PRZEWODOWE I ŚWIATŁOWODOWE MAGISTRALE TELEINFORMATYCZNE STOSOWANE W POJAZDACH

Transkrypt

1 PRZEWODOWE I ŚWIATŁOWODOWE MAGISTRALE TELEINFORMATYCZNE STOSOWANE W POJAZDACH Przygotował: mgr inż. Tomasz Widerski Foto: Mercedes - Benz 1

2 Plan prezentacji Wprowadzenie Magistrala CAN Magistrale optyczne FlexRay Podsumowanie 2

3 Komunikacja w pojazdach Magistrala fizyczne połączenie dwóch lub więcej urządzeń zawierających układy mikroprocesorowe, które służą do transmisji i rozdziału informacji 3

4 Komunikacja w nowoczesnym samochodzie Awaryjność komponentów elektronicznych w pojazdach 12% 54% sterowniki złącza, przewody 17% czujniki 17% nastawniki 4

5 Komunikacja w nowoczesnym samochodzie 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 5

6 Komunikacja w nowoczesnym samochodzie 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 ) 6

7 Komunikacja w nowoczesnym samochodzie Magistrale informatyczne spotykane w motoryzacji: CAN 7

8 Magistrala CAN historia Magistrale informatyczne spotykane w motoryzacji: BOSCH intel Opracowanie standardu CAN (Robert Bosch GmbH) 1986 Pierwszy kontroler magistrali CAN (Intel) 1987 Pierwsza implementacja (Mercedes Benz model S)

9 CAN przepływ informacji Magistrala CAN służy do przesyłu informacji pomiędzy urządzeniami podłączonymi do niej

10 CAN warstwy aplikacyjne Warstwa fizyczna: Poziomy napięć i prędkości przesyłu Medium transmisyjne Topologia magistrali Specyfikacja elementów nadawczych i odbiorczych Standardy CAN: ISO (transfer 5kb/s 125kb/s) ISO11898 (transfer do 1Mb/s) Warstwa transferowa (protokół): Detekcja i blokada błędów Potwierdzenie odbioru wiadomości Arbitraż Określony format wiadomości (ramka) Chronometraż wiadomości Wersje CAN: CAN A ramka standardowa CAN B ramka rozszerzona 10

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 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 Klasa D przesył dużej ilości (komunikacja multimedialna) szybkość przesyłu 100kb/s 1Mb/s 11

12 CAN rodzaje magistral Źródło: AUDI AUDI A4 2001r. 12

13 CAN przykładowa implementacja Antriebs-CAN 500 kb/s Moduł ABS Kombi-CAN 500 kb/s Gateway Infotainment-CAN 100 kb/s Sterowanie silnikiem Telematik Telefon Sterowanie skrz. biegów Pomiar ciśnienia opon Pomoc przy parkowaniu Radio Kontrola trakcji Komfort-CAN 100 kb/s Tachograf Kontrola kąta wychylenia Kontrola głosem Klimatyzacja Diagnose-CAN 100 kb/s Nawigacja Sterowanie silnikiem 2 Diagnoza CD 13 Źródło: AUDI

14 Magistrala CAN systemy połączeń Struktury: a) linearna b) gwiaździsta c) pierścieniowa 5 b a 1 c

15 Magistrala CAN systemy połączeń a) P Liczba wymaganych przewodów: a) sterowanie tradycyjne b) z wykorzystaniem magistrali CAN P CAN P b) 15

16 Magistrala CAN elementy składowe sterownik Kontroler CAN Transceiver Terminator magistrali Przewody magistrali 16

17 CAN linia przesyłowa Przesył sygnału dwoma przewodami tzw. skrętką. Przeciwstawne napięcia na przewodach przesył metodą różnicową 3,5V 2,5V 1,5V CAN L 3,5V 2,5V 1,5V CAN H 17

