bevezetés

Széchenyi István Egyetem

Közúti és Vasúti Közúti és Vasúti Járművek TanszékJárművek Tanszék

Digitális technikaa gépjárművekben

Dr. Mészáros Attila 2008

00100111111001100010111111111100101000010010101010100010100011110011011001001000101011111110010000101010000010000010100010101010000010010101010000101000111100000101000100101001

00100111111001100010111111111100101000010010101010100010100011110011011001001000101011111110010000101010000010000010100010101010000010010101010000101000111100000101000100101001

2. oldal


23.04.21. Dr. Mészáros Attila

Bevezetés

3. oldal



Bemutatkozás

Dr. Mészáros AttilaAutógépész - Mérnöktanár

Egyetemi docens

Oktatási gyakorlat:

1995-1998 - középfokú intézményben

2001- - felsőoktatási intézményekben

Mérnöki gyakorlat:

1998-2004

Feladatok:

Audi Hungaria Motor Kft TT járműgyártás- Elektrik-Audit- minőségbiztosítás (elektromos hibák)

4. oldal



Előismeretek

5. oldal



Az autógyártás az elkövetkezendő 15 évben erősebben fog fejlődni mint az elmúlt 50 évben.

A jövő autójának az alapja az elektronikai hálózatra

fog épülni.

Ez nagyobb biztonságot környezetkímélést és

komfortot biztosít.

Az elektronika helyet, pénzt és üzemanyagot spórol

A jövő autója

CAN- és LIN-Bus

6. oldal



CAN – és más buszrendszerek

CAN- és LIN-Bus

7. oldal



CAN- és LIN-Bus

D2B

J185020K

1M

10M

25M

0,5 5,02,51,0

Ad

atá

tvit

eli

seb

essé

g

(Bit

/s)

Relatíyv költségek (€)

DomestosDigitalBus

TTP

CANZweidrahtbus

Buszrendszerek áttekintése

8. oldal



J1850-SPC = Ford fejlesztés (10,4 kbps)J1850-DLC = GM/Delco Fejlesztés (10,4 kbps)K-Bus, ISO9141, J1850, Volnaco LiteLIN Bus = Local Interconnect Network (20 kbps)CCD = Crysler Collision Detection, VAN = Vehicle Area Network - Renault és PSA találmány és fejlesztésABUS = Allgem. Bitserielle Universelle Schnittstelle VW, CAN feladatokTTP = Time Triggered Protokoll (2Mbps)byteflight = BMW, Motorola, Infineon, ELMOS Optikai alapokon (10Mbps)FlexRay = BMW és DC (10Mbps)MOST = Media Oriented Systems Transport (22Mbps)Bluetooth = Vezetéknélküli adatátviteli szabvány

Buszrendszerek

9. oldal



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

88 90 92 94 96

A C

AN

rés

ztve

vők

szám

a

98 00 02 04

3 er

E-Klasse

E-KlasseC-Klasse

A6

S-Klasse

S-Klasse

5 er

7 er

7 er

8 er

7 er D3

B6

W10

E-KlasseC-Klasse

5 Jahre aufzuholen gegenüber Wettbewerb

Daimler/Chrysler - BMW - Audi

CAN- és LIN-Bus az AUDI-ban

10. oldal



Specifikáció 1999 19991983

Átviteli sebesség 20 KBit/s 1 MBit/s 22,5 MBit/s

AdatmennyiségKicsi Közepes Magas

Medium Egy vezetékes Két vezetékes Optikai

Rel. Ár/Csomópont Kicsi (~1€) Közepes(~2€) Magas (~5€)

Busz-kezelés Master/Slave Multi-Master Master/Slave

BuszhozzáférásAszinkron Aszinkron Szinkron és

Aszinkron

Résztvevők száma Master + 16 Slaves(javasolt )

Nem definiált Max. 64

Adatbiztonság Paritásbit

Checksumme (CRC)

Bit-Hiba, Format Hiba,

Stuff-Hiba, ACK-Hiba, CRC-Hiba

Checksumme (CRC)

Buszrendszerek


11. oldal




Egy egységesített Buszrendszer a gépkocsikban nincs.

