PRZEWODOWE I ŚWIATŁOWODOWE · 2013-06-07 · 1992 intel. 9 CAN – przepływ informacji ......

1 Foto: Mercedes - Benz

PRZEWODOWE I ŚWIATŁOWODOWE

MAGISTRALE TELEINFORMATYCZNE

STOSOWANE W POJAZDACH

Przygotował:

mgr inż. Tomasz Widerski

2

Plan prezentacji

Wprowadzenie

Magistrala CAN

Magistrale optyczne

„FlexRay”

Podsumowanie

3

Komunikacja w pojazdach

Magistrala danych

– fizyczne połączenie dwóch lub więcej urządzeń

zawierających układy mikroprocesorowe, które

służą do transmisji i rozdziału informacji

4

Komunikacja w nowoczesnym samochodzie

Awaryjność komponentów

elektronicznych w pojazdach

12%

sterowniki 54%

złącza, przewody 17%

czujniki

17%

nastawniki

5


Magistrale informatyczne są odpowiedzią na:

zwiększającą się liczbę czujników, elementów wykonawczych i sterowników w samochodach

zwiększającą się łączną długość przewodów elektrycznych i ilość złącz

rosnące wymagania dotyczące szybkości i dokładności pomiarów, przesyłu informacji oraz niezawodności

obniżanie kosztów produkcji

6


Korzyści ze stosowania magistrali informatycznych:

zmniejszenie liczby przewodów elektrycznych (obniżenie masy pojazdu)

zmniejszenie liczby złącz (zwiększenie niezawodności)

lepsze dopasowanie układów (kwantyzacja poziomów napięć, ujednolicenie sygnałów)

szybsza komunikacja

lepsza diagnostyka układów

odporność na zakłócenia (zwiększony udział sygnałów cyfrowych w wymianie danych)

7


Magistrale informatyczne spotykane w motoryzacji:

CAN

8

Magistrala CAN – historia

Magistrale informatyczne spotykane w motoryzacji:

BOSCHOpracowanie standardu CAN (Robert

Bosch GmbH) –

1986 Pierwszy kontroler magistrali CAN (Intel)

1987 Pierwsza implementacja (Mercedes

Benz model S) –

1992

intel

9

CAN – przepływ informacji

Magistrala CAN służy do przesyłu informacji pomiędzy

urządzeniami podłączonymi do niej.

1 32

10

CAN – warstwy aplikacyjne

Warstwa fizyczna:

Poziomy napięć i prędkości przesyłu

Medium transmisyjne

Topologia magistrali

Specyfikacja elementów nadawczych i odbiorczych

Warstwa transferowa (protokół):

Detekcja i blokada błędów

Potwierdzenie odbioru wiadomości

Arbitraż

Określony format wiadomości (ramka)

Chronometraż wiadomości

Standardy CAN:

ISO11529-2 (transfer 5kb/s ÷ 125kb/s)

ISO11898 (transfer do 1Mb/s)

Wersje CAN:

CAN A – ramka standardowa

CAN B – ramka rozszerzona

11

CAN – klasy zastosowań

Klasa A – komunikacja elektroniki Chassis (światła, kierunkowskazy,

siłowniki siedzeń i lusterek, centralny zamek) – szybkość przesyłu

<10kb/s, minimalizacja kosztów

Klasa B – urządzenia wymagające szybszej transmisji (klimatyzacja) –

szybkość przesyłu ≈40kb/s

Klasa C – wymagany transfer danych w czasie rzeczywistym (sterowanie

silnika, sterowanie skrzynią biegów, układy ABS, ESP, itp.) – szybkość

przesyłu 250kb/s÷1Mb/s, transfer wiadomości <1ms z cyklem 1÷10ms,

mała ilość danych

Klasa D – przesył dużej ilości danych (komunikacja multimedialna) –

szybkość przesyłu 100kb/s÷1Mb/s

12

CAN – rodzaje magistral

Źródło: AUDI

AUDI A4 2001r.

