第三節 車載網絡的通信協議

一、通信協議概述

1．通信協議

通信協議是指通信雙方控制信息交換規則的標準、約定的集合，即指數據在總線上的傳輸規則。簡單地說，兩個實體要想成功地通信，它們必須“說同樣的語言”，并按既定控制法則來保證相互的配合。在汽車上，要實現車內各電控單元之間的通信，必須制定規則，即通信的方法、時間和內容，以保證通信雙方能相互配合，就好像現實生活中的交通規則一樣，總統乘坐的車具有絕對的優先通行權，其他具有優先權的依次是政府要員的公車、警車、消防車、救護車等。但只能在執行公務時才能有優先權，駕車旅游、執行公務完畢時就無優先權可言。數據總線的通信協議并不是個簡單的問題，但可舉例簡單說明。例如，當電控單元A檢測到發動機已接近過熱時，相對于其他不太重要的信息（如電控單元B發送的最新的大氣壓力變化數據）有優先權。通信協議的標準蘊涵喚醒訪問和握手。喚醒訪問就是一個給電控單元的信號（這個電控單元為了節電而處于休眠狀態），信號使之進入工作狀態。握手就是電控單元間的相互確認、兼容，并處在工作狀態。

2．通信協議的內容

1）在一個簡單的通信協議中，模塊不分主從，根據規定的優先規則，模塊間相互傳遞信息，并且都知道該接收什么信息。

2）一個模塊是主模塊，其他則為從屬模塊，根據優先規則，主模塊決定哪個從屬模塊發信息以及何時發送信息。

3）所有的模塊都像旋轉木馬上的騎馬人，一個上面有“免費券”掛環的轉圈繞著他們旋轉。當一個模塊有了有用的信息，它便抓住掛環掛上這條信息，任何一個需要這條信息的模塊都可以從掛環上取下這條信息。

4）通信協議中有個仲裁系統，通常這個系統按照每條信息的數字拼法為各數據傳輸設定優先規則。例如，以1結尾的數字信息要比以0結尾的有優先權。

二、總線與接口

1．總線

總線技術最早應用在計算機內部。電信號在計算機系統組件、微處理器、存儲器與輸入輸出器件之間以并行方式傳輸，為此目的而使用的線路稱為總線（bus）。

在計算機系統內部總線分為地址總線、數據總線和控制總線3種。計算機系統內部的總線線路示意圖如圖1-26所示。車用計算機（電子控制單元）電路板如圖1-27所示。

信息并行傳輸需要帶寬較大的線路系統，數據傳輸速率（速度）較高。信息通過計算機系統外的串行總線線路傳輸，即在控制單元之間傳輸。

2．接口

接口（圖1-28）負責建立計算機與周圍環境（其他設備）之間的連接。為了通過接口正確傳輸數據，所有設備必須使用相同的硬件和軟件。如果無法滿足這些前提條件，則由一個網關（控制單元）來完成協調工作。

通過接口連接不同設備時有點對點連接和多點連接兩種連接方式。

（1）點對點連接 點對點連接僅適用于在一條傳輸路徑上連接兩個設備。圖1-29所示為兩個控制單元通過總線相互連接的點對點連接方式。

（2）多點連接 采用多點連接（圖1-30）方式時，可在同一傳輸路徑上連接兩個以上的設備。為此，必須為各設備分配明確的代碼（地址），以便設備能夠有針對性地作出響應。

如果將傳輸路徑的控制功能主要分配給其中一個設備，則該設備就變為主控控制單元，而其他設備僅具有副控功能，因而，具有副控功能的這些設備也稱從屬控制單元。

三、協議要素及其功能

1．協議的三要素

協議的三要素見表1-4。

2．協議的功能

協議的功能是控制并指導兩個對話實體的對話過程，發現對話過程中出現的差錯并確定處理策略。具體來說，每個協議都是具有針對性的，用于特定的目的，所以各協議的功能是不一樣的；但是還有一些公共的功能是大多數協議都具有的。協議的功能見表1-5。

四、協議的類型

協議可根據其不同特性進行分類，可分為直接型/間接型、單體型/結構化型、對稱型/不對稱型、標準型/非標準型等協議的不同類型見表1-6。