于后续开发，还提高了控制的实时性和精度。1）简化了布线、降低了成本汽车车载网络系统用一根或两根数据传输总线代替了多根线，减少了线的数量和体积，简化了布线，也降低了线路的成本。2）提高了整车的可靠性；气车车载网络系统减少了线束的数量和线路的连接点，所以信号传输的可靠性得以提高，同时整车运行的可靠性也有所提高。3）提高了整车的协调性和灵活性汽车车载网络系统通过网络结构的形式将汽车各系统紧密连接,达到了数据共享的目的，从而提高了整车的协调性。此外，汽车车载网络系统通过更新软件即可完成升级，提高了整车性能提升的灵活性。4）方便检修；气车车载网络系统采用通用的故障诊断接口，利用汽车检测仪即可对系统进行测试与诊断,方便检修人员进行检修。5）便于后续开发汽车车载网络系统采用开放式车载网络技术，为后续技术的开发留有充足的余地。随着技术的进步，新开发的内容可以很方便地融入已有的汽车车载网络系统之中，而不必对现有的汽车车载网络系统进行太大的改动。6）提高了控制的实时性和精度；气车车载网络系统实现了电控单元与执行器的就近安装、一体化安装，节省了安装空间，提高了控制的实时性和精度。3 .汽车车载网络系统的基本术语汽车车载网络系统涉及许多基本术语，其中常用的有汽车车载网络、数据传输总线、现场总线、模块、节点、链路、多路传输、网关、通信协议、传输仲裁、位速率等。1）汽车车载网络；气车车载网络是一种局域网，它能够以最少的线路连接多个电控单元，并在各电控单元之间传输数据信息，以实现信息交换与共享。【课堂互动】【教师】随机挑选学生回答以下问题：你知道局域网吗?局域网有哪些功能？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答局域网是指在某一区域内由多台计算机互联而成的计算机组或网络.一般，这个区域具有特定的职能，通过局域网可实现资源共享和信息通信，例如，可实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、电子邮件通信服务和传真通信服务等功能。2）数据传输总线【教师】通过多媒体展示“数据传输总线示意图”图片，并进行讲解数据传输总线是电控单元之间传输数据的通道，即所谓的信息高速公路。数据传输总线能使其所传输的信号被多个电控单元共享，从而最大限度地提高汽车车载网络系统的工作效率，有利于有限资源的充分利用。3）现场总线现场总线是一种工业数据传输总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行器等部件间的数字通信以及这些部件和控制系统之间的信息传输问题。现场总线具有简单、可靠、经济实用等优点，其应用十分广泛。4）模块与节点模块是一种电子装置，简单的如压力传感器，复杂的如计算机（微处理器）.汽车内的传感器便是常见的模块，该模块可以根据温度、压力等不同的输入信号产生不同的电压或电流信号，这些电压或电流信号在电控单元的输入接口被处理成数字信号。在汽车车载网络系统中，一些简单的模块称为节点，如发动机电控单元、大众车系的转角传感器（汽车内的传感器只有具备支持多路传输功能的条件才可以作为节点）。5）链路链路是指汽车车载网络系统中信息的传输媒介，分为有线和无线两种类型。目前汽车车载网络系统的链路大多数是有线的，常见的链路有双线线、同轴电缆和光导纤维。（1）双绞线。【教师】通过多媒体展示“双绞线”图片，并进行讲解双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，是局域网中最常见的链路。双绞线一般用于氐速传输，其制作成本较低，传输距离较近，非常适合汽车车载网络系统这种短距离传输的情况，因而在汽车中应用非常广泛.（2）同轴电缆。【教师】通过多媒体展示“同轴电缆的结构”图片，并进行讲解同轴电缆和双绞线一样,也是由两根导线组成，但其结构不同。同轴电缆主要由一个空心的圆柱面外导线包着一个线形的内导线组成，其外导线一般为金属编织网，内导线为多股金属丝。均匀排列的绝缘环或绝缘材料将内导线固定在合适的位置，绝缘护套将外导线覆盖.与双绞线相比，同轴电缆可以满足更高性能的要求，它可以连接更多的设备，传输更长的距离。同时，同轴电缆有着更优越的频率特性，它不但可以传输频率更高的模拟信号和数字信号，而且具有更高的数据传输速率。（3）光导纤维。光导纤维简称光纤，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，具有传输容量大、损耗低、线径细、质量小、不受电磁干扰等优点，适合作为近程、中程和远程的链路.受成本和技术的限制，光纤在汽车车载网络系统中的应用并不多，主要集中在一些对传输速率要求较高的场合，如车载雷达、车载多媒体等的信息传输。6）多路传输多路传输是指在同一通道或线路上同时传输多条您信息。事实上孀信息是依次传输的，但其传输速率非常快，看起来就像多路同时传输的一样。由于多路传输可以通过一根线（数据传输总线）传输多个指令，因此汽车车载网络系统可以挂接多个功能装置。7）网关【教师】通过多媒体展示“网关与电控单元的连接示意图”图片，并进行讲解网关是汽车车载网络系统的数据交互枢纽，可以使汽车上的各数据传输总线、模块和网络之间进行信息共享和传输，并且使这些信息传输不产生冲突，实现无差错传输。网关工作的好坏决定了各数据传输总线、模块和网络之间通信的好坏，网关的工作主要分为三部分，第一部分是接收并读取信息，第二部分是翻译信息，第三部分是将翻译后的信息发送出去。8）通信协议两个模块之间要成功地通信，必须"说同样的语言"，并遵从既定控制法则来保证彼此相互的配合。具体来说，在通信内容、通信方式及通信时间等方面，模块之间要遵从相互可以接受的约定和规则，这些约定和规