第三节 车载网络的通信协议
一、通信协议概述
1．通信协议
通信协议是指通信双方控制信息交换规则的标准、约定的集合，即指数据在总线上的传输规则。简单地说，两个实体要想成功地通信，它们必须“说同样的语言”，并按既定控制法则来保证相互的配合。在汽车上，要实现车内各电控单元之间的通信，必须制定规则，即通信的方法、时间和内容，以保证通信双方能相互配合，就好像现实生活中的交通规则一样，总统乘坐的车具有绝对的优先通行权，其他具有优先权的依次是政府要员的公车、警车、消防车、救护车等。但只能在执行公务时才能有优先权，驾车旅游、执行公务完毕时就无优先权可言。数据总线的通信协议并不是个简单的问题，但可举例简单说明。例如，当电控单元A检测到发动机已接近过热时，相对于其他不太重要的信息（如电控单元B发送的最新的大气压力变化数据）有优先权。通信协议的标准蕴涵唤醒访问和握手。唤醒访问就是一个给电控单元的信号（这个电控单元为了节电而处于休眠状态），信号使之进入工作状态。握手就是电控单元间的相互确认、兼容，并处在工作状态。
2．通信协议的内容
1）在一个简单的通信协议中，模块不分主从，根据规定的优先规则，模块间相互传递信息，并且都知道该接收什么信息。
2）一个模块是主模块，其他则为从属模块，根据优先规则，主模块决定哪个从属模块发信息以及何时发送信息。
3）所有的模块都像旋转木马上的骑马人，一个上面有“免费券”挂环的转圈绕着他们旋转。当一个模块有了有用的信息，它便抓住挂环挂上这条信息，任何一个需要这条信息的模块都可以从挂环上取下这条信息。
4）通信协议中有个仲裁系统，通常这个系统按照每条信息的数字拼法为各数据传输设定优先规则。例如，以1结尾的数字信息要比以0结尾的有优先权。
二、总线与接口
1．总线
总线技术最早应用在计算机内部。电信号在计算机系统组件、微处理器、存储器与输入输出器件之间以并行方式传输，为此目的而使用的线路称为总线（bus）。
在计算机系统内部总线分为地址总线、数据总线和控制总线3种。计算机系统内部的总线线路示意图如图1-26所示。车用计算机（电子控制单元）电路板如图1-27所示。
信息并行传输需要带宽较大的线路系统，数据传输速率（速度）较高。信息通过计算机系统外的串行总线线路传输，即在控制单元之间传输。
图1-26 计算机系统内部的总线线路示意图
1—地址总线 2—数据总线 3—控制总线
CPU—中央处理器 ROM—只读存储器 RAM—随机存储器 I—输入 O—输出
图1-27 车用计算机（电子控制单元）电路板
1—输出模块 2—输入模块 3—存储器模块 4—微处理器
5—线圈 6—电容器 7—二极管 8—特殊模块（特定应用）
2．接口
接口（图1-28）负责建立计算机与周围环境（其他设备）之间的连接。为了通过接口正确传输数据，所有设备必须使用相同的硬件和软件。如果无法满足这些前提条件，则由一个网关（控制单元）来完成协调工作。
图1-28 接口
① —计算机 ②—接口 ③—软件 ④—硬件
通过接口连接不同设备时有点对点连接和多点连接两种连接方式。
（1）点对点连接 点对点连接仅适用于在一条传输路径上连接两个设备。图1-29所示为两个控制单元通过总线相互连接的点对点连接方式。
图1-29 点对点连接
（2）多点连接 采用多点连接（图1-30）方式时，可在同一传输路径上连接两个以上的设备。为此，必须为各设备分配明确的代码（地址），以便设备能够有针对性地作出响应。
图1-30 多点连接
如果将传输路径的控制功能主要分配给其中一个设备，则该设备就变为主控控制单元，而其他设备仅具有副控功能，因而，具有副控功能的这些设备也称从属控制单元。
三、协议要素及其功能
1．协议的三要素
协议的三要素见表1-4。
表1-4 协议的三要素
2．协议的功能
协议的功能是控制并指导两个对话实体的对话过程，发现对话过程中出现的差错并确定处理策略。具体来说，每个协议都是具有针对性的，用于特定的目的，所以各协议的功能是不一样的；但是还有一些公共的功能是大多数协议都具有的。协议的功能见表1-5。
表1-5 协议的功能
四、协议的类型
协议可根据其不同特性进行分类，可分为直接型/间接型、单体型/结构化型、对称型/不对称型、标准型/非标准型等协议的不同类型见表1-6。
表1-6 协议的不同类型
（续）
