奥迪MOST总线

1 MOST 总线在奥迪车上的应用总线在奥迪车上的应用 龚灯荣龚灯荣 韶关市高级技工学校韶关市高级技工学校 摘要 摘要 人们对汽车的功能要求越来越多 对车的操作舒适性也越来 越高 其结果就是车上采用的电子部件越来越多 由于电子控制单 元越来越多 各个控制单元之间的数据传递就要求采用新的传送通 道 各种数据总线系统得到广泛应用 本文介绍光纤数据总线 MOST 总线 在奥迪车上的使用情况和谈谈其故障诊断方法 关键词 关键词 汽车电子 MOST 网络 传输速率 奥迪汽车网络发展史上最早采用的是一种叫 LIN 总线局域互联 网 LIN 是 Local Interconnect Network 的缩写 局域互联网 表示所以的控制单元都装在一个有限的空间内 所以它也被称为 局域子系统 一个 LIN 总线控制单元最多只能与十六个 LIN 从 控制单元进行数据交换 并且传递速率最高只为 20Kbt s 无法满足 汽车电子系统的需求 这时候 CAN 总线在汽车上得到了广泛的应用 CAN 是 Controller Area Ntwork 的缩写 局域网络控制 CAN 总 线分为三个总线系统 CAN 驱动总线传递速率为 500 Kbt s CAN 舒适总线传递速率为 100 Kbt s CAN 信息娱乐总线传递速率为 100 Kbt s 这三种不同的总线靠一个网关控制单元连接起来 使大量的 数据在不同的总线之间相互传递 CAN 总线的最大传递速率为 1Mbt s 而视频和音频的传输速率达数 Mbt s 如带有立体声的数 2 字式电视信号就需要约 6Mbt s 的传输速率 这时候 MOST 光纤数据 总线就首次出现在了 AUDI A8 03 款车上 随后奥迪新产的所有型号 的车上都采用上了 MOST 总线 一 MOST 总线光纤传输的特点 MOST 总线是 Media Oriented Systems Transport 的缩写 从 名字上可以看出它是一种用于多媒体数据传输的网络系统 MOST 总线基于环形拓扑 采用光学点对点的传输技术 从而允许共享多 个发送和接收器的数据 解决了众所周知的传统模式错综复杂的布 线 繁琐的连接器 陈旧的控制以及厚重的铜线等不能满足现代汽 车外围设备需要的这些矛盾 塑料光纤传输技术具有以下优点 1 传输速率高 MOST 总线采用光纤在传输数据时 相关部件 的数据交换是于数字方式来进行的 以前的音频和视频信号只能作 为模拟信号来传送 其传输速率可达 21 2Mbt s MOST 总线传输 速率明显高于 CAN 总线系统 1 Mbt s 的最高传输速率 因此 CAN 总 线系统只能够用力传输控制信号 2 抗电磁干扰能力强 MOST 总线传输信号时 是于光信号进 行的 与无线电波相比 光波的波长更短 因此她不会产生电磁干 扰 同时对电磁干扰也不敏感 3 重量轻 占用空间小 成本低 MOST 总线光纤是采用有机 玻璃制成的相对于金属导线来说 在提供相同频宽时 能减轻约 3 4 5 千克的重量和节省约 250 米长的线束 这样就减轻了汽车的重 量 节约了空间 降低了成本 同时扩展了功能 二 二 MOST 总线的网络结构总线的网络结构 图 1 奥迪 MOST 总线环型结构图 MOST 总线采用的是环型的网络结构 如图 1 控制单元 通过光导纤维烟环形方向将数据发送到下一个控制单元 直至首先 发出的控制单元又接收到这些数据为止 这样就形成了一个封闭环 根据汽车配置的不同 上图的控制单元数量也不同 4 1 光导纤维光导纤维 光导纤维的任务是将某一控制单元发射器内产生的 光波传送到另一个控制单元的接收器 