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HS_tj金蟲 (小有名氣)
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學(xué)習(xí)無止境！汽車電子知識——汽車用總線技術(shù)（搬運(yùn)工~） 已有4人參與
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汽車用總線技術(shù) 在北美汽車行業(yè)，汽車內(nèi)有兩類網(wǎng)絡(luò)。第一類是動力與傳動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，用來連接各個動力與傳動部件，有時也包括防抱死制動系統(tǒng)（ABS）。因此，通常采用高速控制器局域網(wǎng)(CAN)總線。 動力與傳動系統(tǒng)的電子裝置在很大程度上受IC供應(yīng)商的控制，系統(tǒng)的差別不大。然而，在車身系統(tǒng)電子裝置中，那又是另外一種光景。這是汽車制造商充分展示自我的舞臺。例如，考察一下Mercedes或ＢＭＷ，你會發(fā)現(xiàn)五花八門的車內(nèi)氣象控制裝置、電話接口以及儀表總匯。對汽車制造商來說，這是樹立品牌的一項(xiàng)舉措。因此和動力與傳動系統(tǒng)不同，汽車制造商對車體總線和電子裝置擁有很大的控制權(quán)。 美國CAN CAN最初是一種歐洲標(biāo)準(zhǔn)，此后也在美國得到普及。其潛在的運(yùn)行速率可達(dá)1Mbits/s，通常以半速率工作，以求控制射頻的輻射量。在某些場合，運(yùn)行的速率甚至更低，如125Kbits/s。 第二類是車身系統(tǒng)電子裝置。它包括蓄電池與儀表盤電子裝置一類部件。這些裝置通常是用基于J1850標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)連接的。J1850總線的問世約有15年的時間。 CAN可也用于車身系統(tǒng)，但這是一種容錯式總線。根據(jù)定義，CAN是一種兩線式總線。總線內(nèi)置容錯功能，要是兩條線中有一條短接至地或開路，網(wǎng)絡(luò)切換至一線方式，繼續(xù)工作。 規(guī)范要求，從２線過渡至１線期間不能丟失數(shù)據(jù)位。為此，車身系統(tǒng)的物理層芯片比動力與傳動設(shè)備更復(fù)雜，即便它運(yùn)行在較低的速率。 但是在故障狀態(tài)下，時序變得不可預(yù)測。采用CAN，要是傳輸路徑不通暢，最初的發(fā)送方會反復(fù)地發(fā)送消息。由于發(fā)送方未能接收到來自接收方的應(yīng)答信號，所以它知道線路發(fā)生了故障。這就導(dǎo)致不可預(yù)測的時序，當(dāng)然僅在故障狀態(tài)下。一個斷裂的節(jié)點(diǎn)獨(dú)占總線而不斷發(fā)送消息被稱為“串?dāng)_傻瓜”。 即使汽車的某些部件具有“故障－安全”功能，其它部件未必具有這種功能。例如，安全氣囊不停地進(jìn)行診斷。如果檢測到故障，告警燈被接通，通知用戶對它進(jìn)行修理。在此狀態(tài)下安全氣囊不能工作，但它不會中止汽車的運(yùn)行。對ＡＢＳ亦是如此，如果檢測到故障，ＡＢＳ不能工作，但它不會中止制動器的正常工作。 容錯型CAN 當(dāng)然，也有某些部件不具備故障－安全功能，例如方向盤。這是真正需要容錯功能的部件實(shí)例。 Motorola公司正和Mercedes與ＢＭＷ一起制訂新的協(xié)議來處理這類問題。這可能是一種時間觸發(fā)系統(tǒng)，即便在故障狀態(tài)仍保持在可預(yù)測狀態(tài)。 例如，為了防止出現(xiàn)串?dāng)_傻瓜問題，使用單獨(dú)的總線保護(hù)芯片。芯片僅在所分配的時隙內(nèi)為節(jié)點(diǎn)打開窗口,將消息放置在總線上。 目前已經(jīng)完成該協(xié)議的初始設(shè)計。它稱為字節(jié)飛行技術(shù)，是一種安全系統(tǒng)用的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。 