車子網(wǎng)站與總線準(zhǔn)則
隨著車子電子操控單元以及車子電子裝置的不停增多,采納串行總線實(shí)現(xiàn)多路傳輸,構(gòu)成車子電子網(wǎng)站,是一個(gè)既可靠又經(jīng)濟(jì)的做法。同一時(shí)間現(xiàn)代車子鑒于平安性和可靠性的請求,正越來越多地考量運(yùn)用電控體系代替原有的機(jī)械和液壓體系。
車身體系的操控單元多為低速馬達(dá)和開關(guān)量器件,對實(shí)時(shí)性請求低而數(shù)量許多。運(yùn)用低速的總線接連這點(diǎn)電控單元。將這部分電控單元與車子的驅(qū)動體系分開,有益于確保驅(qū)動體系通信的實(shí)時(shí)性。另外,采納低速總線還可增添傳輸距離、提升抗干擾能力以及下降硬件本錢。
能源與傳動體系的受控對象干脆關(guān)連車子的行進(jìn)狀況,對通訊實(shí)時(shí)性有較高的請求。因而運(yùn)用快速的總線接連能源與傳動體系。傳感器組的各式狀況消息可行廣播的方式在快速總線上發(fā)表,各節(jié)點(diǎn)可行在統(tǒng)一時(shí)候依據(jù)本人的須要獲取消息。這類形式第一大限制地提升了通信的實(shí)時(shí)性。故障診斷體系是將車用診斷體系在通信網(wǎng)站上加以實(shí)現(xiàn)。
網(wǎng)關(guān)是電動車子里面通信的焦點(diǎn),經(jīng)過它可行實(shí)現(xiàn)各條總線上消息的共享以及實(shí)現(xiàn)車子里面的網(wǎng)站治理和故障診斷功效。
隨著新技藝的不停進(jìn)行,在未來的車子網(wǎng)站中,還將來會有專門用于氣囊的平安總線體系,以及X-by-Wire體系。
世界上許多知名車子企業(yè)早在20世紀(jì)80年代就踴躍著力于車子網(wǎng)站技藝的探討及利用,迄今為止,已有多個(gè)網(wǎng)站準(zhǔn)則。日前存留的多個(gè)車子網(wǎng)站準(zhǔn)則,其偏重的功效有所不同。為方便探討和設(shè)置利用,SAE機(jī)動車網(wǎng)站委員會將車子數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)劃分為A、B、C三類。
A類是面向傳感器/執(zhí)行器操控的低速網(wǎng)站,數(shù)據(jù)傳輸位速率平常小于1O kb/s,最重要的用于后視鏡調(diào)度,電動窗、燈光照明等操控;B類是面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)站,位速率在10-125 kb/s,最重要的利用于車身電子舒適性模塊、儀表顯現(xiàn)等體系;C類是面向快速、實(shí)時(shí)閉環(huán)操控的多路傳輸網(wǎng),位速率在125 kb/s-1 Mb/s之中,最重要的用于牽引操控、領(lǐng)先進(jìn)步啟動機(jī)操控、ABS等體系。
在今日的車子中,作為一個(gè)典范利用,車體和舒適性操控模塊都接連到CAN總線上,并借助于LIN總線發(fā)展外圍設(shè)施操控。而車子快速操控體系,平常會運(yùn)用快速CAN總線接連在一同。遠(yuǎn)程消息料理和多媒體接連須要快速互連,視頻傳輸又須要同步數(shù)據(jù)流格式,這點(diǎn)都可由D2B(Domestic Digital Bus)或MOST(Media Oriented Systems Transport) 合同來實(shí)現(xiàn)。沒有線通信則經(jīng)過Blue tooth技藝加以實(shí)現(xiàn)。而在未來的5-10年里,TTP(Time Trigger Protocol)和Flex Ray將使車子進(jìn)行成百分之百的電控體系,十足不要后備機(jī)械體系的扶持。