光导纤维应具有如下特点 1 光波在光导纤维中传送时的衰减应很小 因为汽车上发射器和 接收器之间的距离可能达数米 2 光波是直线传播的 且不可弯曲 但光波应能通过弯曲的光导 纤维来传送 3 光导纤维应是柔性的 在光导纤维安装和震动中不能被损坏 4 在 40 85 的温度范围内 光导纤维应能保证功能 适应车 内的各种温度变化 光导纤维的结构光导纤维的结构 如图 2 图 2 光导纤维的结构 5 光导纤维由纤芯 反射涂层 黑色包层和彩色包层组成 纤芯 是光导纤维的核心部分 它是用有机玻璃制成的光导线 根据全反 射的原理进行几乎无损失的传导 透光的反射涂层是用氟聚合物制 成 它的包在纤芯周围 对全反射起到关键的作用 黑色包层是由 尼龙制成 它用来防止外部光的照射 彩色包层起到识别 保护及 隔热的作用 2 2 MOST 总线控制单元部件 总线控制单元部件 MOST 总线控制单元部件的结 构 如图 3 它由光导插头 内部供电装置 电气插头 专用部件 标准微控制器 MOST 收发机 收发单元 光导发射器等组成 图 3 控制单元的结构 6 1 光导插头和电气插头 光导插头有一进一出两条光纤组成 光信号通过这个插头进入控制单元 或产生的光信号传往 下一个总线用户 电气插头主要用于供电 环断裂自诊断 以及输入 输出信号 2 收发单元 光导发射器 收发单元 光导发射器由一个光电 二极管和一个发光二极管组成 光电二极管把光信号转换 成电信号后传至 MOST 收发机 发光二极管的作用是把 MOST 收发机的电信号再转换成光信号 3 MOST 收发机 MOST 收发机由发射机和接收机两个部分 组成 发射机将要发送的信号作为电压信号传至光导发射 器 接收机接收到该信号后将所需的数据传至控制单元内 的 标准微控制器 而其他不需要的信息将原封不动发至 下一个控制单元 4 标准微控制器和专用部件 标准微控制器是控制单元的核 心部分 它的内部有个微处理器 用于操纵控制单元的所 有基本功能 专用部件用于控制某些专用功能 如 CD 播 放机和收音机调谐器 三 三 MOST 总线的工作原理总线的工作原理 MOST 总线基于环形拓扑 从而允许共享多个发送和接收器的数 据 在光纤环路系统中 信息显示控制单元J523 数据总线诊 断接口 网关 J533 电话控制单元 R36 导航控制单元 7 J104 电视调谐器 R78 收音机控制单元 R 音响控制单元 J525 及换碟机 R41 通过光纤组成一个封闭的环形结构 图 1 各控制单元通过光纤 LWL 以相同的方向在环路中发送数据到相 邻的下一个控制单元 在每个控制单元中 各有1 个光纤导体 FOT 发射单元 来负责光波的传递 如图 4 它是由 1 个光 电二极管和 1 个发光二极管组成 到达的光波信号由光电二极 管转化为电压信号 并继续传输给传输接收机 发光二极管的任 务是将 MOST BUS 传输接收机的电压信号转化为光纤信号 产生 波长为 650 nm 的红色光波 数据将通过光波的调制来传输 经 调制后的光线接着将通过光波导体被导向下一个控制单元 8 图 4 发射与接收单元 图 5 光波传送图 9 光波沿光导纤维的传输过程中 只有一部分是沿直线传输的 绝 大部分是按全反射原理在纤芯表面以之字形曲线传送的 如图五 当一束光以小角度照射到折射率高的材料 纤芯 和折射率低的材 料 涂层 之间的界面时 光束就会在纤芯的内部被完全的反射 这种全反射效应取决于从内部照射到界面的光波角度 如果角度过 陡 也就是光导纤维弯曲或弯折过度时 光波就会离开纤芯从而造 成很大的损失 所以 光导纤维的曲率半径不可小于 25mm MOST 