18 CAN charakterystyka linii przesyłowych Długość magistrali Przewód magistrali Rezystancja Przekrój Terminator Transfer 0 40m 70mΩ/m 0,25-0,34 mm 2 AWG23, AWG22 124Ω (1%) 1Mb/s przy 40m m <60mΩ/m 0,34-0,5 mm 2 AWG22, AWG20 127Ω (1%) 500kb/s przy 100m m <40mΩ/m 0,5-0,6 mm 2 AWG20 150Ω - 300Ω 100kb/s przy 500m m <26mΩ/m 0,75-0,8 mm 2 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 18

19 CAN charakterystyka linii przesyłowych Zależność pomiędzy max. długością magistrali i szybkością transferu: długość szybkość = const. ( 1Mb/s 40m = 100kb/s 400m ) 19

20 CAN poziomy napięć 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 Zakłócające pola elektromagnetyczne znoszą się nawzajem (suma napięć jest zawsze stała) Bit recesywny może być nadpisany przez bit dominujący (wysłanie różnych bitów przez dwie stacje powoduje, że tylko jedna będzie słyszana przez pozostałe komponenty magistrali) 20

21 Magistrala CAN - transmisja Sterownik 1 Sterownik 2 Sterownik 3 Sterownik 4 przejmowanie przygotowanie przejmowanie kontrola kontrola kontrola odbiór wysyłanie odbiór odbiór 21

22 Magistrala CAN - transmisja Sterownik 1 Sterownik 2 Sterownik 3 Sterownik 4 przejmowanie przygotowanie przejmowanie kontrola kontrola kontrola odbiór wysyłanie odbiór odbiór Przekazanie ze sterownika do kontrolera CAN 22

23 Magistrala CAN - transmisja Sterownik 1 Sterownik 2 Sterownik 3 Sterownik 4 Odbiór z kontrolera CAN, przejmowanie kontrola odbiór przygotowanie wysyłanie kontrola kontrola na magistralę przez odbiór przejmowanie przekształcenie i wysłanie transceiver CAN odbiór 23

24 Magistrala CAN - transmisja Sterownik 1 Sterownik 2 Sterownik 3 Sterownik 4 Pobranie przejmowanie kontrola odbiór przygotowanie z magistrali przez pozostałe wysyłanie sterowniki (odbiorniki) kontrola odbiór przejmowanie kontrola odbiór 24

25 Magistrala CAN - transmisja Sterownik 1 Sterownik 2 Sterownik 3 Sterownik 4 przejmowanie przygotowanie przejmowanie kontrola kontrola kontrola odbiór wysyłanie odbiór odbiór Sprawdzenie, czy pobrane dane są potrzebne do pracy sterowników 25

26 Magistrala CAN - transmisja Sterownik 1 Sterownik 2 Sterownik 3 Sterownik 4 przejmowanie przygotowanie przejmowanie kontrola kontrola kontrola odbiór wysyłanie odbiór odbiór Przejęcie i przetworzenie dedykowanych, lub ignorowanie ich 26

27 CAN wymiana System asynchroniczny przesyłu 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 27

28 CAN - protokół Budowa komunikatu Pole startowe Pole kontrolne Pole zabezpieczenia Pole końcowe Pole statusu Pole Pole potwierdzenia 0 0 z priorytetem (bit dominujący) Komunikat = ramka 1 1 bez priorytetu (bit recesywny) Źródło: BOSCH, CAN specification 28

29 CAN - protokół Budowa komunikatu Pole startowe (Start of Frame - SOF) bit dominujący (0) określający początek ramki (1bit); zbocze narastające synchronizuje wymianę 29 Źródło: BOSCH, CAN specification

30 CAN - protokół 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 (2 11 = 2048 ramek), transfer 5 125kb/s CAN2.0B (extended CAN) 29bitów (2 29 = ramek), transfer kb/s Źródło: BOSCH, CAN specification 30

31 Budowa komunikatu CAN - protokół Pole statusu (Arbitration Field, Identifier) - 12bitów - zdalne żądanie transmisji (Remote Transmision Request RTR) 1 bit (0), umożliwia zaadresowanie ramki do określonego sterownika Źródło: BOSCH, CAN specification 31

