汽车网络技术完整_凌永成_第3章__光学总线ppt课件

1、汽车网络技术、沈阳大学凌永成、2、教材信息、教材名称：汽车网络技术教材编辑：凌永成教材价格： 35RMB出版社：清华大学出版社出版时间： 2012年3月国际标准书号(ISBN):978-7-302-28149-8教材所属系列：普通大学汽车学系计划教材、3、 第三章光学总线3.1光学总线的信息传输、3.1.1光传输的概述以及1 .信号的光传输与传统的电气传输信号不同，光传输法或者利用光学总线的信息传输法使得信号传输在图3-1中示出。 另外，图3-1的光传输和电气传输不同，图4、图3-2的光信号经由光纤(光缆)传输，2 .光传输的优点在于，导线少且不产生传输速度快的电磁干扰，对电磁干扰也不敏感。 3.1.2光传输系统配置；1 .光传输控制单元，其在光学总线中对于每个总线用户(无线电、CD播放器、视频导航器等)包括一个光传输控制单元，用于实现光传输的信号调制、解调和控制。 所述光传输控制单元包括内部电源装置、发送/接收单元光导发送器(FOT )、光收发器、标准微控制器(CPU )、专用部件等。 图3-3光传输控制单元、6和1 )光连接器插头以及发送/接收单元光传输器(FOT )包括光电二极管和发光二极管(图3-4 )。 (2)电插头；3 )内部电源；4 )如图3-5所示，用于光传输的光波长为650nm，并且发射/接收单元的光导发射器发出红光。 此外，使用图3-4光导收发器(FOT )、图3-5波长为650nm的可见光、7，5 )光收发器、6 )标准微控制器、7 )专用组件、2 .光电二极管、光电二极管或者光电效应原理将光转换成电压信号。 如图3-6所示，在光电二极管中具有P-N结，可以用入射光照射该P-N结。 p型层有正极接点(滑环)，n型层与金属基板(负极)连接。 另外，如果用P-N结照射图3-6的光电二极管的结构图、图8以及入射光或红外线，则在P-N结内会产生自由电子和空穴，从而形成通过P-N结的电流。 照射光电二极管的入射光越强，流过光电二极管的电流越大。 这种现象被称为光电效应。 另外，作为图3-7光电效应原理、9、3 .光纤、1 )光纤的作用和关联要件、光波的传输介质，光纤(也称为光纤线缆)的作用是将在某个控制单元发送器内生成的光波传输到其他控制单元的接收器。 另外，如图3-9和图3-10所示，光纤的结构由几层构成。 纤芯是光纤的纤芯部分，是光波的传输介质，也称为光波导线。 核一般由有机玻璃或塑料制成，核内的光波通过全反射原理大致无损耗地被传送。 另外，图3-8光纤的作用是传输光波，图10、图3-9光纤的结构，图3-10光纤的各部分的尺寸，图11、3 )光波在光纤中传输，在直线光纤中以光波全反射原理在芯表面以之字形曲线传输。 此外，12、4 )专用插头在光传输系统中使用专用插头，以能够将光纤与控制单元连接。 插座主体具有表示光传输方向(向接收器)的信号方向箭头。 另外，图3-14光传输系统的专用插头、13、5 )光纤端面为了尽可能减小光传输中的损耗，光纤端面必须平滑、垂直、清洁(图3-15 )。 因此，使用了专用的切削工具。 切削面的污垢和损伤会增大光波的传输损失(衰减)。 图3-15光纤端面，3.2MOST总线，3.2.1MOST的定义和应用，1.MOST的定义，MOST是MediaOrientedSystemsTransport的简称。 顾名思义，MOST是用于多媒体数据传输的网络系统。 14、MOST应用，MOST系统可连接汽车音响系统、视频导航系统、车载电视、高保真音频放大器、车载电话、多盘CD播放器等模块，其数据传输速度最高可达22.5 mbit/s，无电磁干扰。图3-17AUDIA8汽车信息和娱乐(informonandentertainment )多媒体系统，15，图3-18BMW系统F01/F02汽车MOST多媒体娱乐系统TOPHIFI高级高清音频放大器CIC车辆信息计算机DVD -更换DVD驱动器KOMBI组合仪表RSE后座区域娱乐系统SDARS卫星无线电频道TCU远程通信系统控制单元ULF-SBX接口盒VM-视频模块ZGM中心网关模块，16，3.most传输速率，图3-19多媒体数据传输速率，17，图3-20立体声数字电视仅仅是带立体声的数字电视系统，就需要约6Mbit/s的传输速度。 