A類的網(wǎng)站通信多數(shù)采納UART(Universal Asynchronous Reveiver/Transmitter)準(zhǔn)則。UART運(yùn)用起來既容易又經(jīng)濟(jì),但隨著技藝的進(jìn)行,估計(jì)在往后幾年中將來會一步步在車子通信體系中被停止運(yùn)用。而GM企業(yè)所運(yùn)用的E&C(Entertainment and Comfor)、Chrysler企業(yè)所運(yùn)用CCD(Chrysler Collision Detection)和Ford企業(yè)運(yùn)用的ACP(Audio Control Protocol),此刻已一步步停止運(yùn)用。Toyota企業(yè)制訂的一個(gè)通信合同BEAN(Body Electronics Area Network)日前仍在其多個(gè)車型(Clesior、Aristo、Prius和Celica)中加以利用。
A類日前首選的準(zhǔn)則是LIN。LIN是用于車子分布式電控體系的一個(gè)新款低本錢串行通信體系,它是一個(gè)鑒于UART的數(shù)據(jù)格式、主從構(gòu)造的單線12V的總線通信體系,最重要的用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信,而這正是CAN總線的帶寬和功效所不需要求的部分。源于日前尚未構(gòu)建低端多路通信的車子準(zhǔn)則,因而LIN正試圖進(jìn)行成為低本錢的串行通信的產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)則。
LIN的準(zhǔn)則簡單化了現(xiàn)存的鑒于多路解決方案的低端SCI,同一時(shí)間將下降車子電子裝置的開發(fā)、制造和效勞費(fèi)率。LIN采納低本錢的單線接連,傳輸速度最高可達(dá)20kb/s,關(guān)于低端的許多數(shù)利用對象來講,這種速度是可行接納的。它的媒體訪問采納單主/多從的體制,不要發(fā)展仲裁,在從節(jié)點(diǎn)中不要晶體振蕩器而能發(fā)展自同步,這極大地降低了硬件平臺的本錢。
類型:A類B類C類診斷 多媒體 X-by-Wire 平安
名稱:LIN ISO11519-2 ISO11898(SAE J1939)ISO15765 D2B(MOST)Flexray Safety bus
錯(cuò)誤檢:8位CS CRC CRC CRC CRC CRC CRC
(2)B類總線準(zhǔn)則、合同
B類中的世界準(zhǔn)則是CAN總線。CAN總線是德國BOSCH企業(yè)從20世紀(jì)80年代初為解決現(xiàn)代車子中許多的操控與測試儀器之中的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一個(gè)串行數(shù)據(jù)通信合同,它是一個(gè)多主總線,通信介質(zhì)可行是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。通信速率可達(dá)1Mb/s。CAN總線通信接口中集成了CAN合同的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功效,可達(dá)成對通信數(shù)據(jù)的成幀料理,包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、重復(fù)冗余檢測、領(lǐng)先級判別等項(xiàng)事業(yè)。CAN合同的一種第一大特色是廢除了慣例的站地址編碼,而代之以對通信數(shù)據(jù)塊發(fā)展編碼,最多可標(biāo)識2048(2.OA)個(gè)或5億(2.OB)若干數(shù)據(jù)塊。采納這類方法的優(yōu)點(diǎn)可使網(wǎng)站內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上受節(jié)制。數(shù)據(jù)段長度最多為8個(gè)字節(jié),不會占用總線時(shí)間過長,從而確保了通信的實(shí)時(shí)性。CAN合同采納CRC檢測并可提供相應(yīng)的錯(cuò)誤料理功效,確保了數(shù)據(jù)通信的可靠性。