32 CAN - protokół Budowa komunikatu Pole kontrolne (Control Field) określenie jak zbudowana jest ramka (6 bitów) Źródło: BOSCH, CAN specification 32

33 CAN - protokół Budowa komunikatu Pole kontrolne (Control Field) określenie jak zbudowana jest ramka (6 bitów) rozszerzenie identyfikatora (Identifier Extension IDE) 1 bit, wskazuje czy ramka jest standardowa (0), czy rozszerzona (1) Źródło: BOSCH, CAN specification 33

34 CAN - protokół Budowa komunikatu Pole kontrolne (Control Field) określenie jak zbudowana jest ramka (6 bitów) bit rezerwowy (r0) Źródło: BOSCH, CAN specification 34

35 CAN - protokół Budowa komunikatu Pole kontrolne (Control Field) określenie jak zbudowana jest ramka (6 bitów) Wskazanie długości pola (Data Length Code DLC) 4 bity Źródło: BOSCH, CAN specification 35

36 CAN - protokół Budowa komunikatu Pole (Data Field) przesyłane dane od 0 do 64bitów (0 8bajtów) Źródło: BOSCH, CAN specification 36

37 CAN - protokół Budowa komunikatu Pole zabezpieczenia CRC (Cyclic Redundancy Check Field) wykrywanie zakłóceń transmisji (16bitów) ogranicznik CRC 1 bit (0) Nadajnik tworzy z 15-bitową sumę kontrolną; odbiornik oblicza taką samą sumę na podstawie odebranych ; przy braku zgodności uruchamia się procedura korekcji błędów. Źródło: BOSCH, CAN specification 37

38 CAN - protokół 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. Źródło: BOSCH, CAN specification 38

39 CAN - protokół Budowa komunikatu Pole końcowe EOF (End of Frame) koniec ramki (7bitów recesywnych) 39 Źródło: BOSCH, CAN specification

40 CAN - protokół Budowa komunikatu Przerwa pomiedzy ramkami IFS (Inter Frame Space) rezerwacja czasu na poprawne wprowadzenie odebranych (3bity recesywne)) 40 Źródło: BOSCH, CAN specification

41 Pole startowe bit1 bit2 bit3 CAN arbitraż Arbitraż umożliwia ustalenie pierwszeństwa podczas wysyłania informacji ster. autom. skrzyni biegów 0 1 Pole statusu z priorytetem (bit dominujący) 1 bez priorytetu (bit recesywny) ster. ABS Założenie: ster. Motronic Każdy sterownik podczas nadawania jednocześnie odbiera sygnały z magistrali; jeżeli bity się pokrywają nadawanie jest dozwolone magistrala Źródło: Ńkoda 41

42 CAN żądanie 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 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 (0 bajtów) 42

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) 43

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) 44

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 45

46 CAN uszkodzenia sieci 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) 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 46

47 CAN podsumowanie Możliwość wykorzystania różnych struktur magistrali: gwiaździsta, pierścieniowa, linearna. Maksymalna ilość węzłów w systemie: 32 zastosowania standardowe zastosowania specjalne Szybkość transferu od 5kb/s do 1Mb/s elektronika napędu - 500kb/s (Ńkoda) (komunikat 0,25ms, próba połączenia 7 20ms) 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 47

48 LIN - Local Interconnect Network Magistrala LIN łączy niewielką liczbę czujników i elementów wykonawczych z jednym nadrzędnym sterownikiem. Zalety sieci LIN: Prostota Niski koszt Zwiększenie: Szybkość transmisji Funkcjonalność Niezawodność 48

49 Połączenie sieci LIN i CAN A CAN GATEWAY B LIN Zastosowanie magistrali LIN zwiększa: Szybkość transmisji Funkcjonalność niezawodność Magistrala LIN uzupełnia magistralę CAN, ale jej nie zastępuje. 49

50 Cechy magistrali LIN - sterowanie lusterkami LIN - układ kierowniczy mikrosilnik 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. Transmisja <20kb/s Jednoprzewodowość Architektura master-slave Samoczynna synchronizacja komunikacji 50