協(xié)議處理安全氣囊一類基本模塊間的連接。在正常條件下，總線工作在低速方式，約10Kbits/s,以減少輻射。但是在撞車期間，這里已無暇顧及輻射，它切換至高速方式。這種技術(shù)稱為分布系統(tǒng)接口（DSI）。 C167是具有CAN功能的16位微控制器。該器件由Infineon研發(fā)，組合了４級流水式CPU（高達(dá)33MHz)和多種外設(shè)與增強(qiáng)的Ｉ／O功能(圖２）。片上功能包括4Kbyte SRAM和高達(dá)128Kbytes ROM。片上CAN模塊符合CAN規(guī)范的2.0B工作版本。 第二種ＣＡＮ控制器由Dallas Semiconductor提供，內(nèi)置與8051兼容的DS80C390微處理器。處理器最高速率為40MHz，也可選用內(nèi)部倍頻器，全速工作時能省去晶振，從而減少ＥＭＩ。DS80C390具有兩個全功能的ＣＡＮ2.0B控制器。除了標(biāo)準(zhǔn)的11位或擴(kuò)充的29位消息識別器，器件支持兩個獨(dú)立的8位媒體屏蔽和媒體判決字段，以便使用高級CAN協(xié)議。DS80C390備有4Kbyte SRAM。一個２２位程序計數(shù)器可訪問最大4Mbyte外部程序存儲器和4Mbyte外部數(shù)據(jù)存儲器。 汽車設(shè)計者可使用的另一種結(jié)構(gòu)是在法國研發(fā)的VAN總線。它與CAN類似，兩者都是多重結(jié)構(gòu)。但VAN具有不同的位編碼方案。 VAN協(xié)議主要是法國汽車制造商采用。目前也用于某些車身應(yīng)用。就動力與傳動系統(tǒng)而言，甚至在法國也集中在CAN總線上。 CAN的又一種方案是NEC研發(fā)的，使用了最新32位微控制器的Atomic和CarGate。兩個器件組成專用的硬件基CAN橋接器，微控制器用作汽車內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)間的通信網(wǎng)關(guān)。這樣，微控制器可同時為５個CAN網(wǎng)絡(luò)管理多個任務(wù)，如動力與傳動、導(dǎo)航系統(tǒng)、或車內(nèi)氣象控制裝置。通過硬件實(shí)現(xiàn)橋接器，控制器可讓主CPU擺脫某些例行任務(wù)。 NEC器件與傳統(tǒng)的CAN基產(chǎn)品有明顯的區(qū)別，它提供“時間觸發(fā)”功能，信號是按時隙傳輸?shù)�，而不是根�?jù)外部事件判決傳輸?shù)�。為了增加安全性，控制器�?zhí)行“停工時間監(jiān)測”，來預(yù)測是否接收到規(guī)定時間幀內(nèi)的重要消息。 橋接器包含了３個組件，可編程狀態(tài)機(jī)、存儲區(qū)(用于存儲在狀態(tài)機(jī)上所執(zhí)行的命令)、以及暫存緩沖器。狀態(tài)機(jī)讓汽車制造商根據(jù)自己的要求來決定分配給每個ＣＡＮ接口的存儲器資源數(shù)量。 另一種還在逐漸普及的總線是LIN(局部互連網(wǎng)絡(luò)）。就性能而言，它比CAN慢，是局部區(qū)域，如車門，使用的一個分總線。換句話說，CAN總線連接至車門，車門僅僅是CAN的一個節(jié)點(diǎn)。從該節(jié)點(diǎn)再用LIN分總線連接車窗，反射鏡、門鎖等各個部件。 安全氣囊的配置按類似的方式處理。CAN節(jié)點(diǎn)連接至主接口。然后用LIN分總線直接連接至傳感器。 使用LIN分總線是由成本因素驅(qū)動的。LIN節(jié)點(diǎn)的成本要比CAN節(jié)點(diǎn)低得多。同時，CAN總線能支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)已接近其極限。 高速領(lǐng)域，諸如娛樂系統(tǒng)，通常不是任務(wù)為主的應(yīng)用。如，控制汽車ＣＤ播放機(jī)的線路故障遠(yuǎn)不如ＡＢＳ或安全氣囊故障嚴(yán)重。 更高速度 正在布署的一種高速線是面向媒體型系統(tǒng)傳送結(jié)構(gòu)(MOST)。