Inne magistrale danych (MOST-Bus i LIN Bus)
Wydawać by się mogło, że wprowadzony stosunkowo niedawno standard transmisji danych CAN jest na tyle nowoczesny, że jego zalety i możliwości starczą na długie lata. Jednak okazało się, i to w niedługim czasie, że nie spełnia on funkcji sterujących i nie realizuje przesyłania danych zgodnie z wszelkimi aktualnymi oczekiwaniami i potrzebami konstruktorów pojazdów samochodowych.
Okazało się bowiem, że ze względu na wprowadzanie w pojazdach coraz większej liczby multimediów wymagających dużej szybkości transferu przy jednoczesnym eliminowaniu zakłóceń, magistrala CAN jest, niestety, zbyt wolna i nie spełnia już pokładanych w niej w tym zakresie nadziei. Z drugiej strony, stosowanie sterowników CAN do kierowania pracą niewielkiej liczby prostych układów okazało się zbyt drogie.
Do sprawdzenia poprawności działania sieci transmisji danych niezbędny jest tester diagnostyczny.
W związku z tak zróżnicowanymi potrzebami projektantów odnośnie sieci transmisji danych opracowano i wprowadzono pod kątem konkretnych zastosowań, kilka odrębnych standardów sieci informatycznych. Pierwszym z nich jest magistrala MOST (Media-Oriented Systems Transport). Światłowodowa magistrala MOST powstała, ponieważ przepustowość magistrali CAN była niewystarczająca, aby w pełni i poprawnie obsłużyć coraz to bardziej nowoczesne, a zarazem znacznie bardziej wymagające systemy multimedialne. Ten rodzaj magistrali został stworzony do przesyłania konkretnych sygnałów, takich jak obraz i dźwięk. Magistrala MOST ma strukturę pierścieniową, przy zachowaniu nadanej odpowiednio kolejności sterowników.
W skład magistrali MOST wchodzić mogą następujące urządzenia:
- zmieniarka CD,
- tuner radiowy i telewizyjny,
- procesor dźwięku (cyfrowy),
- wzmacniacz systemu audio,
- system nawigacji satelitarnej,
- moduł video,
- telefon pokładowy,
- sterownik systemu audio,
- wyświetlacz centralny,
- zestaw wskaźników.
Dzięki zastosowaniu światłowodów do przesyłania danych zostały całkowicie wyeliminowane zakłócenia elektromagnetyczne pochodzące od innych elektrycznych i elektronicznych urządzeń w pojeździe. Dzięki zastosowaniu magistrali MOST zmniejszono kilkudziesięciokrotnie liczbą przewodów w instalacji. Ponadto zwiększono prawie dziesięciokrotnie prędkość transmisji z 2Mb/s przy magistrali CAN do 21Mb/s przy magistrali MOST. W tego typu magistrali każdy sterownik odbiera wszystkie przesyłane w sieci dane, przetwarza je, dołącza do nich swoje własne informacje i przesyła dalej. W każdym ze sterowników musi nastąpić zamiana sygnałów świetlnych na elektryczne i odwrotnie.
Można wyróżnić trzy tryby pracy tego typu magistrali:
- uśpienia – nie następuje żadna wymiana danych. Wszystkie urządzenia muszą zgłosić gotowość do przerwania pracy, nie może być żadnych żądań z systemów zewnętrznych oraz nie może być uaktywniona funkcja samodiagnozy. Może on wystąpić na skutek wymuszenia przez układ zarządzania energią w przypadku zbliżającego się wyczerpania akumulatora;
- gotowości – (stand by) uaktywniany przez jeden ze sterowników wchodzących w skład magistrali. W trybie tym żadna funkcja nie jest jeszcze dostępna dla użytkownika, ale magistrala znajduje się w stanie gotowości do pracy;
- pracy – wszystkie funkcje są dostępne. Może nastąpić tylko w przypadku, gdy poprzedził go stan gotowości, a akumulator ma wystarczający zapas energii lub włączony jest silnik. Aktywacja stanu pracy odbywa się poprzez włączenie któregokolwiek z urządzeń podłączonych do magistrali.