B類準(zhǔn)則采納的是ISO11898,傳輸速率在lOOkb/s左右。關(guān)于歐洲的各大車子企業(yè)從1992年起,一直采納ISO11898,所運(yùn)用的傳輸速率范疇從47.6-500kb/s不等。近年來,鑒于ISO11519的容錯(cuò)CAN總線準(zhǔn)則在歐洲的各式車型中也最初獲得廣大的運(yùn)用,ISO11519-2的容錯(cuò)低速2線CAN總線接口準(zhǔn)則在小汽車中正好獲得普及的利用,它的物理層比ISO11898要慢少許,同一時(shí)間本錢也高少許,可是它的故障檢驗(yàn)?zāi)芰Σ⒎浅M怀。與此同一時(shí)間,過去廣大適用于美國車型的J1850正一步步被鑒于CAN總線的準(zhǔn)則和合同所取代。
源于快速總線體系最重要的用于與車子平安相干,以及實(shí)時(shí)性請求相比高的位置,如能源體系等,是以其傳輸速率相比高。依據(jù)慣例的SAE的分類,該部分隸屬C類總線準(zhǔn)則,平常在125kb/s-1Mb/s之中,必需扶持實(shí)時(shí)的周期性的參數(shù)傳輸。日前,隨著車子網(wǎng)站技藝的進(jìn)行,未來將來會運(yùn)用到具備快速實(shí)時(shí)傳輸特性的少許總線準(zhǔn)則和合同,包括采納時(shí)間觸發(fā)通訊的X by Wire體系總線準(zhǔn)則和用于平安氣囊操控和通訊的總線準(zhǔn)則、合同。
ISO11898針對車子(小汽車)電子操控單元(ECU)之中,通信傳輸速率大于125kb/s,最高1Mb/s時(shí),運(yùn)用操控器局域網(wǎng)站建立數(shù)字消息交換的相干特性發(fā)展了具體的劃定。
J1939運(yùn)用了操控器局域網(wǎng)合同,全部ECU在總線空閑時(shí)都可行發(fā)送消息,它應(yīng)用合同中定義的擴(kuò)展幀29位標(biāo)識符實(shí)現(xiàn)一種完整的網(wǎng)站定義。29位標(biāo)識符中的前3位被用以在仲裁進(jìn)程中打算信息的領(lǐng)先級。對每類信息而言,領(lǐng)先級是可編程的。這樣原始設(shè)施生產(chǎn)商在須要時(shí)可行對網(wǎng)站發(fā)展調(diào)度。J1939經(jīng)過將全部11位標(biāo)識符信息定義為專用,應(yīng)允運(yùn)用11位標(biāo)識符的CAN準(zhǔn)則幀的設(shè)施在統(tǒng)一個(gè)網(wǎng)站中運(yùn)用。這樣,11位標(biāo)識符的定義其實(shí)不是干脆隸屬J1939的一種構(gòu)成部分,可是也被包涵進(jìn)來。這是為了確保其運(yùn)用者可行在統(tǒng)一網(wǎng)站中并存而不顯露沖突。
Byteflight最重要的以BMW企業(yè)為中心制定。數(shù)據(jù)傳輸速率為10 Mb/s,光纖可長達(dá)43m。Byteflight不但可行用于平安氣囊體系的網(wǎng)站通信,還可用于X by Wire體系的通信和操控。BMW企業(yè)在2001年9月公布的新型BMW 7系列車型中,采納了一套名為ISIS(Intelligent Safety Integrated System)的平安氣囊操控體系,它是由14個(gè)傳感器組成的網(wǎng)站,應(yīng)用Byteflight來接連和收集前座庇護(hù)氣囊、后座庇護(hù)氣囊以及膝部庇護(hù)氣囊等平安裝置的信號。在緊急概況下。中央電腦能夠更快更明確地打算不同位子的平安氣囊的施放范疇與時(shí)機(jī),發(fā)揮最好的庇護(hù)成果。
TTP(時(shí)間觸發(fā)合同)是由維也納理工大學(xué)的H.Kopetz教授開發(fā)的。時(shí)間觸發(fā)體系和事故觸發(fā)體系的事業(yè)原理大不相同。對時(shí)間觸發(fā)體系來講,操控信號起由于時(shí)間流程;而在事故觸發(fā)體系中,操控信號起由于事故的產(chǎn)生(如一次中斷)。這項(xiàng)開發(fā)事業(yè)后來作為一種被歐洲委員會資助的名目,進(jìn)一步進(jìn)行成為一個(gè)車子自動駕馭利用體系。TTP創(chuàng)立了大批車子X by Wire操控體系,如駕馭操控和制動操控。TTP是一種利用于分布式實(shí)時(shí)操控體系的完整的通信合同.它能夠扶持多個(gè)的容錯(cuò)戰(zhàn)略,提供了容錯(cuò)的時(shí)間同步以及廣大的錯(cuò)誤檢驗(yàn)體制,同一時(shí)間還提供了節(jié)點(diǎn)的規(guī)復(fù)和再整合功效。其采納光纖傳輸?shù)墓こ袒瘶悠匪俣葘⑦_(dá)到25Mb/s。