此外，在车载多媒体娱乐系统中，大容量的视频和音频数据通过MOST总线传输，并且CAN总线只能用于控制信号的传输(图3-21 )。 图3-21CAN总线用于在车载数字电视系统中传送控制信号，并且采用3.2.2MOST配置和系统状态、1.MOST拓扑、MOST总线系统或环形拓扑。 所述控制单元通过光纤在环路方向上向下一控制单元发送数据。 此过程一直持续到首次发送数据的控制单元接收到这些数据为止。 可通过数据总线自诊断接口和诊断CAN总线进行MOST系统的故障诊断。 此外，19、图3-22MOST系统采用环形拓扑，由20、图1-42BMWE60系列全车网络系统构成，通过21、MOST总线，各终端设备(节点、控制单元)在具有环结构的网络中通过光纤相互连接图3-23所示的音频视频数据信息在MOST环形总线上在r接收机之间传输的t-发射机和每个控制单元之间的连接由仅在一个方向上传输单个数据的环形总线实现。 也就是说，一个控制单元具有两条光纤，一条光纤用于发射机，一条光纤用于接收机。 22、用MOST控制单元进行纯光纤连接。 对于所有的MOST插头，2芯光纤插头(图3-24 )的结构相同。 光纤引脚Pin1始终用于输入，光纤引脚Pin2始终用于传输，用箭头标记。 图3-242中心光纤插头、23、2.MOST系统管理器、MOST系统管理器和诊断管理器负责MOST总线中的系统管理。 (1)控制系统的状态(用于发送/接收MOST总线信息的)管理传输容量。 此外，系统管理器的作用如下：3.MOST总线系统状态，1 )睡眠模式、睡眠模式时，MOST总线内没有数据交换，静态电流下降到最小值，系统处于待机状态，只能用来自系统管理器的光启动脉冲启动。 此外，当图3-25处于休眠模式的MOST系统、24，2 )待机模式和MOST总线系统处于待机模式时，用户将无法获得服务，但MOST总线系统仍在后台操作。 此外，当图3-26是处于备份模式的MOST总线系统，3 )开机操作模式，MOST总线系统处于开机操作模式时，控制单元完全接通，MOST总线上有数据交换，用户可以进行av娱乐、通信、导航等所有功能此外，图3-27是处于通电动作模式中的MOST系统、25、3.2.3 MOST的数据传送、1 .信息帧、1 )脉冲频率、most系统管理器以44.1KHz的脉冲频率向环形总线上的下一个控制单元发送信息帧。 由于使用固定的时间栅格和脉冲频率，MOST系统允许同步数据的传输。 2 )信息帧的结构；在MOST系统中，一个信息帧的大小为64字节(一个字节为8bit，可划分为以下部分：图3-28MOST信息帧的结构、26、(1)开始区域。27、(2)边界区域。28、(3)数据区。29、(4)检查字节。 另外，2字节发送有关发送器/接收器的地址(标识符)和接收器的控制命令(放大器音量的增加、音量的减小等)的信息。30、(5)状态区。 信息帧的状态区域包括用于向接收机传送信息帧的信息。31、(6)奇偶校验区。奇偶校验区域最后用于检查数据完整性，区域的内容决定是否需要重复发送过程。 另外，32、MOST总线的动作过程、1 )系统启动(唤醒)、图3-35伺服光波的传输过程、33、图3-36主光波、图3-37唤醒过程结束(数据传输的开始)、34、2 )同步数据的传输，在MOST系统中声音与影像的信息作为同步数据被传输为了便于理解，以下对AUDIA803年型汽车播放音乐CD的例子进行说明。 另外，如图3-38的同步数据(声音和影像信息)的传输过程、35、同步传输用的数据管理图3-39所示，前部信息控制部J523具备：图3-39的同步传输用的数据管理部J523 异步数据源以不规则的时间间隔发送数据。 因此，各数据源将异步数据存储在缓冲寄存器中。 然后，数据源开始等待，直到接收到具有收件人地址的组。 37、3.2.4MOST诊断、1 .诊断管理器、系统管理器以及most总线上的诊断管理器。 另外，图3-41诊断管理器、诊断管理器执行环路切断诊断，将MOST总线上的控制单元诊断数据传输至诊断控制单元。 