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全程闡述:USB設(shè)施在車子電子中的技藝?yán)?

2021-8-3 13:34| 發(fā)布者: wdb| 查看: 132| 評論: 0|原作者: [db:作者]|來自: [db:來源]

摘要: 全程闡述:USB設(shè)施在車子電子中的技藝?yán)�,更多智能駕駛知識(shí)看這里。

花費(fèi)電子和車子電子的匯聚,包括作為體系內(nèi)串行總線的USB合同的采納將來會(huì)接著下來。USB提供了一種具備本錢效益的和令人了解的接口,在客戶和車子體系之中構(gòu)建了聯(lián)系。

20世紀(jì)末,毋庸置疑最成功和最廣大運(yùn)用的串行接口便是通用串行總線(USB)。其成功的秘訣是其容易化、實(shí)用化及廣泛使用者的廣大采納。外表上,設(shè)置者能抉擇的準(zhǔn)則化物理接連器僅有幾個(gè)。接連器自身表達(dá)了USB利用(即主機(jī)或設(shè)施)的“作風(fēng)”。

應(yīng)用這種容易的四線接口(VCC、D+、 D-、 GND),提供了一種功率為2.5W以及串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘速率為480MBps的節(jié)點(diǎn)。該準(zhǔn)則在一種總線上能扶持127個(gè)設(shè)施。合同包括一種“即插即用”功效(如列舉),這有益于軟件和驅(qū)動(dòng)器的握手和兼容性。

正是源于這點(diǎn)功效的特色,使USB1.0在1996年獲得了快速采納,1998年修訂為1.1,后來在2000年4月又加強(qiáng)到2.0修訂版。

2007年,USB設(shè)施的安裝量達(dá)到了10億臺(tái),每年將用近1.5億臺(tái)的速度增添。USB取代了筆記本電腦背后的DB-9接連器。用一種小拇指尺寸的驅(qū)動(dòng)器,USB就可以交換上百兆的文獻(xiàn)�?傊�,USB改變了私人計(jì)算、數(shù)碼相機(jī)和便攜式媒體市場。此刻,USB在車子上的利用正好不停顯露。

有線USB利用

歷史表達(dá),便攜式媒體很可能是從花費(fèi)范疇跨越到車子產(chǎn)業(yè)的第一種USB利用。一朝客戶能把歌曲、視頻和相片一同帶到全部它們?nèi)サ奈恢�,它們�?dāng)然想在車子中訪問這點(diǎn)文獻(xiàn)�?墒�,USB在車子范疇的顯露不但僅是把車子的子體系看作一種搬動(dòng)PC。它須要一種廣大接納、采用和了解的串行通信體制,而且使之適應(yīng)車子環(huán)境的運(yùn)轉(zhuǎn)和體系級請求。

USB初次在車子中的利用所以配件的方式于2001年顯露的。這點(diǎn)配件的許多數(shù)基本非是USB,不過將iPod或相似的媒體設(shè)施接連到搬動(dòng)音頻體系的專用接口。隨著客戶對這種體系要求的增添以及更通用準(zhǔn)則的顯露,USB方案最初真實(shí)利用于車子,這也是其在私人媒體以外的利用。

USB利用于車子診斷體系上是一種趨向,這類趨向在未來的五至七年還會(huì)增添。通信端口非是一種新概念,它有助于修理技藝人士將一種專用測試設(shè)施接過車子操控局域網(wǎng)(CAN)總線的診斷端口。車子上的車載自動(dòng)診斷體系(ODB)接口準(zhǔn)則曾經(jīng)有超越25年的時(shí)間了。

隨著這點(diǎn)網(wǎng)站從ODB準(zhǔn)則轉(zhuǎn)嫁到USB,他們終歸將下降效勞、維護(hù)和確保本錢的原因有兩個(gè)。

第一種原因是:考量操控器、物理層收發(fā)器、相干計(jì)時(shí)元件和接連器時(shí),USB的每個(gè)設(shè)施節(jié)點(diǎn)的本錢要低于CAN節(jié)點(diǎn)的1/2。

第二個(gè)原因是:低本錢硬件(如PC、PDA,等等)和軟件的廣大利用可用以開發(fā)低本錢的診斷設(shè)施。慣例ODB方法與新款USB方法的對照如圖1所示。

總線內(nèi)USB的利用

USB的更有締造性的利用最初顯露在車子利用中。與車子電子利用中的慣例電子操控單元(ECU)比較,現(xiàn)代車子上的車載智能通信體系操控臺(tái)越來越像一種鑲嵌式PC,采納了集成了駕馭消息、導(dǎo)航和娛樂體系。源于這類框架的轉(zhuǎn)變,USB接口在總線內(nèi)接連方面的利用越來越普及。