MOST是一種光學(xué)高速網(wǎng)絡(luò)。它的一個主要特性是能傳送等時性數(shù)據(jù)。這個特性十分重要，因?yàn)樵诙鄶?shù)場合，數(shù)據(jù)到達(dá)的順序和時間比每個數(shù)據(jù)位都能到達(dá)更重要。明顯的例子是樂曲，樂曲的數(shù)據(jù)位即使是丟失了一位也應(yīng)按正確的順序播放。 MOST是一種環(huán)型結(jié)構(gòu)。因此，如果發(fā)生故障，環(huán)被斷開，總線就不能工作。由于這個原因，總線僅用于非任務(wù)為主的應(yīng)用，如娛樂系統(tǒng)。 有幾個行業(yè)聯(lián)合組織正在定義標(biāo)準(zhǔn)多媒體總線。目前，這是一項(xiàng)很難出臺的標(biāo)準(zhǔn)�？赡艿臉�(biāo)準(zhǔn)有幾個，北美有，歐洲也有。且有幾家消費(fèi)品公司希望參與此項(xiàng)工作。甚至傳統(tǒng)的計算機(jī)公司，如Microsoft和Intel，也正在出臺幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。 高速總線的最大問題是輻射。通常，總線的工作速度越快，其輻射量越大。 一種可入選的高速多媒體總線是IEEE1394。遺憾的是，1394規(guī)定的連接器易產(chǎn)生輻射，不適合汽車使用。 在多媒體領(lǐng)域，重要的是將消費(fèi)品技術(shù)和汽車專業(yè)知識相結(jié)合，使這些系統(tǒng)真正成為汽車的部件。 通信和多媒體總線系統(tǒng)正在成為汽車研發(fā)中的一個熱門話題。在典型的汽車環(huán)境中有蜂窩電話、音響系統(tǒng)、車內(nèi)氣象控制設(shè)備、定位設(shè)備、以后可能還有數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)。要是將它們放置在各自的機(jī)盒中，用點(diǎn)對點(diǎn)方式連接，就會浪費(fèi)很多資源。 在理想的環(huán)境中，系統(tǒng)的核心是集中了很多智能的主控制器。這與計算機(jī)系統(tǒng)十分相似，主機(jī)要連接不同的外設(shè)。 新興的光學(xué)技術(shù)消除了最大潛在的問題－輻射。采用的技術(shù)基本上與常規(guī)PC相同，只是要提高到汽車的檔次。這就是說要考慮到溫度的制約、機(jī)械問題、振動、加速度等等。上述細(xì)節(jié)并不會出現(xiàn)在常規(guī)PC系統(tǒng)中。 為了處理汽車中的音頻和視頻，帶寬需達(dá)到50或60Mbits/s。要是僅僅考慮音頻則容易得多。但自從ＤＶＤ出現(xiàn)后，就希望在總線上傳送視頻信號，將這些信號傳送至后座供人們觀看。 一個可入選的這類高速總線是Delphi研發(fā)的移動媒體鏈路（ＭＭＬ）。ＭＭＬ是一種光學(xué)總線，可以高達(dá)110Mbits/s速率發(fā)送或接收信號。它是按集線器方案構(gòu)建的，即有一個所有分支都能連接的中心節(jié)點(diǎn)，這與環(huán)型結(jié)構(gòu)不同。 是否會出現(xiàn)總線選擇不合理的情況？有時會。確實(shí)存在政治與地域的因素，驅(qū)使某些汽車制造商偏愛一種解決方案，但最終能取得成功的是最佳的解決方案。 Agere的前身是Lucent Microelectronics，該公司也在密切關(guān)注汽車內(nèi)的通信應(yīng)用。它將這類系統(tǒng)稱為遠(yuǎn)程信息通信系統(tǒng)，定義了進(jìn)、出汽車的通信系統(tǒng)。公司的目標(biāo)是：通信系統(tǒng)既要安全可靠，又能提供娛樂或信息等其它服務(wù)。 Agere的工作集中在三個特定的領(lǐng)域：音響和語音處理、數(shù)字音頻收音機(jī)、以及藍(lán)牙系統(tǒng)。第一個領(lǐng)域包括構(gòu)建免提套件和蜂窩電話、收音機(jī)或車身控制的應(yīng)用接口。公司提供衛(wèi)星服務(wù)的數(shù)字音頻收音機(jī)的芯片組。