13

CAN – przykładowa implementacja

Telematik Telefon

Nawigacja

Kontrola głosem

Radio

CD

Tachograf

Pomoc przy

parkowaniu

Pomiar

ciśnienia opon

Moduł ABS

Sterowanie

silnikiem

Sterowanie

skrz. biegów

Kontrola trakcji

Kontrola kąta wychylenia

Klimatyzacja

Sterowanie silnikiem 2

Gateway

Antriebs-CAN 500 kb/s

Komfort-CAN 100 kb/s

Infotainment-CAN 100 kb/s

Diagnoza

Diagnose-CAN 100 kb/s

Kombi-CAN 500 kb/s

Źródło: AUDI

14

Magistrala CAN – systemy połączeń

Struktury:

a) linearna

b) gwiaździsta

c) pierścieniowa

1 32

3

5

12

4

32

41

a

b c

15

Magistrala CAN – systemy połączeń

Liczba wymaganych

przewodów: a) sterowanie tradycyjne

b) z wykorzystaniem magistrali CAN

P P

P

CAN

a)

b)

16

Magistrala CAN – elementy składowe

sterownik

Kontroler

CAN

Transceiver

Przewody magistrali Terminator

magistrali

17

CAN – linia przesyłowa

Przesył sygnału dwoma

przewodami tzw. skrętką.

3,5V

2,5V

1,5V

3,5V

2,5V

1,5V

CAN L

CAN H

Przeciwstawne napięcia na przewodach –

przesył metodą różnicową

18

CAN – charakterystyka linii przesyłowych

Długość magistrali

Przewód magistrali

Terminator Transfer

Rezystancja Przekrój

0 – 40m 70mΩ/m 0,25 - 0,34 mm2

AWG23, AWG22 124Ω (1%) 1Mb/s przy 40m

40 – 300 m <60mΩ/m 0,34 - 0,5 mm2

AWG22, AWG20 127Ω (1%) 500kb/s przy 100m

300 – 600 m <40mΩ/m 0,5 - 0,6 mm2

AWG20 150Ω - 300Ω 100kb/s przy 500m

600 – 1000 m <26mΩ/m 0,75 - 0,8 mm2

AWG18 150Ω - 300Ω 50kb/s przy 1000m

Linie doprowadzające do magistrali (łączna długość max. 30m):

max. 2m przy transferze do 250kb/s

max. 30cm przy transferze większym niż 250kb/s Źródło: Elektor Electronics

19

CAN – charakterystyka linii przesyłowych

Zależność pomiędzy max. długością magistrali i szybkością transferu:

długość szybkość = const.

( 1Mb/s 40m = 100kb/s 400m )

20

CAN – poziomy napięć

Zakłócające pola elektromagnetyczne znoszą się nawzajem

(suma napięć jest zawsze stała)

Napięcie na magistrali

(w odniesieniu do lokalnej masy)

Bit recesywny 1 Bit dominujący 0

Przewód CAN LOW 2,5V 1,5V

Przewód CAN HIGH 2,5V 3,5V

Dopuszczalna różnica napięć pomiędzy przewodami 0 ÷ 0,5V 0,9 ÷ 2V

Bit recesywny może być nadpisany przez bit dominujący (wysłanie różnych bitów

przez dwie stacje powoduje, że tylko jedna będzie „słyszana” przez pozostałe

komponenty magistrali)

21

Magistrala CAN - transmisja danych

przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przygotowanie

danych

wysyłanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

Sterownik 1 Sterownik 2 Sterownik 3 Sterownik 4

22


przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przygotowanie

danych

wysyłanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych


Przekazanie danych ze

sterownika do kontrolera

CAN

23


przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przygotowanie

danych

wysyłanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

Sterownik 1 Sterownik 2 Sterownik 3 Sterownik 4 Odbiór danych z

kontrolera CAN,

przekształcenie i wysłanie

na magistralę przez

transceiver CAN

24


przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przygotowanie

danych

wysyłanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

Sterownik 1 Sterownik 2 Sterownik 3 Sterownik 4 Pobranie

danych z

magistrali

przez

pozostałe

sterowniki

(odbiorniki)

25


przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przygotowanie

danych

wysyłanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych


Sprawdzenie, czy pobrane

dane są potrzebne do

pracy sterowników

26


przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przygotowanie

danych

wysyłanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych

przejmowanie

danych

kontrola

danych

odbiór

danych


Przejęcie i przetworzenie

dedykowanych danych,

lub ignorowanie ich

27

CAN – wymiana danych

System asynchroniczny przesyłu danych

Komunikacja jest synchronizowana poprzez wiadomość wysyłaną

przez sterownik – zbocza narastające / opadające kolejnych bitów.