Ennek az oka buszrendszerekkel szemben támasztott különböző követelmények.

Adatátviteli sebesség

• Alacsony adatátviteli sebesség

• Mechatronikus elemek vezérlésére

• Költségkimálő megoldás

• Optikai gyürű

• Infotainment-felhasználás – magas adatátviteli sebesség

• Kis helyigény

MOST

CAN

LIN

Media Orientated Systems Transport

Controller Area Network

Local Interconnect Network

• Priorizált hozzáférés

• Biztos adatátvitel

• Multi - Master elérés

12. oldal



13. oldal



CAN-Bus

MOST-Bus

Sound-SystemTelefon/

Telematik

MMI-Fond

MMI

Radio

Navigation

Gateway

Datenrate

bis 22.5 Mbit/s

MOST - Multimédia adatbusz

CD-Laufwerk

Nincs zavartényező

Nincs test és potenciálprobléma

Max 64 résztvevő lehetséges

Zárt optikai gyűrű

Szinkron vagy aszinkron adatoknak

Tulajdonságok:

VAS - Tester

14. oldal



Definíció / Megnevezés

„MOST“ jelentése „Media Oriented System Transfer“

Az adatátviteli protokoll alapja az OS8104-es szabvány, amely optikai adatátvitel műanyag vezetőn keresztül.

A forrásadatok szinkron és aszinkron módon is küldhetőek.

A MOST a következő rendszerelemekhez kapcsolódhat a gépkocsiban.:· Audio· Video· Adatok / Adatszolgáltatás

15. oldal



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 forrássávszélesség 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: CD-ROM adatok esetén csomagonként kerülnek az adtok átvitelre.

16. oldal



PMMA = polymetil-metakrilátPOF Cladding = fényvisszaverő rétegJacket (PE,PA) = polyamid

PMMA = polymetil-metakrilátPOF Cladding = fényvisszaverő rétegJacket (PE,PA) = polyamid

Fizikai felépítés

17. oldal



MOST komponensei

Színes köpeny Fekete köpeny

Reflexiós réteg Mag

18. oldal



MOST komponensei

Jelátvitel az Optikai vezetéken

Egyenes vezeték esetén: A fénysugár egy részét egyenesen továbbítja az

optikai szál. A nagyobb részét a teljes reflexiót kihasználva a vezetékben

Zick-Zack alakban fog továbbhaladni.

19. oldal



MOST komponensei

Meghajlított vezeték esetén: A fénysugarak a teljes reflexió miatt a magbevonat felületén kerülnek reflektálásra. Teljes Reflexió: Ha a fénysugár az optikailag sűrűbb közegből egy optikailag ritkább közegbe lépne át, akkor a fénysugár teljes reflektálásra kerül. Az Optikai vezető magja az optikailag sűrűbb, a bevonat pedig ritkább réteg. Az optikai vezeték meghajlításakor így lehetséges a fénytovábbítás.

20. oldal



MOST komponensei

A teljes reflexió függ a fénysugár beesési szögétől. Ha ez a szög túl meredek akkor a fénysugarak kilépnek a felületen. Így magasabb veszteség jön létre. Ez a jelenség akkor jöhet létre ha az optikai szál túl erősen van meghajlítva

21. oldal



Követelmények

Szerelési követelmények:

Minimális hajlítási rádiusz >25 mmNem szabad megtörniNem szabad éles élekre ráhelyezniNem szabad kábelbinderrel rögzíteniNe lépjünk rá a kábelre Nem lehet javítani

Az optikai szál csatlakoztatása Nem szabad karcosnak és koszosnak lennieNem szabad megfogniNem szabad leragasztaniA védőkupakot csak csatlakoztatás előtt levenniA hiányzó védőkupakok pótlása

Szerelési követelmények:

