Systemy komunikacji w technice motoryzacyjnej 9

Transkrypt

1 Systemy komunikacji w technice motoryzacyjnej 9

2 Początki multimediów w pojazdach Pierwsze radia samochodowe lampowe lata 30-te. Pierwsze radia tranzystorowe - (Philips), rok 1961, odbiór UKF Philips recordplayer Auto Mignon AG2101: produkowany w latach w Holandii przez Philipsa, protoplasta wszystkich napędów typu slot-in, zdjęcie z kokpitu Forda z wystawy w Hannoverze w 1959 roku, tylko 45 obr/min ;-).

3 D2B charakterystyka (1/3) D2B skrót pochodzący od Domestic Digital Bus (ang. domestic domowy, wewnętrzny). Standard opracowany wspólnie przez grupę firm: Matsushita, Philips, Optical Chip Consortium ( C&C Electronics + Becker). Opracowany i promowany od roku W zakresie warstwy fizycznej wspierany przez np. standard SMARTwireX dotyczący fizycznych rozwiązań w sieci D2B. Przeznaczenie: komunikacja pomiędzy komponentami samochodowymi: audio-video, peryferiami komputerowymi/informatycznymi, urządzeniami multimedialnymi (np. telefony). Urządzenia standardu D2B można znaleźć w Mercedesie klasy S do połączenia w sieć: odbiornika radiowego, systemu CD, systemu autopilota, połączeń typu Tele-Aid, telefonu komórkowego, aplikacji rozpoznawania głosu Linguatronic.

4 D2B charakterystyka (2/3) D2B - dedykowany do danych, które można podzielić na 3 grupy: źródłowe takie jak strumieniowe dane audio z odtwarzacza CD - funkcje typowo obsługiwane przez dedykowany hardware urządzenia, asynchroniczne takie jak dane nawigacyjne - typowo duże ilości danych obsługiwane przez funkcje mikrokontrolera, sterujące - dane o niskim zapotrzebowaniu na pasmo, wykorzystywane do sterowania urządzeniami sieciowymi, zwyczajowo obsługiwane za pomocą mikrokontrolera. Osiągane przepustowości: rozwiązanie SMARTwireX - 25 Mb/s (skrętka), rozwiązanie Mercedes-Benz - 44,8 Mb/s (światłowód), Specyfikacja - norma IEC (komercyjna, płatna)

5 D2B charakterystyka (3/3) Podstawowy sposób komunikacji opiera się na transmisji światłowodowej sieci światłowodowej. Elementy sieci konwertują sygnały elektryczne na sygnały (impulsy) optyczne (świetlne). Każdy element sieci wyposażony jest w nadajnik i odbiornik optyczny (nadbiornik, fiber optic transceiver - FOT) wejściowy (FOT in) i wyjściowy (FOT out). W sieci spełniającej wymagania warstwy fizycznej zgodnej z SMARTwireX (opartej na skrętce) prędkość transmisji dochodzi do 25 Mb/s.

6 D2B struktura sieci Elementy sieci D2B połączone są w strukturę: optyczną pierścieniową (ring) - połączenie kablem światłowodowym każdego ze składników sieci w grupę; elektryczną gwiaździstą - połączenie tzw. liniami wybudzania (wake-up lines) tj. połączenie każdego z elementów sieci jednym kablem z centralnym punktem. Punkt centralny tworzony jest przez proste połączenie kabli lub specjalny konektor. Kable światłowodowe oznaczone są w ten sposób, że jeden z końców jest bezbarwny (początek), drugi czerwony (koniec). Połączenia z modułami sieci powinny być wykonywane naprzemiennie tzn. czerwony zacisk elementu sieci połączony z bezbarwnym końcem kabla światłowodowego. Maksymalna długość kabla światłowodowego: 10 metrów bez łączników, 7 metrów - jeden łącznik, 3,6 metra - dwa łączniki.