Wymiana komunikatów:

– Odwołanie do określonego sterownika

sterownik nadający podaje adres odbiorcy; odbiorca potwierdza

odbiór

– Podanie określonej wiadomości

nadajnik dołącza do komunikatu identyfikator określający

charakter wiadomości (brak adresów); pozostałe stacje same

decydują, czy informacja jest im potrzebna

28

CAN - protokół danych

Komunikat = ramka danych

Budowa komunikatu

Źródło: BOSCH, CAN specification

Pole startowe

Pole statusu

Pole kontrolne

Pole

zabezpieczenia

Pole danych Pole

potwierdzenia

Pole końcowe

0

1

„0” – z priorytetem

(bit dominujący)

„1” – bez priorytetu

(bit recesywny)

29


Budowa komunikatu

Pole startowe (Start of Frame - SOF)

– bit dominujący (0) określający początek ramki (1bit);

zbocze narastające synchronizuje wymianę danych


30


Budowa komunikatu

Pole statusu (Arbitration Field, Identifier) - 12bitów

– identyfikator informacji, określa priorytet komunikatu, im mniejsza

wartość, tym większy priorytet (11bitów)

CAN2.0A (standard CAN) – 11bitów (211 = 2048 ramek), transfer 5÷125kb/s

CAN2.0B (extended CAN) – 29bitów (229 = 536 870 912 ramek), transfer 5÷1000kb/s


31


Budowa komunikatu

Pole statusu (Arbitration Field, Identifier) - 12bitów


- zdalne żądanie transmisji (Remote Transmision Request – RTR) –

1 bit (0), umożliwia zaadresowanie ramki do określonego sterownika

32


Budowa komunikatu

Pole kontrolne (Control Field)

– określenie jak zbudowana jest ramka (6 bitów)


33


Budowa komunikatu




rozszerzenie identyfikatora (Identifier Extension – IDE) – 1 bit,

wskazuje czy ramka jest standardowa (0), czy rozszerzona (1)

34


Budowa komunikatu




bit rezerwowy (r0)

35


Budowa komunikatu




Wskazanie długości pola danych (Data Length Code – DLC)

– 4 bity

36


Budowa komunikatu

Pole danych (Data Field)

– przesyłane dane od 0 do 64bitów (0÷8bajtów)


37


Budowa komunikatu

Pole zabezpieczenia CRC

(Cyclic Redundancy Check Field)

– wykrywanie zakłóceń transmisji (16bitów)


ogranicznik CRC – 1 bit (0)

Nadajnik tworzy z danych 15-bitową sumę kontrolną; odbiornik oblicza taką

samą sumę na podstawie odebranych danych; przy braku zgodności

uruchamia się procedura korekcji błędów.

38


Budowa komunikatu

Pole potwierdzenia ACK

(Acknowledge Field)

– potwierdzenie odbioru – „1” (2bity)


ogranicznik ACK – 1 bit (1)

Pole ACK umożliwia przesłanie potwierdzenia odbioru; W tym miejscu

odbiornik przesyła potwierdzenie odbioru poprzedniej ramki (bit dominujący);

nadajnik odbiera „0” zamiast swojej „1”.

39


Budowa komunikatu

Pole końcowe EOF

(End of Frame)

– koniec ramki danych (7bitów recesywnych)


40


Budowa komunikatu

Przerwa pomiedzy ramkami IFS

(Inter Frame Space)

– rezerwacja czasu na poprawne wprowadzenie odebranych danych (3bity recesywne))


41

CAN – arbitraż

Arbitraż umożliwia ustalenie pierwszeństwa podczas wysyłania informacji

Źródło: Ńkoda

0

1

„0” – z priorytetem

(bit dominujący)

„1” – bez priorytetu

(bit recesywny)

ster. autom.

skrzyni biegów

ster. ABS

ster. Motronic

magistrala

Pole

sta

rto

we

Pole statusu

bit1

bit2

bit3

0 0 0

10

0 01

0

0 0 01

0

01

0 0

Założenie:

Każdy sterownik podczas

nadawania jednocześnie

odbiera sygnały z magistrali;

jeżeli bity się pokrywają

nadawanie jest dozwolone

42

CAN – żądanie danych

Natychmiastowe żądanie informacji przez dane urządzenie z pominięciem

„kolejki”:

Wysłanie ramki zdalnego żądania transmisji RRF

Rozpoznanie ramki RRF przez inne sterowniki; wstrzymanie nadawania

Ustalenie do którego sterownika jest adresowane żądanie (identyfikator)