51 Przykładowa aplikacja SLAVE Układ sterowania klimatyzacją tº MASTER CAN (AUDI A8 2003r) M Zastosowanie magistrali LIN zaoszczędziło 25m okablowania i zmniejszyło masę pojazdu o 3kg. MASTER: pełni rolę modułu Gateway monitoruje dane ustala prędkość transmisji ustala kolejność i przydział czasowy dla poszczególnych węzłów diagnozuje sieć 51

52 Ramka nagłówek (żądanie informacji od węzła) odpowiedź węzła przerwa synchronizacyjna delimiter" pole synchronizacji węzłów Slave identyfikator 2, 4 lub 8 pól bit startowy 10 bitów bit końcowy Identyfikacja początku nowej ramki (13 bitów). Adres węzła podrzędnego (8 bitów). 0 bit dominujący 1 bit recesywny 52

53 Ramka Nagłówek Odpowiedź Bity recesywne Bit końcowy Delimiter Pole synchronizacji Dane Bity dominujące Przerwa synchronizacyjna Identyfikator Bit startowy Przebiegi rzeczywiste 53

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 ) 54

55 Poziomy napięć Strona nadawcza Strona odbiorcza U bat. U bat. 80% U bat. Bity recesywne 60% U bat. 40% U bat. 20% U bat. Bity dominujące 0V 0V 55

56 Magistrale optyczne Wprowadzenie sieci optycznych do samochodów jest odpowiedzią na: rozbudowę systemów multimedialnych wymaganych dużych szybkości transferu (min. 14,51 Mb/s dla multimediów) potrzebę eliminacji zakłóceń Umożliwiły one: zwiększenie transferu eliminację zakłóceń elektromagnetycznych Źródło: AUDI 56

57 Magistrala MOST DVD Video DAB radio cyfrowe Telefon Powstanie magistrali MOST 1998 TV tuner Internet CD/MD Audio Nawigacja CD/DVD Sieć orientowana na przesył obrazu i dźwięku. 57

58 Struktura i cechy Zmieniarka CD Wyświetlacz Gateway Czytnik map Nawigacja Telematyka Tuner TV Tuner radiowy Kontrola głosowa Podstawowe cechy: Architektura pojedynczy pierścień Przepustowość max 21,1 Mb/s Częstotliwość nadawania ramek 44.1kHz Modułowość Niewrażliwość na zakłócenia Autonadzór Wzmacniacz Źródło: AUDI 58

59 Warstwa fizyczna Światłowód Złącze optyczne Zasilanie wewnętrzne Złącze elektryczne Złącze diagnostyczne Przesył sygnałów za pomocą światłowodu o śr. 0,9mm (światło podczerwone λ=650nm) LED Fotodetektor Dekoder MOST Mikrokontroler Pozostałe podzespoły powierzchnia kontaktowa światłowodu Źródło: AUDI wskaźnik kierunku przepływu sygnału obudowa gniazda Najdłuższe odcinki do kilku metrów (max tłumienie 3dB) światłowód zakończenie światłowodu mechanizm blokujący wtyczka 59

60 Stany pracy Tryb uśpienia brak wymiany, 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 60

61 Ramka Pole startowe preamble 4bity Delimiter 4bity Pole 480bitów Pole kontrolne 16bitów Pole statusu 7bitów Kontrola parzystości 1bit Bity asynchroniczne 0-36 bajtów Bity synchroniczne bajtów Dane synchronicznych (audio, video przesył online ) - pierwszeństwo przesyłu Dane asynchroniczne (rysunki, zdjęcia, mapy) Pole kontrolne adres nadajnika i odbiornika, regulacja parametrów Źródło: AUDI 61

62 Ramka Delimiter Pole kontrolne Pole Bity asynchroniczne Bity synchroniczne Kanał wyjścia audio bloku nawigacji - mono Kanał audio zmieniarki CD - stereo Kanał audio odtwarzacza DVD - surround Wolne bajty (brak ) Podział synchronicznych każdy kanał zajmuje 8 bitów 62 Źródło: AUDI