Minimális hajlítási rádiusz >25 mmNem szabad megtörniNem szabad éles élekre ráhelyezniNem szabad kábelbinderrel rögzíteniNe lépjünk rá a kábelre Nem lehet javítani

Az optikai szál csatlakoztatása Nem szabad karcosnak és koszosnak lennieNem szabad megfogniNem szabad leragasztaniA védőkupakot csak csatlakoztatás előtt levenniA hiányzó védőkupakok pótlása

22. oldal



Gyűrűtopológia

A MOST busz egy egygyűrűs rendszer, minek következtébe minden egységnek működőképesnek kell lennie. Ez különösen a Telefon segélykérő funkcióit érinti. A MOST busz kiesése nem akadályozhatja, veszélyeztetheti a komponens működését.

A Gyűrűtopológia következtében nem lehetséges biztonsági funkciókat ellátó adatoknak a továbbítása.

23. oldal



CAN – Controller Area Network

24. oldal



Gyártási idő csökkentés

-

- Modulbeépítés támogatása (pl. SMLS 5 lépcső -> 2) - Modulos decentrált

Minőségi növekedés - Kevesebb csatlakozás (pl. SMLS 45 kontakttal kevesebb)

- 100% Diagnisztizálható - Jobb EMV

Bus

Új lehetőségek - Beépített kezelés - Hangvezérlés - Animált kezeési útmutató- Távdiagnosztika- Balesetmegelőzés

- Komfort funkciók ( pl. keyless entry)

- Software Updates - Több diagnózislehetőség

- Funkciók elosztása vezérlőkre

Flexibilitás,Bővíthetőség

- Változások programon keresztül - részben Plug & Play

Központi és ajtó modulok

Költségcsökkentés- Kevesebb vezeték

- Szenzorhasználat több egységnek - Az elosztott funkciókkal jobb a vezélők kihasználtséga

Súlycsökkentés - Kevesebb vezeték - Részben vékonyabb vezeték - Könnyű elhelyezés - Több funkció vonalanként

Buszrendszerek előnyei


25. oldal



Az adatbusz előnyei

• Új információk továbbításához csak

Software változás szükséges.

• Az adatprotokoll többszörösen is

biztosítva van a kommunkációs 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

26. oldal



1983 CAN-Fejlesztés kezdete a Bosch-nál

1985 (Full-) Teljes CAN-Specifikáció Kooperáció az Intel-el

1987 Az első szilikon az Intel-től

1988 Szériatípus az Intel-től (82C526)

1989 Basic-CAN a Philips-től (82C200)

CAN - Történet

27. oldal



0

20

40

60

80

100

120

140

1996 1997 1998 1999 2000

Mio CAN Controllers

CAN-Controller bevezetések

28. oldal



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 ,Antriebs- és Diagnózis-CAN),

Magas zavarvédettség, Kis meghibásodási ráta

Low Speed-CAN esetén egyvezetékes mód is lehetséges.

Csavart érpár

Master Master Master

CAN - „Az“ Automobil-Busz

29. oldal



Az adatátvitel (Hagyományos)

Első lehetőség:

Minden információ egy külön vezetéken kerül továbbításra.

30. oldal



Az adatátvitel CAN-Buszon

Második lehetőség:

Számos információ csak 2 vezetéken kerül átvitelre a vezérlőegységek között.

31. oldal



Adatátvitel

CAN nélkül CAN-en keresztül

32. oldal



5 Vezérlő

Teljes hálózat

10 Csatlakozás

Csak adatcsere lehetséges

780 Csatlakozás

40 Vezérlő...BUS-Technika

megoldásokat kínál

És új lehetőségeketCsak adatcsere

szükséges ?