在AudiA803年型汽车中，数据总线诊断接口J533执行自诊断功能。 2 .系统故障、MOST总线中发生数据传输中断时，无法完成正常的数据传输任务。 由于MOST总线具有环路结构，因此将这种数据传输中断称为环路断开，即总线断开。 故障信息“光纤数据总线断线”存储在诊断管理器的故障存储器中。 38、3 .环路切断诊断，1 )诊断引线和查询脉冲，正确判断发生环路切断的具体位置，需要使用诊断引线进行环路切断诊断。 另外，诊断引线通过中央引线连接器与MOST总线上的各控制单元连接。 图3-42中的诊断引线连接到MOST总线上的每个控制单元，并且列出了响应的内容和环路断开诊断开始时，MOST总线上的每个控制单元发送以下两种信息： (1)控制单元的电气是否正常，以及( )控制单元的电气功能是否正常(2)控制单元的光学是否正常，个控制单元的光电二极管是否可以从位于环形总线前面的控制单元接收光波信号。 (1)MOST总线系统中的哪两个控制单元之间的数据传输被中断，即，哪两个控制单元之间的电故障(供电故障)可由诊断管理员根据这些信息来标识另外，40，3 )故障确认可疑的控制单元由备选的控制单元VAS6186替换，并观察MOST系统是否成功恢复。 更换后，系统恢复正常后，可确认故障是由于可疑的控制单元损坏造成的。 然后，图3-43将可疑的控制单元替换为替换的控制单元VAS6186，并监视MOST系统中传输功率的下降，该MOST系统在图3-44中具有替换的控制单元VAS6186、41、4 .信号衰减幅度增大的诊断功能，诊断管理器具有信号衰减幅度增大的诊断功能、图3-45信号衰减放大诊断、42、3.3byteflight总线、3.3.1byteflight轮廓、1.byteflight功能与发展，bytflight系统是BMW与Motorola、Elmos、Infineon协同开发的字节飞行系统的数据传输速率为10Mbit/s，可以满足对数据传输实时性要求非常高的汽车气囊系统的要求，并且可以在强电磁干扰条件下可靠地传输数据。 byteflight用于智能安全集成系统(ISIS )和高级安全电子设备(ASE )。这两个安全系统控制安全气囊、安全带的拉紧装置，分离安全蓄电池的端子。 43、2 .字节轻总线拓扑，宝马车辆使用bytflight将安全气囊系统、乘员保护系统和控制安全电池终端的控制单元连接到网络。 数据传输介质是塑料光纤，光纤以光波脉冲传输数据。 因此，不易受到外部干扰。 数据传输速率为10Mbit/s。 传输介质是一根光纤，能够双向传输数据。 控制单元通过时间和事件触发器进行通信。 可以同步传输数据，也可以异步传输数据。 图3-50byteflight系统采用星形拓扑，44、3.3.2bytflight系统的数据传输，1.byteflight的数据结构与CAN总线相同，数据也以数据代码传输，除数据字节数之外，数据代码结构完全不同byteflight最多可传输12字节的数据。 另外，图3-51byteflight数据代码的结构1-开始顺序2-开始位3-停止位id-识别符(决定代码的优先顺序和数据内容) LEN长度(包含数据字节数) d0-数据字节0 (开头数据字节) D11数据字节11 (最大的结束数据字节) CRCH高阶循环冗馀编码校验CRCL低阶循环冗馀码校验，45，字节流数据码可分为高优先级码和低优先级码。 数据的优先级由标识符标识。 标识符的有效范围为1到255，1表示最高优先级。 优先级高的信息是来自碰撞传感器的数据，优先级低的信息一般是系统状态信息和系统故障诊断信息。 另外，图3-52码优先级1-识别符(码优先级决定)2-警报同步脉冲(警报状态下的同步脉冲)3-优先级低的信息(优先级低的码)4-正常的同步脉冲(正常状态下的同步脉冲)5-优先级高的信息(优先级高的码) t_cyc周期时间(同步脉冲的周期时间)、46、2 .卫星系统控制单元、卫星系统控制单元与主控制单元之间的代码始终以开始顺序开始，且接下来是识别符。 数据代码的优先级由此标识符决定。 系统不断查询所有碰撞传感器信息，并将数据分配给byteflight系统的所有控制单元。 图3-53每