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出版者:人民交通出版社

作者:鲁植雄编

出品人:

页数:199

译者:

出版时间:2004-3

价格:21.0

装帧:平装

isbn号码:9787114049613

丛书系列:

图书标签:

• 汽车电子
• 车载网络
• CAN总线
• 汽车控制系统
• 汽车电子技术
• 数据通信
• 汽车工程
• 电子控制单元
• 汽车诊断
• 嵌入式系统

《车载电子电气架构与网络通信》 内容概述： 本书深入探讨了现代汽车电子电气架构的演进、设计原则及其核心通信技术。随着汽车功能的日益复杂化，从基础的动力系统控制到高级驾驶辅助系统（ADAS）、信息娱乐系统，再到自动驾驶的未来愿景，背后都离不开强大而高效的电子电气系统支撑。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解汽车内部庞大电子设备如何协同工作，实现车辆的智能化、安全化和舒适化。 第一章：汽车电子电气架构的演进与发展 本章追溯了汽车电子电气架构的发展历程，从早期简单的ECU（电子控制单元）应用，逐步演进到集成度更高、功能更集中的分布式架构，再到如今面向域控制器（Domain Controller）和中央计算平台（Central Computing Platform）的集中式架构。我们将分析不同架构模式的优缺点，以及它们对汽车性能、成本、可维护性和可升级性带来的影响。同时，也会探讨未来汽车电子电气架构的发展趋势，例如软件定义汽车（SDV）的概念以及对云连接、OTA（空中下载）更新能力的需求。 第二章：关键车载电子控制单元（ECU）详解 本章将详细介绍汽车中扮演关键角色的各类ECU。我们将逐一剖析发动机控制单元（ECM）、变速箱控制单元（TCM）、制动防抱死系统（ABS）控制单元、安全气囊控制单元（ACU）、车身控制模块（BCM）、多媒体娱乐系统（IVI）等核心ECU的功能、硬件组成、软件架构及其在整车系统中的作用。此外，还会介绍一些新兴的ECU，例如用于ADAS的传感器融合ECU、域控制器等，并阐述它们如何通过车载网络进行数据交换和指令传输。 第三章：车载通信网络基础理论 本章将为读者奠定扎实的通信网络基础。我们将介绍通信的基本概念，包括数据传输、协议、拓扑结构、带宽、延迟等。随后，将重点讲解车载通信网络的独特性质，例如对实时性、可靠性、鲁棒性和安全性的高要求。我们会深入分析各种通信协议的原理，包括它们的工作方式、帧结构、仲裁机制以及在汽车应用中的适配性。理解这些基础理论对于后续深入理解具体车载网络协议至关重要。 第四章：主流车载通信协议深入解析 本章是本书的核心内容之一，将详细解析目前汽车行业广泛使用的各种车载通信协议。 CAN（Controller Area Network）协议： 作为最广泛使用的车载通信协议，我们将从其诞生背景、技术优势（如高可靠性、实时性、多主通信、故障检测能力）出发，详细讲解其物理层（如CAN-High/Low）、数据链路层（如帧格式、标识符、仲裁机制、错误处理）以及应用层（如CANopen、J1939等）的细节。我们将分析CAN在发动机控制、制动系统、安全气囊等传统领域的应用，并探讨其在现代汽车中面临的挑战及演进（如CAN FD）。 LIN（Local Interconnect Network）协议： 针对低成本、低带宽的传感器和执行器连接需求，LIN协议应运而生。本章将解析LIN的单主多从结构、帧传输机制、低功耗特性以及在车窗控制、座椅调节、车内照明等领域的典型应用。