也便是說,不用電纜,卻是用平凡印刷電路板(PCB)上的電路線跡,USB設(shè)施就可接連到主機(jī)上。雖然這與慣例的有線USB拓?fù)錁?gòu)造不同,它仍是有好多優(yōu)點(diǎn)。

此中一種優(yōu)點(diǎn)便是:它能提供一種共用準(zhǔn)則,這樣,原始設(shè)施生產(chǎn)商就可以將附件或選件接連到工廠安裝的設(shè)施。在共用總線上,使用者還可行抉擇安裝語言聲音辯別體系、電話接連、語言聲音郵件和因特網(wǎng),有助于實(shí)現(xiàn)更高靈活性的定制,而無與此可配置等級相關(guān)的慣例支出。

在音頻體系和車載智能通信體系之中的橋接利用方面也有明顯增添。比如,今日眾多導(dǎo)航設(shè)施既能向駕馭者提供聲頻導(dǎo)航,又能接收來源駕馭者的音頻指示(比如“請帶咱去最近的加油站”)。

在這點(diǎn)概況下,諸如Silicon Labs C8051F340的微操控器能為導(dǎo)航或車載智能通信體系操控臺(tái)總線和音頻子體系的脈碼調(diào)制(PCM)總線提供一種USB橋接。這類方法扶持揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)之中的全雙工音頻通信,如圖2所示。

運(yùn)用通用USB驅(qū)動(dòng)器和傳輸類別可進(jìn)一步簡單化這種體系的開發(fā)。在PCM音頻橋接例子中,運(yùn)用準(zhǔn)則USB音頻設(shè)施類(如0x01)能大大下降定制音頻驅(qū)動(dòng)器所需的軟件開發(fā)難度。

實(shí)質(zhì)上,應(yīng)用一種預(yù)定義類,原始設(shè)施生產(chǎn)商能開發(fā)與車載智能通信體系操控臺(tái)兼容的、鑒于不同操作體系的模塊(如Windows CE、Linux,等等),這將進(jìn)一步下降總開發(fā)本錢,使之對各式使用者更有迷惑力。

車子的挑戰(zhàn)

USB2.0準(zhǔn)則扶持三個(gè)傳輸速度類別,即低速、全速和快速。這點(diǎn)不同類別的串行傳輸速率區(qū)別為1.5Mbps、12Mbps和480Mbps。

USB信號是用兩線配置發(fā)展傳輸?shù)模谟芯€接連中平常采納雙絞線,阻抗為90Ω ±15%,標(biāo)定為D+和D−。這點(diǎn)一同運(yùn)用半雙工差分信號,以抵抗較舊線路面上的電磁干擾效應(yīng)。關(guān)于低邏輯,發(fā)射信號水準(zhǔn)定義為0.0–0.3V,關(guān)于高邏輯,發(fā)射信號水準(zhǔn)定義為2.8–3.6V。

在低速和全速形式中,電纜是無端接的,可是,快速形式對地的端接為45Ω,或90Ω差分,以配合與數(shù)據(jù)電纜阻抗。

在車子生態(tài)體系中采納USB的少許第一大挑戰(zhàn)便是使物理接口適應(yīng)車子的高可靠性環(huán)境。許多數(shù)有線互連須要遵循與USCAR-30相似的設(shè)置指南,或許相似的地域準(zhǔn)則。

在車子USB體系的設(shè)置和物理利用方面,必需要考量波動(dòng)、溫度周期浮動(dòng)、沖撞和其它環(huán)境危險(xiǎn)。諸如Delphi的車子供給商提供了能解決這點(diǎn)眾多設(shè)置挑戰(zhàn)的物理接口。

關(guān)于用于車子的半導(dǎo)體元件,諸如AEC-Q100的電氣驗(yàn)證是強(qiáng)迫性的。另外,它也是對適合ISO/TS16949準(zhǔn)則的全個(gè)供給鏈的一種請求,從而進(jìn)一步加大USB元件車子供給商及其較小商業(yè)競爭對手的差異化。

在車子環(huán)境中,ESD、EMI、EMC和高壓庇護(hù)也是滿足USB設(shè)施請求所必需解決的技藝挑戰(zhàn)。在這點(diǎn)利用中,也十分須要具備集成庇護(hù)、穩(wěn)壓器、時(shí)鐘規(guī)復(fù)體制和物理層端接的單片解決方案。

結(jié)論

花費(fèi)電子和車子電子的匯聚,包括作為體系內(nèi)串行總線的USB合同的采納將來會(huì)接著下來。USB提供了一種具備本錢效益的和令人了解的接口,在客戶和車子體系之中構(gòu)建了聯(lián)系。