Przesłanie informacji przez wywołany sterownik

Różnice pomiędzy ramką danych a RRF:

– identyfikator pytanego sterownika jest umieszczony w polu identyfikatora

– w polu DLC podawana jest liczba bajtów rezerwowanych dla żądanej

wiadomości

– bit RTR jest recesywny (1)

– brak pola danych (0 bajtów)

43

CAN – wykrywanie błędów

Niezawodność magistrali CAN:

1 nie wychwycony błąd na 1000 lat pracy (co 0,7s pojawia się błędny bit)

Wykrywanie błędów:

Na magistrali pojawiają się sygnały tylko z jednego sterownika (po arbitrażu); on

sam powinien „słyszeć” swoje sygnały; niezgodność świadczy o błędnej transmisji.

Każde 5 kolejnych bitów o jednakowej wartości jest poprzedzone bitem

komplementarnym - dodatkowym (oprócz pola EOF); jeżeli sterownik odbiera więcej

niż 5 bitów o jednakowej wartości, to jest to traktowane jako błąd

Szacowanie sumy kontrolnej przez odbiornik w polu CRC

Brak nadpisania bitu przerwy ACK jest traktowane przez nadajnik jako brak odbioru

komunikatu przez inne węzły magistrali

Kontrola niektórych pól w ramce, które mają określoną wartość (ogranicznik CRC,

ogranicznik ACK, pole EOF – bity recesywne)

44

CAN – korekcja błędów

Korekcja błędów:

Ramki błędne nie są przetwarzane

Sterownik, który wykrył błąd, celowo wysyła błędną ramkę na magistralę

(6 bitów dominujących + 8 bitów recesywnych) – wszystkie sterowniki na

magistrali albo odbierają poprawne komunikaty, albo odrzucają błędne

dane (informacja globalna o lokalnym błędzie)

45

CAN – uszkodzenia sieci

Topologia połączeń gwarantuje nieprzerwaną komunikację

nawet w przypadku:

Przerwania jednego z przewodów

Zwarcia jednego z przewodów do masy

Zwarcia jednego z przewodów do „plusa” zasilania

UWAGA! – Możliwa jest znaczna redukcja poziomów sygnałów,

nawet do poziomów szumów

46

CAN – uszkodzenia sieci

Uszkodzenia „skrętki”:

Naprawa wymaga staranności (miejsce

naprawy, może powodować odbicia

sygnałów i przekłamania w transmisji)

Ograniczona ilość napraw

Kolejne naprawy min. co 10cm, na

długości max. 5cm

Uszkodzenia terminatora (zmiana oporu):

Pomiar rezystancji przy włączonej sieci (wynik – połowa rezystancji nominalnej)

Pomiar rezystancji przed i po odłączeniu końcowego sterownika (brak zmian

świadczy o uszkodzeniu)

47

CAN – podsumowanie

Możliwość wykorzystania różnych struktur magistrali:

gwiaździsta, pierścieniowa, linearna.

Maksymalna ilość węzłów w systemie:

– 32 – zastosowania standardowe

– 64÷128 – zastosowania specjalne

Szybkość transferu od 5kb/s do 1Mb/s

– elektronika napędu - 500kb/s (Ńkoda) (komunikat – 0,25ms, próba

połączenia – 720ms)

– elektronika komfortowa – 62,5kb/s (Ńkoda) (komunikat – 1ms,

próba połączenia – 20ms)

Rozszerzenie protokołu transmisji wymaga jedynie zmian

programowych

Ogólnie obowiązująca norma umożliwia stosowanie

sterowników różnych producentów

48

LIN - Local Interconnect Network

Zalety sieci LIN:

Prostota

Niski koszt

Zwiększenie:

Szybkość transmisji

Funkcjonalność

Niezawodność

Magistrala LIN łączy niewielką liczbę czujników i elementów

wykonawczych z jednym nadrzędnym sterownikiem.

49

Połączenie sieci LIN i CAN

Magistrala LIN uzupełnia magistralę CAN, ale jej

nie zastępuje.

A BGATEWAY

2 31

CAN

LIN

Zastosowanie magistrali

LIN zwiększa:

Szybkość transmisji

Funkcjonalność

niezawodność

50

Cechy magistrali

Transmisja <20kb/s

Jednoprzewodowość

Architektura master-slave

Samoczynna synchronizacja komunikacji

LIN -

sterowanie

lusterkami

mikrosilnik

LIN - układ

kierowniczy

LIN - sterowanie

fotelem kierowcy

grzejnik

blok

przełączników

LIN - ster. fotelem pasażera

Sterownik centralny (ECU - Master)

CAN

Niezależnie od

wyposażenia

samochodu badanego

oprogramowanie LIN

Master’a zawsze

odpowiada

wyposażeniu

pełnemu.

