1 magistrale w pojazdach

2014-06-12
1
Układy elektryczne i
elektroniczne w pojazdach
Systemy transmisji danych
w pojazdach
Sieci wymiany danych w pojazdach
Wyróżniamy:
Magistrala CAN
Magistrala LIN
Sieć Bluetooth
Magistrala MOST
Sieć z protokołem TTP/C - układy bezpieczeństwa
(lotnictwo)
Sieć FlexRay – układy bezpieczeństwa
(czynnego X-by-Wire, komfort itp.)
Interfejsy diagnostyczne (linia K, CAN)
Sieć w pojazdach nowej generacji
Rys. m1. Samochody kompaktowe
Sieć w pojazdach nowej generacji
Rys. m2. Samochody wyższej klasy
Architektura systemów elektronicznych
Rys. m3. Sterowanie zdecentralizowane (a) i centralne (b):
1 – lusterko zewnętrzne, 2 – sterownik drzwi, 3 – elektryczny podnośnik szyby, 4 –
jednostka sterująca, 5 – zamek, 6 – lusterko zewnętrzne (LIN), 7 – sterownik centralny,
8 – elektryczny podnośnik szyby (LIN), 9 – jednostka sterująca (LIN), 10 – zamek (LIN)
Transmisja danych - przykłady
Rys. m4. Włączenie wycieraczki szyby przedniej:
1 – dźwignia przełącznika wycieraczek, 2 – sterownik w kolumnie kierownicy,
3 – sterownik sieci pokładowej, 4 – silnik wycieraczki szyby przedniej
2014-06-12
2
Transmisja danych - przykłady
Rys. m5. Włączenie kierunkowskazu:
1 – przełącznik kierunkowskazów, 2 – sterownik w kolumnie kierownicy, 3 – sterownik
sieci pokładowej, 4, 5 – lampy kierunkowskazu, 6 – brama (gateway), 7 – sterownik
świateł przyczepy, 8 – lampa przyczepy, 9 – zestaw wskaźników tablicy rozdzielczej
Transmisja danych - przykłady
Rys. m6. Sieć komunikacji dla multimediów:
1 – jednostka centralna, 2 – tuner radiowy, 3 – wzmacniacz, 4 – brama CAN/MOST,
5 – monitor, 6 – drążkowy przełącznik obrotowy, 7 – głośniki
LIN (Local Interconnect Network)
Szeregowa magistrala LIN:
Pierwsze zastosowanie 2001r. (Mercedes SL)
Sterowniki tej sieci rozmieszczone w ograniczonej
przestrzeni (drzwi) i połączone w konfiguracji
liniowej jednoprzewodowej
Uzupełnienie magistrali CAN (2-3 razy tańsza)
Niska szybkość transmisji danych (do 20kbit/s)
Komunikacja pomiędzy inteligentnymi czujnikami,
nastawnikami (aktuatorami) i wyłącznikami
Pojedynczy master kontroluje komunikację
pomiędzy max.16 urządzeniami (slave)
Długość magistrali 40 m
LIN (Local Interconnect Network)
Poziomy napięć:
Jeden przewód sygnałowy (względem masy)
Napięcie zasilania VBAT = 8÷18 V
Rys. m7. Poziomy napięć w magistrali LIN
Magistrala LIN – ramka danych
Rys. m8. Ramka danych w magistrali LIN
Przerwa synchronizacyjna
Pole synchronizacji
Identyfikator – 8 bitów: 64 identyfikatory (6 bit) i
suma kontrolna identyfikatora (2 bit) (filtracja
komunikatów jak w CAN - akceptacyjna)
Pole danych – max. 8 bajtów
LIN (Local Interconnect Network)
Zadania mastera:
Nadanie nagłówka
Monitorowanie danych transmitowanych
Ustalanie prędkości transmisji
Przetwarzanie danych
Pośredniczenie w transferze pomiędzy
urządzeniami LIN a CAN
2014-06-12
3
Magistrala LIN - przykłady
Rys. m9. Magistrala LIN z węzłami master oraz węzłami slave
Magistrala LIN - przykłady
Rys. m10. Sieć LIN – sterowanie klimatyzacją
Sieć Bluetooth
Specyfikacja w wersji 2.0 z 2004r
Szybkość transmisji 3 Mbit/s
Pasmo częstotliwości 2,4 GHz
Modulacja częstotliwościowa
Moce nadajnika:
klasa 1 – 100 mW, zasięg 100-150 m
klasa 2 – 2,5 mW, zasięg 10-25 m
klasa 3 – 1 mW, zasięg do 10 m
Magistrala MOST
MOST (Media Oriented Systems Transport) –
stosowana do łączenia systemów multimedialnych i
informatycznych w sieci w samochodzie (wyższa
klasa)
Obsługuje do 64 urządzeń
Transmisja 24,8 Mbit/s (MOST 25) [wzorce do
projektowania MOST 50 i MOST 150]
Topologia pierścieniowa
Medium transmisyjne – światłowód, kabel Cu
Magistrala MOST
Rys. m11. Konfiguracja pierścieniowa systemu MOST
Magistrala MOST
Rys. m12. Ramka danych w magistrali MOST
2014-06-12
4
Magistrala MOST
Rys. m13. Magistrala MOST w Audi A8
Magistrala FlexRay
Sieć FlexRay (BMW i Daimler-Chrysler) –
przekazywanie danych z gwarancją utrzymania
dużej szybkości transmisji i odpornością na błędy.
Zastosowanie:
Układy napędowe (power-train system)
Układy bezpieczeństwa czynnego bez udziału
elementów mechanicznych (X-by-Wire)
Także układy: bezpieczeństwa biernego,
dodatkowego wyposażenia samochodu (komfortu
jazdy), elektroniczne nadwozia.
Topologie magistrali FlexRay
Point-to-Point – odległość do 24m
Liniowa – od 4 do 22 węzłów, odległość do 24m
Gwiaździsta – od 3 do 22 węzłów, do 24m
Hybrydowa (mieszana) – połączenie kilku podsieci
Dwukanałowa – np. jeden kanał w konfiguracji
gwiaździstej a drugi liniowej
Magistrala FlexRay
Systemy FlexRay mogą być wyposażone w dwa
kanały transmisyjne – transmisja nadmiarowa lub
poszerzone pasmo przenoszenia
Szybkość transmisji 10Mbit/s (20Mbit/s)
Medium transmisyjne to skrętka dwuprzewodowa:
przewody Bus-Plus (BP) i Bus-Minus (BM)
Magistrala FlexRay
Poziomy napięć (różnicowe):
Stan Idle_LP – rozpoznawanie początku transmisji
– na przewodach magistrali (BP i BM) napięcie
mieści się między -200 mV a +200 mV
Stan Idle – napięcie 2,5 V (±500mV)
Stan Data – min. 600 mV napięcia różnicowego
Rys. m14. Poziomy napięć w magistrali FlexRay
Magistrala FlexRay
Rys. m15. Transmisja danych w magistrali FlexRay
2014-06-12
5
Magistrala FlexRay
Rys. m16. Ramka danych w magistrali FlexRay
Magistrale w samochodzie
Rys. m17. Architektura instalacji elektronicznej samochodu