7 D2B kable światłowodowe Zalety korzystania z okablowania światłowodowego: brak zakłóceń elektromagnetycznych, mniejsza masa niż kabli miedzianych, lepsza jakość sygnału, ograniczenie liczby połączeń elektrycznych, łatwość konfiguracji (kolorowe końce), transfer rzędu 5,6 MB/s. Wady kabli światłowodowych: niska odporność mechaniczna, naprawy przy użyciu sprzętu specjalistycznego, "wyciekanie" światła z rdzenia przy dużych załamaniach kabla (średnica zakrzywienia mniejsza niż 25 mm). Budowa kabla: 1. Osłona - zabezpieczenie płaszcza i rdzenia kabla; średnica 2,2 mm; kolor: pomarańczowy. 2. Płaszcz odbijający - utrzymanie strumienia światła w rdzeniu. 3. Rdzeń: przenoszenie sygnału optycznego; średnica 1 mm.

8 Linia wybudzania Linia wybudzania (Wake-Up Line) - cel stosowania i charakterystyka: Transceivery optyczne (FOT) wymagają znacznych natężeń prądu (znacznych mocy) i powinny być uśpione w przypadku braku transmisji. Linia wybudzania w czasie bezczynności zasilana jest napięciem akumulatora z modułu master. Wybudzanie polega na obniżaniu potencjału linii przez moduł master. Linia wybudzania wykorzystywana jest także przez sprzęt diagnostyczny sterujący modułem master. Połączenia linii wybudzania mogą być wykonane: w postaci połączenia kablowego (tzw. Z splice), łącznika (np. X30/8)

9 Zarządca pierścienia Ring master Przechowuje konfigurację pierścienia. Obsługuje linię wybudzania. Dostarcza optycznego sygnału uruchomienia pierścienia (ring start). Zarządza spięciem (ring lock) i wyłączeniem (switch off) pierścienia. Identyfikuje i przechowuje kody błędów. Pełni rolę bramy z magistralą CAN. Wykonuje zadania diagnostyczne przy zewnętrznym sterowaniu sprzętem diagnostycznym. Zarządcą wybudzania może być: odbiornik radiowy, system zarządzania (Comand), system sterowania MCS (Modular Control System).

10 Uruchomienie pierścienia Fazy uruchamiania pierścienia: moduł master obniża potencjał linii wybudzania na około 80 ms, elementy sieci identyfikują ten sygnał i przechodzą w tryb aktywny, moduł master wysyła sygnał optyczny (optical ring start) sygnał optyczny przekazywany pomiędzy kolejnymi węzłami sieci powraca do modułu master, moduł master wysyła optyczny sygnał blokowania pierścienia (ring lock), w przypadku przeprowadzenia wszystkich faz sieć jest gotowa do działania.

11 Uszkodzenia pierścienia Rozsynchronizowanie Poprawne funkcjonowanie pierścienia wymaga komunikacji w określonych ramach czasowych. Wykrywanie nieprawidłowości funkcjonowania wymaga od węzła master "znajomości": liczby elementów, kolejności węzłów. Proces wykrywania problemów synchronizacji (fazowania) polega na pomiarze sumy czasów potrzebnych do: przekazania sygnału do kolejnego węzła, przetworzeniu sygnału przez węzeł. Wykrycie niezgodności pomiędzy wartościami zapisanymi w węźle master i otrzymanymi z pomiaru wskazuje na: przekroczenie tolerancji czasów elementów, przekroczenie maksymalnej długości kabli światłowodowych.

12 Uszkodzenia pierścienia Problem z uruchomieniem pierścienia Węzeł master wysyła elektryczny sygnał wake-up. Węzły "budzą się" - oprócz uszkodzonych (Tele-Aid). Węzeł master wysyła impuls optyczny. Master nie otrzymuje zwrotnego impulsu optycznego. Master trzykrotnie wysyła elektryczny sygnał wybudzania i towarzyszący mu sygnał optyczny. Po czwartym sygnale wybudzania funkcjonujące elementy sieci D2B wysyłają elektryczny i optyczny impuls wyliczeniowy (roll call). Węzły sieci przechodzą w stan uśpienia - pierścień nie może zostać zainicjowany. Ponowna próba zainicjowania pierścienia zajdzie przy ponownym uruchomieniu całego systemu. Uszkodzenie określane jest na podstawie: znajomości topologii węzłów (liczba, kolejność), liczby elektrycznych sygnałów roll call - liczba węzłów uszkodzonych, odliczaniu wstecz otrzymanych przez węzeł master sygnałów "roll back" - lokalizacja uszkodzonego węzła.