Összehasonlítás

33. oldal



Csillag topográfia

34. oldal



Hagyományos vezetékezés

CAN vezetékezés

Csillag topográfia

35. oldal



Vezetékezés a világítás példáján

A4 Vorgänger A4 2001

M1 M4 M2 M3 X

CA

N-B

us

K

om

fort

58

P

M1 M4M2 M3 X

58re

58 re

58 58li

58 li

58

58 re58 li

P

S

58

S S

P

36. oldal



Busztopológia A3 CAN

37. oldal



Az Antrieb egy különálló egység:

J220 J217 J104 J234 NOX-Sensor

J527

G85

J285

J502 J162 E87 J345 J446 J136 J519

J453

J527

J393 J386 J387 J388 J389

CAN-Komfort

J507 R99 J499/J526 R J401

J402

R94

J415

CAN-Infotainment

CAN-Antrieb 500 kBit/s

38. oldal




J527

G85CAN-Antrieb

J285

J502 J162 E87 J345 J446 J136 J519

J453

J527

J393 J386 J387 J388 J389

J507 R99 J499/J526 R J401

J402

R94

J415

CAN-Infotainment

CAN-Komfort 100 kBit/s

A Komfort egy különálló egység:

39. oldal




J527

G85CAN-Antrieb

J285

J502 J162 E87 J345 J446 J136 J519

J453

J527

J393 J386 J387 J388 J389

CAN-Komfort

J507 R99 J499/J526 R J401

J402

R94

J415

CAN-Infotainment 100 kBit/s

Az Infotainment egy különálló egység:

40. oldal



A CAN-Buszrendszerek legalább 2 vagy annál több vezérlőből áll. Az adatforgalom egy

csavart érpáron keresztül kerül átvitelre amely kapcsolódik minden résztvevő

egységhez.

Az adatok az Antrieb és Kombi CAN-en 500 Kbaud a komfort és Infotainmenten 100

Kbaud sebességgel kerül továbbításra. Az üzenetek ( pl: Motor 1,2,3 … ) 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 adaközlési protokollnak megfelelően, majd továbbítja a

CAN-Treibernek 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 500Kbaud esetén az adatbuszra a zavarok

és reflexiók kiszűrésére a vezeték végén egy lezáró ellenállás van. A lezáróellenállás

értéke 120 Ohm és a vezérlőegységekbe van beépítve.

Leírás: CAN-Bus

41. oldal



A CAN-adatbusz

Motor SG ABS

Lezáróellenállások

egy Controller: Előkészíti a vezérlőtől keletkező adatokat a küldés számára, illetve a kapott adatokat átalakítja a vezérlő számára.

egy Transceiver : Elküldi elektromos jelként a Controller által előkészített adatokat az adatbuszon, valamint fogadja is őket.

2 adatbusz lezárás

2 adaatvezeték

42. oldal



Visszaverődés, reflektálás

Einspeise-jel bei „A“

Echo

jellaufzeit für Echo

Nutzjelmit über-lagertemEcho bei „A“

A R>Z

R<Z

R>Z

R<Z

43. oldal



A-Oszlop bal oldalt:Csomópont CAN-Antrieb

A-Oszlop jobb oldalt: Csomópont CAN-Komfort és CAN-Infotainment

CAN Csomópontok

44. oldal



BSG

GatewayWWS

SMLS

mSMLS1 Ablaktörlő funkció

pl:Tippwischen

mZAS1

KL. xmZAS1

Kl.15

mGateway 1

Külső hőm.

Kombitól

mGateway 1

Külső hőm.

Hibastástusz

LIN 1

Statuszjelentés

LIN 1

Ablaktörlő funkció

Folyamatábra

45. oldal



30 3115 CAN-Diagnózis

CAN-Antrieb

CAN-Komfort

CAN-Kombi

CAN-Infotainment

Gateway

46. oldal



Wake Up Modus = Ébresztő fázis

Miért?

- Az elosztott funkciók miatt mindig minden vezérlőt fel kell ébreszteni.

Mikor?

- Szenzorokra való reagálás (pl. Gombok, kapcsolók, ZV)

- Reagálás CAN-Üzenetekre

- nem kívánt reakciók CAN-zavarok

Wake Up Modus

47. oldal



Alvási állapot

Miért?