63 Uszkodzenia magistrali Uszkodzenie światłowodu na skutek zbyt małego promienia zagięcia. Źródło: AUDI 63

64 Uszkodzenia magistrali 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. Źródło: AUDI 64

65 Magistrala Byteflight C C - mikrokontroler OT - tranciever optyczny Sieć orientowana na układy bezpieczeństwa czynnego i biernego. C OT OT OT C Sieć światłowodowa OT OT Struktura gwiaździsta (polepszenie niezawodności) OT OT Łącznik" OT OT Transfer 10 Mb/s (odpowiedni dla sterowania ABS, ASR, ESP, itp.) C OT OT GATEWAY CAN OT C Brak arbitrażu Łącznik umożliwia komunikację z innymi sieciami oraz blokuje przesył nieistotnych i błędnych informacji. 65 Źródło: BMW

66 Byteflight protokół transmisji SYNC Dane o wysokim priorytecie (transmisja synchroniczna) Dane o niskim priorytecie (transmisja asynchroniczna) Podział na cykle 250 μs (przerwa synchronizacyjna SYNC) Zmiana impulsów SYNC wskazuje na stan alarmowy. Źródło: BMW 66

67 Byteflight ramka Bity startowe (6bitów) ID 100 ns LEN D0 D11 CRC Koniec wiadomości (2x 0") ID bity identyfikacyjne (8 bitów) LEN informacja o długości wiadomości (8 bitów) D0 D11 dane (12 bajtów) CRC pole zabezpieczenia (16 bitów) Czas trwania wiadomości 4,6 16,6 μs Każde pole poprzedza bit startowy (100ns) przerwa pomiędzy polami nie jest odbierana jako SYNC Źródło: BMW 67

68 Sieć FlexRay Wymagania (niezawodność, transfer) FlexRay CAN LIN MOST Aplikacje Bezpieczeństwo i napęd Multimedia Zamiana standardu CAN na nowsze rozwiązanie (szybsze i bardziej niezawodne) Sieć dedykowana dla układów x-by-wire (bezpieczeństwo i parametry jezdne) Transfer 10 Mb/s (odpowiedni dla sterowania ABS, ASR, ESP, itp.) 68

69 Sieć FlexRay Węzeł Active Star Węzeł końcowy Komunikacja dwukanałowa (dane priorytetowe kanał statyczny, inne dynamiczny) Wielopoziomowa architektura gwiaździsta Zastosowanie węzłów aktywnych (łączników) i końcowych 69

70 FlexRay węzeł aktywny Blok zasilania Układ detekcji trasferu Układ detekcji trasferu dane wejściowe Układ kontroli kierunku trasferu Układ kontroli kierunku trasferu dane wyjściowe Łącznik Active Star 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 70

71 FlexRay węzeł końcowy Węzeł końcowy Node Bus Guardian Mikrokontroler (Host) Kontroler komunikacji Sterownik magistrali Bus Guardian Sterownik magistrali Blok zasilania Każdy węzeł końcowy zawiera dwa sterowniki magistrali Blok nadzorujący ( bus-guardian ) ochrona węzła i sieci przed przepływem niepożą do sieci 71

72 FlexRay protokół transmisji Przesyłana wiadomość Dane synchroniczne Dane asynchroniczne BUS 0 (stat.) SOC A1 B1 C1 D1 A3 D2 C2 A4 SOC BUS 1 (dynam.) SOC A1 B1 D1 A3 E1 B2 E2 SOC SOC - impulsy synchronizacyjne 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 72

73 FlexRay ramka 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 CRC pole zabezpieczenia (wykrywanie zakłóceń) 73

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. 74

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 75

76 Likwidacja zakłóceń Podział przesyłanych na pakiety trwające 625μs Pakiety są nadawane w kanałach 1MHz w paśmie 2,402 2,480GHz Kanały są wybierane losowo 76

77 Prognozy system DRiVE Źródło: Bosch 77

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 ). 78

79 Dziękuję za uwagę 79