故障診斷是現(xiàn)代車子必不可少的一項(xiàng)功效,運(yùn)用釋放診斷的目的最重要的是為了滿足OBD-Ⅱ (ON Board Diagnose).OBD-Ⅲ或E-OBD(European-On Board Diagnose)準(zhǔn)則。日前,眾多車子制造廠家都采納ISO14230(Keyword Protocol 2000)作為診斷體系的通信準(zhǔn)則,它滿足OBD-Ⅱ和OBD-Ⅲ的請求。在歐洲,過去診斷體系中運(yùn)用的是ISO9141,它是一個(gè)鑒于UART的診斷準(zhǔn)則,滿足OBD-Ⅱ的請求。美國的GM、Ford、DC企業(yè)廣大運(yùn)用J1850(不含診斷合同)作為滿足OBD-Ⅱ的診斷體系的通信準(zhǔn)則。但隨著CAN總線的廣大利用,估計(jì)到2004年,美國三大車子企業(yè)將對乘用車采納于CAN的J2480診斷體系通信準(zhǔn)則,它滿足OBD-Ⅲ的通信請求。從2000年最初,歐洲車子廠家曾經(jīng)最初運(yùn)用一個(gè)鑒于CAN總線的診斷體系通信準(zhǔn)則ISO315765,它滿足E-OBD的體系請求。
日前,車子的故障診斷最重要的是經(jīng)過一個(gè)專用的診斷通信體系來造成一套較為獨(dú)立的診斷網(wǎng)站,ISO9141和ISO14230便是這種技藝上較為老練的診斷準(zhǔn)則。而ISO15765適用于將車用診斷體系在CAN總線上加以實(shí)現(xiàn)的場合,從而適應(yīng)了現(xiàn)代車子網(wǎng)站總線體系的進(jìn)行趨向。ISO15765的網(wǎng)站效勞適合鑒于CAN 的車用網(wǎng)站體系的請求,是遵照ISO14230-3及ISO15031-5中相關(guān)診斷效勞的內(nèi)容來制訂的,因而,ISO15765關(guān)于ISO14230利用層的效勞和參數(shù)十足兼容,但其實(shí)不限于只用在這點(diǎn)世界準(zhǔn)則所劃定的場合,于是有廣大的利用前景。
快速最重要的用于實(shí)時(shí)的音頻和視頻通信,如MP3、DVD和CD等的播放,所運(yùn)用的傳輸介質(zhì)是光纖,這一類里最重要的有D2B、MOST和IEEE1394。
D2B是用于車子多媒體和通信的分布式網(wǎng)站,平常運(yùn)用光纖作為傳輸介質(zhì),可接連CD播放器、語言聲音操控單元、手機(jī)和因特網(wǎng)。D2B技藝已運(yùn)用于Mercedes企業(yè)1999年款的S-Class車型。
Damiler-Chrysler等企業(yè)計(jì)劃與BWM企業(yè)一樣運(yùn)用MOST。MOST是機(jī)動車內(nèi)LAN的接口規(guī)格,用于接連車載導(dǎo)航器和沒有線設(shè)施等。數(shù)據(jù)傳轉(zhuǎn)速度為24Mbp/s。其規(guī)格最重要的由德國Oasis Silicon System企業(yè)制定。
在沒有線通信方面,采納Bluethootn規(guī)范,它最重要的是面往下一代車子利用,如聲響體系、消息通信等。日前已有少許企業(yè)研造出了鑒于Bluethooth技藝的料理器,如美國德州儀器企業(yè)(TI)一會兒前宣告公布一款新款鑒于ROM的藍(lán)牙基帶料理器,可用于通訊及娛樂或PC外設(shè)等方面。
隨著電子技藝和大范圍集成電路的快速進(jìn)行,網(wǎng)站技藝在車子上的廣大利用使車子的能源性、操作穩(wěn)固性、平安性等都上升到了新的高度,給車子技藝的進(jìn)行注入了新的生機(jī)。
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