- A nyugalmi áram meghatározása (Liegenbleiber)

- Az elosztott funkciók miatt mindig minden vezérlőt el kell altatni.

Mikor?

- Ha minden vezérlőegység felkészült az alvás állapotra

Sleep Modus

48. oldal



Gyűrű teljesen felépítve: 01h – gyűrű felépítve,11h - gyűrű felépítve, Sleep készenlét

Zeit-stempel

(s)

Zeit-abstand

(ms)

SG(Klartext)

Sender(ID hex)

Nachfolger (ID)

Controll-byte (/)

Byte 3(hex)

Byte 4(hex)

Byte 5(hex)

Byte 6(hex)

36,9320 414 00 11 00 00 00 00

36,9795 47,5 ILM 400 01 11 00 00 00 00

37,0210 41,5 ZKE 401 02 01 00 00 00 00

37,0672 46,2 TSG_FT 402 03 01 00 00 00 00

37,1136 46,4 TSG_HL 403 04 01 00 00 00 00

37,1593 45,7 TSG_BT 404 05 01 00 00 00 00

37,2030 43,7 TSG_HR 405 06 01 00 00 00 00

37,2488 45,8 Memory 406 08 11 00 00 00 00

37,2968 48,0 Kombi 408 0A 11 00 00 00 00

37,3392 42,4 SMLS 40A 0C 11 00 00 00 00

37,3874 48,2 Klima 40C 0D 11 00 00 00 00

37,4286 41,2 APS 40D 0F 11 00 00 00 00

37,4788 50,2 SH 40F 14 11 00 00 00 00

37,5227 43,9 Anhänger 414 00 11 00 00 00 00

37,5710 48,3 400 01 11 00 00 00 00

49. oldal



Zeit-stempel

(s)

Zeit-abstand

(ms)

SG(Klartext

)

Sender(ID hex)

Nachfolger (ID)

Controll-byte (/)

Byte 3(hex)

Byte 4(hex)

Byte 5(hex)

Byte 6(hex)

124,4808 408 0A 01 00 00 00 00

124,5284 47,6 SMLS 40A 0C 11 00 00 00 00

124,5712 42,8 Klima 40C 0D 11 00 00 00 00

124,6207 49,5 APS 40D 0F 11 00 00 00 00

124,6636 42,9 SH 40F 14 11 00 00 00 00

124,7136 50,0 Anhänger 414 00 11 00 00 00 00

124,7630 49,4 ILM 400 01 11 00 00 00 00

124,8048 41,8 ZKE 401 02 11 00 00 00 00

124,8515 46,7 TSG_FT 402 03 11 00 00 00 00

124,8966 45,1 TSG_HL 403 04 11 00 00 00 00

124,9400 43,4 TSG_BT 404 05 11 00 00 00 00

124,9838 43,8 TSG_HR 405 06 11 00 00 00 00

125,0317 47,9 Memory 406 08 11 00 00 00 00

125,0808 49,1 Kombi 408 0A 11 00 00 00 00125,1289 48,1 SMLS 40A 0C 31 00 00 00 00

Gyűrű sleep módban: 11h –gyűrű felépítve, sleep készenlét,31h - gyűrű alszik!!!

