1 / 67

Járműinformatika

Járműinformatika. Kőrös Péter – IS201 - korosp @ sze.hu http://rs1.sze.hu/~ szekelya. Kommunikációs protokollok. Milyen igények merültek fel a kommunikációs protokollokkal szemben? Mióta használják, milyen protokollok vannak?

eben
Download Presentation

Járműinformatika

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Járműinformatika Kőrös Péter – IS201 - korosp@sze.hu http://rs1.sze.hu/~szekelya

  2. Kommunikációs protokollok • Milyen igények merültek fel a kommunikációs protokollokkal szemben? • Mióta használják, milyen protokollok vannak? • Hány ilyen elterjedt kommunikációs protokoll létezik jelenleg az autóiparban? • Előnyei, hátrányai? • Fejlesztőeszközök?

  3. Kommunikációs protokollokkal szemben támasztott igények • Képes legyen sok szereplős vezérlőegységek kiszolgálásra (csomópontok) • Kellő sávszélességgel bírjon • Integráció, komplexitivitás (fejlesztési költségek) • Adat sérthetetlenség • Biztonságkritikusság? • Ár!

  4. Mióta használják, milyen protokollok vannak? • J1850-SPC= Ford fejlesztés (10,4 kbps) • J1850-DLC= GM/DelcoFejlesztés (10,4 kbps) • K-Bus, ISO9141, J1850, VolnacoLite • LIN Bus= Local Interconnect Network (20 kbps) • VAN = Vehicle Area Network - Renault és PSA találmány és fejlesztés • ABUS =Allgem. Bitserielle Universelle Schnittstelle VW, CAN feladatok • byteflight = BMW, Motorola, Infineon, ELMOS Optikai alapokon (10Mbps) • FlexRay = 2009, v3.0 (2x10Mbps) Motorola • MOST = 2007, Media Oriented Systems Transport (22Mbps) • CAN = 1983, BOSCH (Philips, Intel)

  5. 10M 25M TTP D2B Domestos Digital Bus Adatátviteli sebesség (Bit/s) 1M CAN Zweidrahtbus J1850 20K Relatív költségek (€) 0,5 1,0 2,5 5,0 Adatátviteli sebesség, költség

  6. Főbb buszrendszerek összehasonlító táblázata 1983 1999 1999 Specifikáció 2009 Rel. Ár/Csomópont Közepes(~2€) Kicsi (~1€) Magas (~5€) Közepes(~3€) Medium Optikai Egy vezetékes Két vezetékes 2x Két vezetékes 22,5 MBit/s Átviteli sebesség 20 KBit/s 1 MBit/s 2x10MBit/s Kicsi Magas Közepes Magas Adatmennyiség Master/Slave Master/Slave Multi-Master Multi-Master Busz-kezelés Szinkron és Aszinkron Aszinkron Aszinkron Szinkron és Aszinkron Buszhozzáférás Master + 16 Slaves (javasolt ) Javasolt: Max. 32 Max. 64 Résztvevők száma Nem definiált

  7. MOST – Media Oriented System Transport MMI Tulajdonságok: CD meghajtó Rádió • Zárt optikai gyűrű (biztonságkritikusság kizárva) • Max. 64 csomópont • Szinkron, aszinkron adatok • Zavarmentes rendszer • Test és potenciálprobléma nincs Navigáció MOST-Busz 22.5 Mbit/s Gateway MMI Telefon/ Telematik Hangrendszer CAN-Bus Teszter

  8. Felépítés • Minden MOST adathálózat tartalmaz egy rögzített csomópontot, amely a Timing Master és a Frame generálás feladatait veszi át. • A MOST hálózat sávszélessége : 21,2 Mbit/s. • A forrás sávszélesség dinamikusan kerül felosztásra, kiosztásra egy szinkron és aszinkron részre. • A szinkron esetben a sávszélesség virtuálisan kerül kiosztásra, így a címzés kiesik. Folyamatos nagy mennyiségű nagy sebességű adatközlésre hivatott mint pl: Audio-NF. • Aszinkron esetben mint pl: DVD-ROM adatok esetén csomagonként kerülnek az adtok átvitelre.

  9. Színes köpeny Fekete köpeny Reflexiós réteg Mag Fizikai közvetítő közeg

  10. Optikai vezeték jellemzői • A fénysugár egy részét egyenesen továbbítja az optikai szál. • A fénysugár nagyobb része a teljes reflexiót kihasználva fog továbbhaladni.