汽車內(nèi)配置藍(lán)牙技術(shù)似乎為時過早，但可能性也是極大的。 免提技術(shù) 除了免提操作，基于ＤＳＰ的芯片組能使雙方通話更加清晰，而不用提高說話的聲音。ＤＳＰ工作在100MIPS；能同時完成語音識別；免提操作；全雙工功能，包括消音響回聲、消線路回聲，抑制噪聲；同時傳送話音和數(shù)據(jù)；以及聲控存儲－記錄功能。CellPort Systems和Motorola也在各自通用免提系統(tǒng)中使用了這種芯片組。 Agere公司的藍(lán)牙工作集中在汽車運(yùn)行時啟用免提接口。該技術(shù)將音響和語音應(yīng)用與藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，提供特有的、無縫的通用汽車免提套件。 汽車套件是一個支持音頻或語音通道和控制通道的互連系統(tǒng)。這樣，啟用藍(lán)牙的遠(yuǎn)程信息通信控制通道能傳送用藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)建立的API。API包括一組統(tǒng)一的、兼容的命令，用來應(yīng)答電話、實(shí)現(xiàn)呼叫，進(jìn)行手動撥號或雙音多頻(DTFM)拔號，以及傳送其它數(shù)據(jù)。 汽車多媒體接口協(xié)作組（AMI－C）是汽車行業(yè)的一個非贏利性機(jī)構(gòu)，它的創(chuàng)立是為了促進(jìn)電子網(wǎng)關(guān)技術(shù)的研發(fā)、推廣和標(biāo)準(zhǔn)化。電子網(wǎng)關(guān)用來連接汽車多媒體、遠(yuǎn)程信息通信系統(tǒng)、以及汽車內(nèi)的其它電子設(shè)備。 AMI－Ｃ最近公布了車內(nèi)電子設(shè)備和服務(wù)的多媒體規(guī)范。規(guī)范確定了公共接口，減輕了與多個OEM要求有關(guān)的工作量和費(fèi)用。這類電子組件包括ＰＤＡ與蜂窩電話，讓AMI－C兼容設(shè)備可互換地工作。 AMI－Ｃ規(guī)范可采納1394或MOST作為它的高速總線。這些網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)規(guī)范將等待AMI－Ｃ的最后批準(zhǔn)，另行公布。初始規(guī)范將在ＡＭＩ－Ｃ的研發(fā)階段制訂。 毫無疑問，1394總線將朝著汽車方向發(fā)展，其證據(jù)是1394貿(mào)易協(xié)會和智能交通系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線（IDB）論壇共同推出的規(guī)范草案。規(guī)范定義了裝備1394 車輛的啟用要求。它確立了基本體系結(jié)構(gòu)，塑料光纖和銅導(dǎo)線連接器規(guī)范，供裝備1394嵌入式設(shè)備，如CD或DVD播放機(jī)、游戲機(jī)或計算機(jī)使用(圖３）。 IDB－1394規(guī)范定義了汽車級物理層，包括電纜和連接器，供電方式，以及所有1394設(shè)備能與嵌入式汽車IDB－1394設(shè)備互操作所必需的高層協(xié)議。汽車結(jié)構(gòu)體系分成光纖嵌入式網(wǎng)絡(luò)與用戶使用端口(Customer Convenience Port－CCP)兩部分。該規(guī)范是ＩＥＥＥ1394－1995、1394a-2000、和1394b標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充。下一步是制訂1394汽車功率管理規(guī)范，定于年底前完成。 CCP由1394b物理層與連接器組成，讓用戶以熱插入方式插入他們的消費(fèi)類電子設(shè)備。嵌入式網(wǎng)絡(luò)能支持工作速率為100、200、或400Mbits/s的設(shè)備。 【轉(zhuǎn)自http://bbs.eeworld.com.cn/forum. ... d&tid=14336】 |
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