50. oldal



3,9289 SMLS 40A 0A 02 80 00 00 00

3,9391 10,2 Kombi 408 08 02 80 00 00 00

3,9461 7,0 ZKE 401 01 02 80 00 00 00

3,9579 11,8 TSG_FT 402 02 02 80 00 00 00

3,9600 2,1 TSG_BT 404 04 02 80 00 00 00

3,9624 2,4 TSG_HL 403 03 02 80 00 00 00

3,9634 1,0 TSG_HR 405 05 02 80 00 00 00

3,9672 3,8 Memory 406 06 02 80 00 00 00

3,9689 1,7 SMLS 40A 01 01 00 00 00 00

3,9715 2,6 Anhänger 414 14 02 40 00 00 00

3,9800 8,5 ILM 400 00 02 80 00 00 00

3,9920 12,0 SH 40F 0F 02 80 00 00 00

4,0162 24,2 ZKE 401 02 01 00 00 00 00

4,0581 41,9 TSG_FT 402 03 01 00 00 00 00

4,0665 8,4 APS 40D 0D 02 80 00 00 00

4,1018 35,3 TSG_HL 403 04 01 00 00 00 00

4,1091 7,3 TSG_BT 404 05 01 00 00 00 00

4,1519 42,8 405 06 01 00 00 00 00

(Bus war im "Sleep" Modus)

Gyűrű felépítés: 01h – gyűrű felépítve

02h – Wake Up mód aktív

51. oldal



LIN-Busz

52. oldal



LIN-Busz

• Alacsony költség (összehasonlítva a CAN-el)– Transceiver ~0,35 € (0,70 € pro CAN-Transceiver)– Csak egy Adatvezeték ( nincs Twisted-Pair )– Költségkívélő komponensek bevezetése (RC-Kombináció) – Egyszerű elektronika miatt kevesebb helyigény

Bevezetésének Okai:

53. oldal



Ki érintett a LIN-Busz Fejlesztésés:

LIN Konsorcium

Daimler -Chrysler

AUDI

Motorola

VW

BMW

VOLVO

Volcano

LINSpec

LIN-Busz

54. oldal



LIN-Buszvezetéken az alapszín a viola és fehér csík

Keresztmetszet 0,35qmm.

LIN-Busz

55. oldal



Lin: A helyi adatbusz vezetékezés

MASTER SLAVE

A Master irányít mindíg

Csak egy Master van a Buszon

A Master szinkronizálja a Buszt

Maximum 16 Slave lehetséges

A Slave passzív marad, Adatokat fogad vagy adatokat oder übermiküld kérésre.

TulajdonságokMASTER

Master-Task

Slave-Task

Slave

Slave-Task

Slave

Slave-Task

Slave

Slave-Task ...

Max. 20 kBit/Sek.

BUSVan „Sleep“-Mode

Objektorientált üzem

ZKE

KSG

LIN-Busz

56. oldal



Master / Slave

Master

- Gateway a Komfort-CAN felé

- A Master vezérli a Buszt

- A Master határozza meg melyik üzeent milyen időben kerüljön a buszra

- A Master átveszi a komponensek hibakezelését

- A Master feladatai: Sync Break küldés Sync Byte küldés ID-Field küldés Ellenőrzi az Adatokbyteot és Checkbytesot fogadja a WakeUp Break –ot Slave-től Szinkronizálja a buszt a saját időbázisának megfelelően.

57. oldal



Master / Slave

Slave

- 1 -től 16 LIN-résztvevőig lehetséges

- Adatok fogadása és továbbítása, ha egy megfelelő ID jon a Mastertől

-Slave feladatai:

Sync Break-re vár

Sync Byte-ra szinkronizálja magát

ID-Mezőkre hallgat

Az ID-től függően hajtja végre a következőket:

0 -tól 8 Byte Adatok átvitele

Fogadja az Adatokat Checksum-vizsgálattal

Küldi az Adatokat Checksum-generálással

várakozik

Egy Csomópont, amely Masterként funkcionál egyidejűleg lehet Slave is.

Széchenyi István Egyetem

Közúti és Vasúti Közúti és Vasúti Járművek TanszékJárművek Tanszék


Dr. Mészáros Attila 2008

00100111111001100010111111111100101000010010101010100010100011110011011001001000101011111110010000101010000010000010100010101010000010010101010000101000111100000101000100101001

00100111111001100010111111111100101000010010101010100010100011110011011001001000101011111110010000101010000010000010100010101010000010010101010000101000111100000101000100101001

Köszönöm a Köszönöm a figyelmet!figyelmet!

Dr. Mészáros Attila Dr. Mészáros Attila

[email protected]

bevezetés

Documents