51

Przykładowa aplikacja

Układ sterowania

klimatyzacją

(AUDI A8 2003r)

Zastosowanie magistrali LIN

zaoszczędziło 25m okablowania

i zmniejszyło masę pojazdu o 3kg. M

tº

SLAVE

MASTER

CAN

MASTER: pełni rolę modułu Gateway monitoruje dane ustala prędkość transmisji ustala kolejność i przydział czasowy dla poszczególnych węzłów diagnozuje sieć

52

Ramka danych

nagłówek (żądanie informacji od węzła) odpowiedź węzła

przerwa

synchronizacyjna

pole synchronizacji

węzłów „Slave”

„delimiter"

identyfikator 2, 4 lub 8 pól danych

bit

startowy

bit

końcowy

0 1 2 3 4 5 6 7

10 bitów

Identyfikacja

początku nowej

ramki (13 bitów).

„0” – bit dominujący

„1” – bit recesywny

Adres węzła

podrzędnego

(8 bitów).

53

Ramka danych

Przebiegi rzeczywiste

Nagłówek Odpowiedź

Bity recesywne

Bity dominujące

Przerwa

synchronizacyjna

Delimiter

Pole

synchronizacji

Identyfikator Bit startowy

Dane

Bit końcowy

54

Odpowiedzi węzła

Odpowiedź węzła:

- rzeczywista odpowiedź (np. przekazanie informacji o

wartości jakiegoś parametru)

- wmuszenie ustawienia parametru (węzeł „Master” w czasie

„odpowiedzi” nadaje wartość jaką ma ustawić „Slave”)

55

Poziomy napięć

Strona nadawcza Strona odbiorcza

Ubat.

80% Ubat.

20% Ubat.

0V

Ubat.

60% Ubat.

40% Ubat.

0V

Bity recesywne

Bity dominujące

56

Magistrale optyczne

Wprowadzenie sieci optycznych do samochodów jest

odpowiedzią na:

rozbudowę systemów multimedialnych

wymaganych dużych szybkości transferu danych

(min. 14,51 Mb/s dla multimediów)

potrzebę eliminacji zakłóceń

Umożliwiły one:

zwiększenie transferu

eliminację zakłóceń elektromagnetycznych Źródło: AUDI

57

DVD Video DAB radio cyfrowe

Telefon

Nawigacja

CD/DVD

CD/MD Audio Internet

TV tuner

Magistrala MOST

Powstanie magistrali MOST

1998

Sieć orientowana na przesył

obrazu i dźwięku.

58

Struktura i cechy

Źródło: AUDI

Zmieniarka CD

TelematykaWyświetlacz

Gateway Tuner TV

Tuner radiowyCzytnik map

Nawigacja

Wzmacniacz

Kontrola

głosowa

Podstawowe cechy:

Architektura – pojedynczy

pierścień

Przepustowość max 21,1

Mb/s

Częstotliwość

nadawania ramek 44.1kHz

Modułowość

Niewrażliwość na

zakłócenia

Autonadzór

59

Warstwa fizyczna

Źródło: AUDI

Przesył sygnałów za pomocą

światłowodu o śr. 0,9mm

(światło podczerwone

λ=650nm)

Światłowód

Złącze

optyczne

Zasilanie

wewnętrzneZłącze

elektryczne

Złącze

diagnostyczne

Pozostałe

podzespoły

MikrokontrolerDekoder MOSTLED Fotodetektor

światłowód

zakończenie

światłowodumechanizm

blokujący

powierzchnia kontaktowa

światłowodu

wskaźnik kierunku

przepływu sygnału

obudowa gniazda

wtyczka

Najdłuższe odcinki do kilku metrów

(max tłumienie 3dB)

60

Stany pracy

Tryb uśpienia – brak wymiany danych,

wszystkie urządzenia przerywają pracę (brak

autodiagnozy, żądania informacji)