Innym rodzajem sieci transmisji danych jest magistrala LIN (Local Interconnect Network). Ideą stworzenia tego rodzaju sieci było połączenie niewielkiej liczby czujników i elementów wykonawczych z jednym nadrzędnym sterownikiem w ramach lokalnej sieci o jak najprostszej strukturze. Tego typu rozwiązanie konstrukcyjne charakteryzuje się strukturą typu “master-slave”, gdzie urządzeniem nadrzędnym jest komputer sterujący, a czujniki i elementy wykonawcze są elementami podrzędnymi. W pojedynczej magistrali typu LIN liczba urządzeń podrzędnych nie może przekroczyć 16. Wszystkie urządzenia podrzędne podłączone są do sterownika “master” tym samym pojedynczym przewodem sygnałowym z odgałęzieniami.
Sterownik “master”spełnia w sieci LIN następujące funkcje:
- monitoruje transmitowane dane oraz ustala prędkość transmisji;
- nadaje nagłówki komunikatów;
- przetwarza dane oraz pośredniczy w transferze między urządzeniami sieci LIN, a siecią CAN;
- ustala kolejność i przydział czasu dla poszczególnych węzłów;
- diagnozuje wszystkie elementy sieci.
Sieć typu LIN została stworzona w celu wyeliminowania zbędnej ilości przewodów, które musiałyby zostać przeprowadzone przy klasycznym rozwiązaniu komunikacji pomiędzy czujnikami, elementami kontrolującymi i wykonawczymi. Prędkość transmisji danych w sieci LIN nie przekracza 20 kb/s i jest ustalana przez oprogramowanie sterownika, które przyznaje czas nadawania dla wszystkich podłączonych do sieci węzłów poprzez wysłanie z węzła nadrzędnego nagłówka zawierającego identyfikator węzła, który ma spełnić żądanie danych. Struktura sieci LIN i oprogramowanie sterownika przewiduje najbogatszą wersję wyposażenia dla danego typu układu pojazdu i zapewnia możliwość rozszerzenia wyposażenia i zainstalowania w przyszłości dodatkowych urządzeń, bez obawy o ich prawidłowe sterowanie i funkcjonowanie. Ramka danych w sieci LIN składa się z pięciu fragmentów. Pierwszym z nich jest przerwa synchronizacyjna. Służy ona do identyfikacji rozpoczęcia nadawania nowej ramki. Składa się ona z 13 bitów dominujących. W następnej kolejności nadawany jest jeden bit recesywny (delimiter) wskazujący koniec przerwy synchronizacyjnej. Kolejnym fragmentem ramki jest sekwencja “zer” i “jedynek” służąca synchronizacji zegarów jednostek podrzędnych sieci. Wreszcie nadawany jest 8-bitowy identyfikator wiadomości, zawierający adres węzła podrzędnego, liczbę bitów oczekiwanej odpowiedzi, a także dwa bity kontrolne, niezbędne do sprawdzenia poprawności przekazu po stronie odbiorczej. Ostatni fragment ramki dedykowany jest dla pól “odpowiedzi”. Zajmuje on od 1 do 8 pól (10-bitowych). W każdym polu tego typu nadawany jest zawsze jeden bit dominujący oznaczający start oraz jeden bit recesywny oznaczający koniec pola. Sieć LIN jest rozwiązaniem stworzonym głównie w celu uproszczenia połączeń układów elektronicznych samochodu znajdujących się w obrębie jednej struktury. Mała przepustowość danych wyklucza stosowanie jej tam, gdzie wymagana jest duża prędkość i niezawodność transmisji. Ze względu na stosowanie połączenia jednoprzewodowego sieć LIN jest dość podatna na uszkodzenia. Brak ekranowania przewodu powoduje, że jest wrażliwa na zakłócenia elektromagnetyczne.
mgr Andrzej Kowalewski
Komentarze (0)