我们将比较LIN与CAN在成本、性能和适用场景上的差异。 FlexRay协议： 作为一种高性能、确定性通信协议，FlexRay在对实时性和可靠性要求极高的应用领域（如线控转向、线控制动、主动悬挂）扮演着重要角色。本章将深入剖析FlexRay的周期性通信模式、时间触发机制、同步机制、冷启动策略以及其在保障车辆安全和性能方面的优势。 Ethernet in Automotive（车载以太网）： 随着数据量的激增和功能复杂度的提升，车载以太网正迅速成为汽车通信的主流。本章将介绍车载以太网的物理层（如100BASE-T1, 1000BASE-T1）、数据链路层（MAC层）以及网络层（IP、UDP、TCP）的特性。我们将重点讲解其高带宽、低延迟的优势，以及在ADAS、自动驾驶、信息娱乐系统和OTA更新等场景中的应用。同时，也会探讨车载以太网在安全性、可靠性和布线方面的挑战及解决方案（如TSN - Time-Sensitive Networking）。 AVB/TSN（Audio Video Bridging / Time-Sensitive Networking）： 为满足对时间同步精度和带宽保障的严格要求，AVB和TSN技术在车载以太网中得到了广泛应用。本章将介绍AVB/TSN的核心概念，如时间同步协议（PTP）、流量调度（Shaping, Policing）、优先级标签以及它们如何协同工作，确保音视频数据和控制信号的可靠传输。 第五章：车载通信网络安全 随着汽车网络连接的日益普及，网络安全成为汽车行业面临的严峻挑战。本章将深入探讨车载通信网络的安全性问题，包括潜在的攻击向量（如数据篡改、拒绝服务攻击、信息泄露）、威胁模型以及防御策略。我们将介绍安全通信协议（如TLS/SSL在车载以太网中的应用）、加密技术、身份认证机制、访问控制以及入侵检测和防御系统（IDPS）在汽车网络安全中的作用。同时，也会讨论相关的安全标准和法规要求。 第六章：车载通信网络的测试与验证 本章将聚焦于车载通信网络的测试与验证过程。我们将介绍各种测试方法和工具，包括单元测试、集成测试、系统测试、网络负载测试、故障注入测试以及性能测试。重点将放在如何通过仿真、硬件在环（HiL）测试以及实车路测来验证网络的可靠性、实时性、兼容性和安全性。此外，还会介绍一些行业标准的测试流程和认证要求。 第七章：车载通信网络的诊断与故障排除 本章将讲解车载通信网络的诊断机制和故障排除方法。我们将介绍OBD-II（On-Board Diagnostics II）标准在诊断中的作用，以及如何通过诊断工具读取故障码、监测实时数据和执行执行器测试。此外，还会探讨各种通信协议内置的诊断功能，以及如何利用网络分析仪、示波器等专业设备来定位和解决网络通信故障。 第八章：车载通信网络的未来展望 本章将展望车载通信网络的未来发展趋势。我们将探讨面向服务（Service-Oriented Architecture - SOA）在汽车领域的应用，以及它对网络通信提出的新需求。同时，也会讨论车联网（V2X - Vehicle-to-Everything）通信技术（如V2V, V2I, V2P, V2N）如何进一步提升汽车的安全性和智能化水平，以及它们与车载通信网络的融合。最后，我们将展望软件定义汽车（SDV）时代下，车载通信网络在支持新型服务、应用和商业模式方面的潜力。 目标读者： 本书适合于汽车工程师、汽车电子系统开发人员、嵌入式系统工程师、汽车电子相关专业的学生，以及对汽车通信技术和电子电气架构感兴趣的广大读者。通过阅读本书，读者将能够系统地掌握现代汽车通信网络的核心知识，理解不同协议的设计理念和应用场景，并为未来的汽车技术发展打下坚实基础。