  11. Optikai vezeték jellemzői • A teljes reflexió függ a fénysugár beesési szögétől. • Ha ez a szög túl meredek akkor a fénysugarak kilépnek a felületen. • Magasabb veszteség jön létre. Ez a jelenség akkor jöhet létre ha az optikai szál túl erősen van meghajlítva

  12. Optikai vezeték jellemzői • Szerelési követelmények • Minimális hajlítási rádiusz >25 mm • Nem szabad megtörni • Nem szabad éles élekre ráhelyezni • Nem szabad kábelbinderrel rögzíteni • Ne lépjünk rá a kábelre • Nem lehet javítani • Az optikai szál csatlakoztatása • Nem szabad karcosnak és koszosnak lennie • Nem szabad megfogni • Nem szabad leragasztani • A védőkupakot csak csatlakoztatás előtt levenni • A hiányzó védőkupakok pótlása

  13. Tulajdonságok MASTER Slave Slave Slave ... Max. 20 kBit/Sek. Slave-Task Master-Task Slave-Task Slave-Task Slave-Task LIN – Local Interconnect Network(BMW, VW, Volvo, DC) • Master • Csak 1 master csomópont van • Irányít • Szinkronizáció • Objektumorientált üzem • Slave • Maximum 16 darab • Slave passzív marad mindaddig, míg a master nem engedi küldeni, olvasni Van „Sleep“-Mode BUS

  14. LIN üzenet • A Master feladatai: • Sync Break küldés • Sync Byte küldés • ID-Field küldés • Ellenőrzi az Adatbyte-okatés Checkbyte-okat • Fogadja aWakeUp Break-ot Slave-től • Szinkronizálja a buszt a saját időbázisának megfelelően.

  15. LIN üzenet • ASlave feladatai: • Sync Break-re vár • Sync Byte-ra szinkronizálja magát • ID-Mezőkre hallgat • Az ID-től függőenhajtja végre a következőket: • 0 -tól 8 Byte Adatok átvitele • Fogadja az AdatokatChecksum-vizsgálattal • Küldi azAdatokatChecksum-generálással • Várakozik • Csomópont, amely Masterként funkcionál egyidejűleg lehet Slave is.

  16. Tipikus LIN alkalmazások

  17. Példa LIN hierarchia A8 esetében

  18. LIN- Node1 LIN-Node2 LIN-Node3 1k 30k 30k 30k LIN-vezeték Bemenet Kimenet • LIN-meghajtóa test felé kapcsol -> 0V adomináns jel • Minden LIN-Egység tuddomináns jelet a buszra küldeni • Rövidzár esetén vagyVBat-kora LIN-Bus nem dolgozik LIN busz felépítés

  19. FlexRayBMW, Volkswagen, Daimler AG, General Motors, Bosch, NXP Semiconductors, Freescale • 2000-től fejlesztett protokoll. • 2009 v3.0 • Konzorciumi fejlesztés • Megjelenése az autókban: • Audi A8 (2011) • BentleyMulsanne • BMW X5 • BMW 7 • BMW 5 GT • BMW 5 • Rolls-Royce Ghost • Nagy adatátviteli sebesség (10 Mbit/s) • Esetleg 20 Mbit/s • Biztonságkritikus! • Két független csatorna. • Nem csak autóipari vezérlés. • Jogi kérdések!

  20. FlexRay rendszerek tulajdonságai • Gyors, determinisztikus és hibatűrő rendszer (nincs arbitráció). • A járműiparnak fejlesztett rendszer, ahol a növekvő sebesség mellett a biztonságkritikus alkalmazások kerülnek előtérbe. • Két csatornás működés, egyenként 10 Mbit/s-os sebességgel. Általában a két csatornát ugyanarra a célra használják, így valósítják meg a hardver redundanciát. • A kommunikációs ciklus felosztható statikus és dinamikus időszeletekre. A statikus rész vezérlőegységekhez vannak rendelve, míg a dinamikus rész a fent maradó sávszélességen akár multimédiás célokat is ki tud elégíteni. • Idővezérelt elven működik, amely biztosítja a küldött és fogadott információk sérthetetlenségét, de szervezésbeli nehézséget is okoz.

  21. FlexRay kommunikációs ciklus

  22. FlexRay hálózati topológia

  23. FlexRay hálózati topológia

  24. FlexRay hálózat adatreprezentációja • Idle_LP (LowPower) • Idle • Data_1: pozitív feszültségkülönbség • Data_0: negatív feszültségkülönbség

  25. FlexRay csomópont blokkfelépítése

  26. FlexRay csomópont állapotai • Halt: komolyabb hiba észlelésekor • Config: kommunikációs controller inicializálása és konfigurálása • Normalactive: hibamentes működés • Normalpassive: csak üzenetek fogadása, küldés nem lehetséges (óraszinkronizáció szükséges)

  27. FlexRay kommunikációs ciklus – Statikus szegmens • Egy statikus szegmens üzenete mindig adott macrotickből áll

  28. FlexRay kommunikációs ciklus – Dinamikus szegmens • A dinamikus szegmens adott számú minislotból áll. • A minislotok pedig macrotickeből állnak. • A dinamikus szegmensben az üzenet hossza változhat.