传输协议由分成帧的数据块组成 每一帧包含流数据 分组数据和控制数据结构如 图 6 一个信息帧的大小为 64 字节 可分成起始区 分界区 数据区 状态区和两个校验字节 数据区 可分为同步数据和异步数据两种类型如 图 7 声音和视频作为 同步数据在 24 60 个字节之间 具有优先权进行传递 图片 用于 计算的信息及文字作为异步数据于 4 个字节为一个数据包被记录并 发射到接受器上 图 6 信息帧结构 10 图 7 同步和异步数据 四 故障实例分析四 故障实例分析 故障现象 一辆 06 款奥迪 A6L2 4CVT 轿车 里程表显示行 驶了 2 5 万公里 车主反映 车辆在下雨打雷的时候 MMI 系 统闪了两下后变成黑屏 无法工作 了 车主认为是被雷击坏 了 故障诊断与排除 接车后 试车 发现和车主反映的 现象是一样的 MMI 系统完全没有任何反映 但在车内系统 一般不会被雷电击中的 怀疑是MOST 系统中断路 引起的 故障 于是本着由简单到复杂的原则进行了如下检查 1 连接故障诊断仪 VAS5052 对该车网关安装列表进 行故障诊断 在网关的安装列表中显示与光纤环路相连接的 各个控制单元无法达到 图 8 19 数据总线的诊断接口即网 关 J533 控制单元中有光纤环路断路的故障记录 根据该 11 车光纤系统 MOST BUS 媒体系统数据交换总线 的结构可 知 如果系统无法开机说明光纤系统中的个别控制单元无法 正常工作 或各控制单元间的光纤出现了断路 破损等情况 使光纤环路不能形成回路 图 8 网关安装列表故障显示 2 通过学习自学手册进行分析 如果数据传输在 MOST BUS 中的一点断开 因其环形结构我们便把它叫做环路断 开 环路断开的后果有 声音和图像给出的中断 通过多媒体操作单元的操作和设置的中断 在故障诊 断管理器故障存储器中记录光纤数据总线中断的故障存储 环路断开的原因可能是 光波导体中断 发射或 12 接收器控制单元电源故障 发射或接收器控制单元故障 要确定环路断开的位置就必须实施环路断开故障诊断 3 使用 VAS5052 对该车进行环路中断诊断导线的测量程序 考虑到维修便利性的原则 我们先从行李舱的左后衬板内 断开音响控制单元 J525 图 9 测量其电器插头上的环路 中断诊断导线的电压 发现环路中断诊断导线与搭铁线之 间的电压为 5V 其标准值 就是 5 V 图 9 音响控制单元 J525 4 若 MOST BUS 中某个控制单元内有电器故障 则可以用 光学替换控制单元 VAS 6186 图 10 来替换出现故障的控 制单元 如果没有专用工具 VAS 6186 我们可以用一段 光纤和一个适合的插头把 某个控制单元 进行短接 再继 续观察 MOST BUS 系统是否恢复正常 13 图 10 光学替换控制单元VAS 6186 5 本着由简单到复杂的原则 用光学替换控制单元VAS 6186 图 9 来替换音响控制单元 J525 发现 MOST BUS 系统是否恢复正常 由此 可以判断是 音响控制单元 J525 有故障 6 故障原因及排除 拆下 音响控制单元 J525 发现上面有水 流的白色痕迹 经查发现该车发生过事故更换过后风挡玻 璃 由于装配不好有漏水现象 下雨时漏下的水产生短 路而烧了 音响控制单元 J525 重新安装后风挡玻璃 更 换音响控制单元 J525 后故障排除 五五 结结束束语语 通过对该车故障的维修 让笔者感觉到 搞技术不是追 求你会不会做就可以了 而是要追求100 的成功 率才算是个 合格的技术工人 任何事情都不能马虎 否则都会产生不必要的 损失 甚至安全事故 面对越来越多的高新科技产品应用在现 1