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阅读此书的过程中，我最大的困惑在于其对“数据总线”的定义过于狭隘和过时。在当下，汽车网络正快速向基于以太网的域控制器架构转型，而本书的论述似乎仍牢牢地停留在CAN总线的框架下，对高速、大带宽的需求趋势几乎没有提及。特别是对于车载以太网（如TSN，时间敏感网络）在带宽分配、流量整形和端到端保护机制方面的最新进展，书中完全缺失。我原本期望能看到如何利用虚拟化技术在共享总线上隔离不同安全等级的数据流，或者如何设计一个能够适应OTA（空中下载）更新的健壮网络架构。但这本书的内容仿佛被时间凝固在了十年前，对于探讨未来汽车电子发展方向——特别是软件定义汽车（SDV）背景下的网络演进——它提供不了任何前瞻性的见解或有价值的参考框架，显得极其保守和落后。

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说实话，我花了大量时间试图从这本《汽车电脑控制器区域网数据总线》中提炼出关于“网络性能优化”的实用方法论，毕竟在现代智能网联汽车中，带宽和延迟是决定用户体验的关键因素。我期待能看到一些关于消息优先级调度算法的对比分析，或者针对高频度传感器数据流的负载均衡策略的详细推演。然而，书中关于“性能”的讨论极其抽象，充斥着“应力测试”和“提高可靠性”这类宽泛的表述，缺乏具体量化的指标和可复现的实验数据来支撑其论断。比如，当讨论到总线仲裁机制时，作者仅仅停留在理论描述，没有提供任何关于在实际ECU负载达到90%以上时，不同仲裁策略对丢包率和延迟抖动的影响曲线图。这使得这本书对于从事高级网络架构设计和实时性调优的工程师来说，价值几乎可以忽略不计。它似乎更关注“是什么”而不是“如何做”，最终让寻求工程实践指导的读者空手而归。

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这本《汽车电脑控制器区域网数据总线》的书籍，从书名来看，我原本期待能深入探讨现代汽车电子架构中CAN、LIN等总线技术如何实现各个控制单元之间的高效、可靠通信。我最近一直在研究车载网络协议栈的底层实现，特别是涉及到时间敏感型数据传输和故障诊断方面的挑战。然而，我翻阅了全书，却发现它似乎将重点过多地放在了对通用嵌入式系统设计原理的阐述上，对于汽车特有的实时性要求、EMC（电磁兼容性）设计考量，以及特定协议（如AUTOSAR下的通信栈配置）的细节挖掘，都显得非常表面化。例如，在论及“控制器”部分时，更多的是介绍了标准的微控制器选型和中断处理机制，而没有针对ECU（电子控制单元）在电源瞬变、低温启动等极端工况下的软件鲁棒性设计给出深入的见解。更让我感到遗憾的是，书中对诊断通信协议（UDS）在实际部署中的调试技巧和常见陷阱几乎没有涉及，这对于我们这些需要一线解决通信错误的工程师来说，价值有限。总而言之，这本书更像是一本面向非汽车专业学生的嵌入式系统导论，而非针对汽车网络工程师的专业参考手册，深度和针对性上都差强人意。

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我对这本书的阅读体验可谓是五味杂陈，特别是那种期望与现实的巨大落差感令人印象深刻。我本是想寻找一本能够系统梳理并对比不同汽车总线（如FlexRay、Ethernet）在不同功能域（如动力总成、ADAS）应用场景下的优劣势的权威著作。然而，这本书给我的感觉更像是一本零散知识点的堆砌，缺乏一条清晰的主线来贯穿“数据总线”这一核心概念。章节之间的逻辑跳跃性很大，前一章还在谈论基础的串行通信原理，下一章突然冒出一些关于功能安全（ISO 26262）的宏观描述，但两者之间的衔接非常生硬，让人摸不着头脑。尤其是关于网络拓扑结构和物理层设计的部分，插图的质量不高，很多关键的阻抗匹配和终端电阻配置的图示模糊不清，我不得不在其他标准文档中反复对照才能理解作者想要表达的意思。对于希望通过本书建立起一套完整汽车网络设计思维框架的读者来说，这本书提供的帮助非常有限，它更像是一本入门级的“名词解释词典”，而非深入的“方法论指南”。

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这本书给我的感觉是，它似乎是为一位尚未接触过任何现代电子设备知识的读者编写的，对领域内的专业人士而言，其信息密度极低，甚至有些误导性。例如，它用近乎一半的篇幅来介绍串行通信的基础知识，这些内容在任何一本大学基础电子学教材中都能找到，并且讲解得更为透彻。当我翻到“区域网”相关章节时，我本以为会看到对DBC文件格式的深入解析，或者如何利用Vector CANalyzer等工具进行协议栈拦截和分析的实战案例。但实际内容只是简单地提及了这些工具的存在，然后便转向了对软件模块化设计的通用讨论。这种文不对题、内容注水的情况在全书中比比皆是。如果我是一名希望快速入门汽车电子领域的学生，这本书也许能提供一个模糊的轮廓，但若想深入到具体的工程实践层面，它完全无法胜任，反而浪费了读者宝贵的学习时间去过滤掉大量冗余的、非汽车特定的信息。

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