  29. FlexRay keret

  30. FlexRay hálózat elindítása

  31. FlexRay hálózat beállítása

  32. SPARC/PEIT projekt

  33. CAN protokoll – ControllerArea Network • Új információk továbbításához csak Software változás szükséges. • Az adatprotokoll többszörösen is biztosítva van a kommunikációs hibák ellen. Pl.: ellenőrző ciklusok, bitek stb. • Kevesebb szenzor és jelvezeték • 2 vezérlő közötti nagyon gyors adatcsere • Kis helyigény, vezeték, vezérlő, és csatlakozás • A CAN világszerte szabványosított (BOSCH, 1991 v2.0)

  34. CAN - Történet 1983 CAN– Fejlesztés kezdete a Bosch-nál 1985 (Full-) Teljes CAN-Specifikáció (kooperáció az Intellel) 1987 Az első szilikon az Intel-től 1988 Szériatípus az Intel-től (82C526) 1988 Basic-CAN a Philips-től (82C200) 1991 Végleges v2.0 specifikáció

  35. Controllerek száma

  36. CAN adatbusz • Multi-Master Busz, azt jelenti minden egység egymástól függetlenül adhat. • Adatátvitel 100 KBit/s (Low Speed, Komfort-CAN, Info-CAN) és 500 KBit/s (High Speed) • Low Speed-CAN esetén egyvezetékes mód is lehetséges. • Magas zavarvédettség, kis meghibásodási ráta

  37. AUDI A3 – CAN hálózati felépítése

  38. Leírás • A CAN- buszrendszereklegalább 2 vagy annál több vezérlőből áll. Az adatforgalom egy csavart érpáron keresztül kerül átvitelre amely kapcsolódik minden résztvevő egységhez. • Az adatok a „Hajtás”és „Kombi” CAN-en 500 Kbit/s sebességgel áramolnak, míg a „Komfort” és az „Információs” buszon csak 100 Kbit/s sebességgel kerül továbbításra. Az üzenetek gyakorisága a specifikációban meghatározott ciklikussággal kerülnek átvitelre, pl: 20ms • A vezérlőben a továbbítandó adatok a CAN-Controllerhez kerülnek. Ez az egység készíti elő az adatokat a CAN adatközlési protokollnak megfelelően, majd továbbítja a CAN-Drivernek (CAN-Transceiver) amely elküldi a Buszon. Fordított esetben is hasonló a folyamat a CAN-Controller előkészíti és szelektálja az adatokat a vezérlő számára. • Mivel az adatok nagysebességgel kerülnek (500 kbit/s) az adatbuszra a zavarok és reflexiók kiszűrésére a vezeték végén egy lezáró ellenállás van. A lezáróellenállás értéke 120 Ohm és a hálózat fizikai végpontokon lévő vezérlőegységekben van beépítve.

  39. Leírás II. • Controller: Előkészíti a vezérlőtől keletkező adatokat a küldés számára, illetve a kapott adatokat átalakítja a vezérlő számára. • Transceiver: Elküldi elektromos jelként a Controller által előkészített adatokat az adatbuszon, valamint fogadja is őket. • 2 adatbusz lezárás (120 Ohm, esetleg kapacitással) • 2 adatvezeték (általában egy alapszín, mellette fehér-alapszín vezeték vagy narancs alapszín zöld és barna csíkkal)

  40. Jelalak „A“ csomóponttól A R>Z Reflekxiós jel R<Z Reflexiós jel felfutási ideje R>Z Megjelenő jel a hálózaton R<Z Reflexió

  41. CAN hálózat az autóban • A-oszlopbaloldalon: • CAN- „Hajtás” • A-oszlopjobb oldalon: • CAN- „Komfort” • CAN – „Információs”

  42. Adatátvitel folyamata • Adatok előkészítése • Azadatok előkészítését a CAN-Controller végzi. • Adatok küldése • Az adatokat a CAN-Transceiver küldi (és fogadja). • Adatok fogadása • Minden más vezérlő fogadja a buszon küldött adatokat. • Adatok vizsgálata • Avezérlő megvizsgálja, hogy a kapott adatok kellenek-e a működéséhez. • Adatok átvétele • Ha az adatok a vezérlőegységhez tartoznak, akkor átvételre kerülnek.

  43. Gateway

  44. Feszültségszintek a CAN buszon

  45. Feszültségszintek a CAN buszon

  46. Feszültségszintek a CAN buszon

  47. Bitkódolás

  48. Data-Frame 11- és 29-Bit azonosítóval

  49. Üzenetfajták Adattartalmú üzenetek átvitele DATA FRAME Adattartalmú üzenetek igénye REMOTE FRAME Hibaüzenetek ERROR FRAME Túlterheltséget jelző üzenet OVERLOAD FRAME

  50. Standard Frame

More Related