Tryb gotowości – uaktywnienie przez jakiś

sterownik, funkcje systemu nie są dostępne,

sieć jest gotowa do działania

Tryb pracy – wszystkie funkcje są dostępne

61

Ramka danych

Źródło: AUDI

Pole startowe

„preamble” 4bity

„Delimiter”4bity

Pole danych480bitów

Bity

asynchroniczne

Pole

kontrolne16bitów

Kontrola

parzystości1bit

Bity

synchroniczne

Pole

statusu7bitów

0-36 bajtów

24-60 bajtów

Dane synchronicznych (audio, video – przesył „online”) - pierwszeństwo przesyłu

Dane asynchroniczne (rysunki, zdjęcia, mapy)

Pole kontrolne – adres nadajnika i odbiornika, regulacja parametrów

62

Ramka danych

Źródło: AUDI

Podział danych synchronicznych – każdy kanał zajmuje 8 bitów

Pole danych

„Delimiter” Pole kontrolne

Kanał audio

zmieniarki CD -

„stereo”

Kanał audio

odtwarzacza

DVD -

„surround”

Kanał wyjścia

audio bloku

nawigacji -

„mono”

Wolne bajty

(brak danych)

Bity asynchroniczne

Bity synchroniczne

63

Uszkodzenia magistrali

Źródło: AUDI

Uszkodzenie światłowodu na skutek zbyt małego

promienia zagięcia.

64

Uszkodzenia magistrali

Źródło: AUDI

Typowe usterki przewodów światłowodowych:

1.załamany przewód,

2.uszkodzona warstwa ochronna,

3.zarysowania powierzchni kontaktowych,

4.zabrudzenia powierzchni kontaktowych,

5.przesunięcie powierzchni kontaktowych,

6.załamanie wtyczki,

7.przerwa w złączu,

8.zbyt mocno zaciśnięta końcówka.

65

Magistrala „Byteflight”

Sieć orientowana na układy

bezpieczeństwa czynnego i

biernego.

Źródło: BMW

„Łącznik"

OT

OT

OT

OT

OT

C

OT

C

OT

C

OT

C

OT

C

OT

OT

GATEWAY

OT

CAN

C - mikrokontroler

OT - „tranciever” optyczny

„Łącznik” umożliwia komunikację z

innymi sieciami oraz blokuje

przesył nieistotnych i błędnych

informacji.

Sieć światłowodowa

Struktura gwiaździsta

(polepszenie niezawodności)

Transfer danych – 10 Mb/s

(odpowiedni dla sterowania ABS,

ASR, ESP, itp.)

Brak arbitrażu

66

„Byteflight” – protokół transmisji

Źródło: BMW

1

Dane o wysokim priorytecie

(transmisja synchroniczna)

Dane o niskim priorytecie

(transmisja asynchroniczna)

2 3 10 35 1 2 3 10 38 75

SYNC

Podział na cykle 250 μs (przerwa synchronizacyjna SYNC)

Zmiana impulsów SYNC wskazuje na stan alarmowy.

67

„Byteflight” – ramka danych

Źródło: BMW

ID – bity identyfikacyjne (8 bitów)

LEN – informacja o długości wiadomości (8 bitów)

D0D11 – dane (12 bajtów)

CRC – pole zabezpieczenia (16 bitów)

Czas trwania wiadomości – 4,616,6 μs

Każde pole poprzedza bit startowy (100ns) – przerwa pomiędzy polami nie jest

odbierana jako SYNC

LEN D0 D11 CRCID

Bity startowe

(6bitów)

Koniec wiadomości

(2x ”0")

100 ns

68

Sieć „FlexRay”

Wym

ag

an

ia

(nie

za

wo

dn

ość, tr

an

sfe

r)

Aplikacje MultimediaBezpieczeństwo

i napęd

FlexRay

CAN

LIN

MOST

Zamiana standardu CAN na nowsze rozwiązanie (szybsze i bardziej niezawodne)

Sieć dedykowana dla układów „x-by-wire” (bezpieczeństwo i parametry jezdne)

Transfer danych – 10 Mb/s (odpowiedni dla sterowania ABS, ASR, ESP, itp.)