13 Uszkodzenia pierścienia Identyfikacja typu uszkodzenia Liczba elektrycznych sygnałów roll back i odliczanie wstecz sygnałów optycznych: pozwala określić liczbę i lokalizację uszkodzonego węzła, nie pozwala określić typu błędu: elektryczny/optyczny. Wykrycie błędu "elektrycznego" możliwe jest za pomocą: aparatury diagnostycznej, testu "wybudzania diagnostycznego". Wybudzanie diagnostyczne: rozpięcie magistrali optycznej, węzeł master wysyła "długi" impuls wybudzenia, węzły sieci odpowiadają, krótkimi impulsami, master przesyła odpowiedzi do testera w celu identyfikacji uszkodzonego węzła.

14 Uszkodzenia pierścienia optycznego Ocena wizualna Dzięki znajomości topografii węzłów sieci w pojeździe możliwe jest wykrycie: rozłączenia i uszkodzenia przewodów, występowania przewodów dłuższych niż typowe. Typowe uszkodzenia kabli światłowodowych to: wyszczypanie, rozerwanie, zadrapanie, pęknięcie, nadmierne zagięcie. Częściowe uszkodzenia światłowodów skutkują: komunikatami błędu, zakłóceniami obrazu i dźwięku. Optyczna ocena występowania sygnału optycznego po załączeniu węzła master po wypięciu wtyku: wtyczka: 4/5 błysków sygnalizuje poprawność obwodu i urządzeń występujących przed miejscem kontroli, gniazdo: 1 błysk z gniazda po 4 błyskach z wtyczki wskazuje, że: zasilanie i masa węzła są poprawne, węzeł został wybudzony i węzeł "chce" poinformować węzeł master o poprawności połączenia.

15 Uszkodzenia pierścienia optycznego Ocena aparaturą diagnostyczną Ocena optyczna wskazuje tylko występowanie sygnału. Sygnał optyczny: zbyt silny powoduje rozsynchronizowanie pierścienia. zbyt słaby generuje problemy z wybudzaniem i wprowadzeniem w stan Ring Lock". Tester sieci D2B umożliwia kontrolę: ciągłości światłowodu - stanowi źródło światła, poziomu sygnału w światłowodzie, poziomu sygnału na wyjściu węzła, poprawności działania węzła przez jego zastępowanie. Występowanie i poziomy sygnałów optycznych (niski, poprawny, zbyt silny) sygnalizowane są za pomocą diód LED.

16 Uszkodzenia pierścienia optycznego Ocena aparaturą diagnostyczną Ocena stanu światłowodu: przyłączenie 2 testerów na końcach kontrolowanego kabla, określanie stanu strumienia świetlnego emitowanego przez jeden tester za pomocą drugiego testera. Ocena uszkodzenia węzła: odłączenie połączeń elektrycznych kontrolowanego węzła, przyłączenie testera zamiast węzła, tester, funkcjonując jak reapeater, przekazuje otrzymane sygnały i doprowadza do spięcia pierścienia (ring lock).

17 D2B przykładowe zastosowania Jaguar X-Type, S-Type i XJ po 2003 Centrum sterowania plus system nawigacji, system nagłośnienia, rozpoznawanie głosu, zmieniarka CD, system telefoniczny, odtwarzacz i wyświetlacze DVD. Mercedes-Benz klasy S D2B wykorzystane w systemach audio, nawigacji i komunikacji. Zintegrowany system COMAND-DVD Cockpit Management stanowiący połączenie systemu danych z nawigacją opartą na DVD, radio AM/FM stereo, odtwarzacz CD z 6,5 calowym monitorem LCD i zmieniarką CD. Dodatkowo w systemie: SIRIUS Satellite Radio, wielokanałowy system nagłośnienia Bose Cabin Surround, system GPS, system Tele Aid (GPS plus połączenie komórkowe do stacji ratunkowej/serwisowej (przycisk SOS), systemy powiadamiania Automatic Collision Notification, Stolen Vehicle Recovery plus usługa Remote Door Unlock.

18 Koniec Źródła: Communication & Control Electronics. D2B/SMARTwireX Technology Overview. Clemson Vehicular Electronics Laboratory. Automotive Buses. Mercedes-Benz USA Technical Training. Domestic Digital Bus (D2B).