Lekcja 6

Lekcja 6
Temat: Klasyfikacja systemów transmisji danych
Sieci stosowane w samochodach:








CAN
LIN
FlexRay
TTP
TTCAN
Byteflight
D2B
IDB-1394
Magistrala CAN (ang. Controller Area Network) definiuje łącze, które zapewnia szybką,
dwukierunkową i bezpieczną transmisję danych grupy rozproszonych urządzeń, w czasie
rzeczywistym. Dzięki niej odbywa się wymiana danych pomiędzy różnymi urządzeniami steruącymi,
np. pomiędzy elektrycznym wspomaganiem kierownicy a innymi sterownikami odpowiedzialnymi za
ABS i diagnostykę silnika - jak to ma miejsce w Citroenie C3. Topologia szyny jest najczęściej
spotykaną w sieci CAN, ale możliwe jest łączenie węzłów w układ gwiazdy. Początkowo do
komunikacji wykorzystywano skrętkę ekranowaną jako medium transmisyjne. Obecnie wykorzystuje
się inne media, np. światłowód, sieć energetyczną, fale radiowe i podczerwień. Dane w sieci CAN
mogą być przesyłane z różną szybkością w zależności od odległości, użytego medium oraz
zastosowań.
Standard CAN umożliwia przesyłanie danych do 125kb/s (w wersji Low-speed) i do 1Mb/s (w wersji
High-speed).
Sieć LIN (ang. Local Interconect Network) jest stworzona, by uzupełniać magistralę danych CAN w
aplikacjach, gdzie koszt jest krytyczny, a szybkość transmisji danych niska. Jest niedrogš szynš
używanš do zapewnienia skutecznej komunikacji (z szybkoœciš do 20kBit/s) pomiędzy inteligentnymi
czujnikami i urządzeniami wykonawczymi.
Sieć LIN pozwala odzyskać kontrolę nad rozmiarami wiązek przewodów (co ma zasadnicze znaczenie
dla możliwoœci stosowania dodatkowego wyposażenia w tak małej przestrzeni jak drzwi). Pojedynczy
master kontroluje bezkolizyjnš komunikację, aż z 16 urządzeniami podrzędnymi (zgodnie ze
specyfikacjš). Do głównych zadań sterownika mastera można zaliczyć:
- nadanie nagłówka
- monitorowanie danych transmitowanych
- ustalanie prędkoœci transmisji
- przetwarzanie danych
- poœredniczenie w transferze pomiędzy urządzeniami sieci LIN a CAN.
Sieć FlexRay jest zaprojektowana aby uzupełnić istniejące sieci CAN, LIN i MOST. Stosowana ma być
do aplikacji typu steer-by-wire i brake-by-wire. Jest szyną używającą połączeń punkt-punkt w
topologii gwiazdy, z szybkością transmisji od 500kb/s do 10Mb/s przez skrętkę nieekranowaną UTP
(ang. Unshielded Twisted Pair), skrętkę ekranowaną STP (ang. Shielded Twisted Pair) albo plastikowy
światłowód. Technologia FlexRay używa synchronicznej i asynchronicznej transmisji danych.
Synchroniczna transmisja danych umożliwia komunikację time-tiggered. Ma ona gwarantowane
minimum opóźnienia wiadomości i jitter (zmienność opóźnienia). FlexRay został stworzony przez
BMW i DaimlerChrysler, którzy połšczyli się z Philipsem i Motorolą we wrzeœniu 2000 roku, by
utworzyć konsorcjum FlexRay. Od tego czasu, do tej grupy dołączyło jeszcze trzech partnerów: Bosch,
General Motors i Volkswagen. W 2006 roku BMW planuje zastosować technologię FlexRay w
produkcj
Protokół TTP (ang. Time-Triggerd Protocol) skupia się na bezpieczeństwie krytycznych i szybkich
zastosowań. Używa on architektury time-tiggered (TTA). Kontroler magistrali podczas pierwotnie
zdefiniowanej szczeliny czasowej komunikuje się z uczestnikami sieci - punktami węzłowymi. W
technologii TTP, nie ma w zasadzie żadnego ograniczenia dotyczącego szybkości transmisji i długości
ramki, która może zostać wybrana indywidualnie, zgodnie z wymaganiami aplikacji. Szczeliny czasowe
także nie muszą mieć takiej samej długości.
Przykładem jest ramka aktualnie dostępnego sterownika komunikacji AS8202NF. Ma ona elastyczną
długość dochodzącą do 244 bajtów (z 240 bajtami przeznaczonymi na dane). Pasmo wynosi do 5Mb/s
w asynchronicznym trybie oraz 25Mb/s w synchronicznym trybie. Następny projekt systemu TTP ma
być przygotowany do transmisji z szybkością 1Gb/s. Jest on obecnie na etapie badań laboratoryjnych
Time-Tiggered CAN jest rozszerzonym standardem opartym na CAN ( np.: posiada identyczny format
ramki). Komunikacja oparta jest na czasowym wysyłaniu wiadomości (gdzie urządzenie czasowe
ustala odpowiedni czas odniesienia). Zaletą jego jest możliwość przesyłania informacji powodowanej
wystąpieniem zdarzenia w zadanym oknie czasowym. TTCAN posiada warstwę sesji, której brakowało
w standardzie CAN, służšcš do zapewnienia poprawnoœci transmisji. Znajduje się ona nad istniejącymi
warstwami łącza danych i fizycznej. Magistrali tej używa się głównie w systemach zarządzania silnika,
transmisji i kontroli podwozia, dla aplikacji x-by-wire