69

Sieć „FlexRay”

Komunikacja dwukanałowa (dane priorytetowe – kanał statyczny, inne – dynamiczny)

Wielopoziomowa architektura gwiaździsta

Zastosowanie węzłów aktywnych (łączników) i końcowych

Węzeł

końcowy

Węzeł

„Active Star”

70

„FlexRay” – węzeł aktywny

Główne zadanie – detekcja węzła wysyłającego informację i skierowanie do

odpowiedniego „odbiorcy”

Praca dwukierunkowa – możliwa zamiana układów wyjściowych i wejściowych

Możliwość odłączenia węzła końcowego lub fragmentu sieci

Układ detekcji

trasferu

Układ kontroli

kierunku trasferu

Układ detekcji

trasferu

Układ kontroli

kierunku trasferu

Łącznik „Active Star”

dane

wejściowe

dane

wyjściowe

Blok zasilania

71

„FlexRay” – węzeł końcowy

Każdy węzeł końcowy zawiera dwa

sterowniki magistrali

Blok nadzorujący („bus-guardian”) –

ochrona węzła i sieci przed przepływem

niepożądanych danych

Kontroler komunikacji

Mikrokontroler

(Host)

Bu

s

Gu

ard

ian

Ste

rownik

mag

istral

i

Bu

s

Gu

ard

ian

Blo

k z

as

ila

nia

do sieci

Ste

rownik

mag

istral

i

Węzeł końcowy „Node”

72

„FlexRay” – protokół transmisji

Dystrybucja sygnału zegarowego, jednakowego dla wszystkich węzłów

Likwidacja arbitrażu - synchronizacja transmisji (impulsy SOC) i przydział okien

czasowych dla węzłów

Dane synchroniczne przesyłane w regularnych odstępach czasowych

Dane asynchroniczne przesyłane jedne po drugich niezależnie w obu kanałach

SOC A1 B1 C1 D1 A3

SOC A1 B1 E1D1 A3

D2 C2 A4

B2 E2

SOC

SOC

BUS 0

(stat.)

BUS 1

(dynam.)

Dane synchroniczne Dane asynchroniczne

Przesyłana wiadomość

1 32 4 5 6 7 8 9

1 32 4 5 6 78 9 10

SOC - impulsy synchronizacyjne

73

„FlexRay” – ramka danych

ID – pozycja w części statycznej i priorytet w części dynamicznej

MUX – informacja, że węzeł wysyła różne dane z tym samym ID

SYNC – synchronizacja zegara

LEN – informacja o długosci pola danych

CRC – pole zabezpieczenia (wykrywanie zakłóceń)

74

Sieci bezprzewodowe

Sieci bezprzewodowe są

odpowiedzią na potrzeby

użytkowania osobistych urządzeń

multimedialnych nie

zintegrowanych z pojazdem w

trakcie jego użytkowania.

Wstępne pomysły wykorzystania połączeń

przewodowych i łącz na podczerwień

okazały się zbyt kłopotliwe. Rozwiązaniem

optymalnym okazały się połączenia radiowe

krótkiego zasięgu.

75

Sieć „Bluetooth”

Sieć jest tworzona automatycznie

Częstotliwość podstawowa 2,45GHz

Przepustowość max 1Mbps

Zasięg 10-20m

Struktura komórkowa (max 8 urządzeń aktywnych na jedną komórkę)

48-bitowe unikatowe adresy urządzeń

76

Likwidacja zakłóceń

Podział przesyłanych danych na pakiety trwające 625μs

Pakiety są nadawane w kanałach 1MHz w paśmie 2,4022,480GHz

Kanały są wybierane losowo

77

Prognozy – system DRiVE

Źródło: Bosch

78

Podsumowanie

Sieci informatyczne, dostępne w coraz większej liczbie

samochodów, przyczyniają się zmniejszenia masy pojazdu,

zmniejszenia zużycia paliwa oraz emisji substancji szkodliwych,

dając jednocześnie coraz więcej komfortu i przyjemności z

prowadzenia samochodu.

Komunikacja pomiędzy sterownikami oparta o magistrale

tele- i optoinformatyczne zapewnia zwiększenie niezawodności

pracujących podzespołów oraz bezpieczeństwa kierującego i

pasażerów

Zastosowanie zaawansowanych sieci informatycznych w

motoryzacji umożliwia projektantom nowych samochodów realizacje

nawet najbardziej futurystycznych pomysłów („X-by-wire”, systemy

alarmowe „DRiVE”).

79

Dziękuję za uwagę

PRZEWODOWE I ŚWIATŁOWODOWE · 2013-06-07 · 1992 intel. 9 CAN – przepływ informacji ......

Documents

Transcript of PRZEWODOWE I ŚWIATŁOWODOWE · 2013-06-07 · 1992 intel. 9 CAN – przepływ informacji ......