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滿足安全/帶寬需求的車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2010-10-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  汽車內(nèi)部、汽車與汽車之間以及汽車與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信和網(wǎng)絡(luò)正在悄然發(fā)生變革。許多重要的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)得到了成功地解決,例如采用軟硬件方法滿足嚴(yán)格的帶寬、容錯(cuò)、決斷和可靠性要求。事實(shí)上,許多硬件和軟件中的通信與控制協(xié)議都有了顯著進(jìn)步。這些協(xié)議包括:、控制器區(qū)域網(wǎng)()、日本汽車軟件平臺和架構(gòu)(JASPAR)、本地互聯(lián)網(wǎng)()、美國汽車工程師學(xué)會(SAE)的J1850、汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)(AUTOSAR),媒體導(dǎo)向系統(tǒng)傳輸(MOST)協(xié)議和FireWire (1394)標(biāo)準(zhǔn)。MOST協(xié)議正在進(jìn)入越來越多的汽車信息娛樂系統(tǒng),主要是歐洲產(chǎn)的汽車中。目前MOST還沒有得到普及,但豐田的Prius汽車正在使用25MBps版本的MOST。用于150Mbps網(wǎng)絡(luò)的MOST規(guī)范版本3有望不久后發(fā)布。

  對于車身、傳動系統(tǒng)、底盤和其它控制來說,沒有一種協(xié)議和架構(gòu)可以被認(rèn)為是“十全十美”的解決方案。通常情況下,組合和改進(jìn)這些方案對提供靈活性和滿足汽車控制與通信需求非常有用。例如,JASPAR最近被用于新一代的新版所采用。聯(lián)盟準(zhǔn)備在FlexRay協(xié)議規(guī)范V3.0和物理層規(guī)范V3.0的主要修改點(diǎn)中采納JASPAR技術(shù)建議,這些規(guī)范將在2009/2010時(shí)間段內(nèi)發(fā)布。

  FlexRay一直被用作汽車應(yīng)用中的主要骨干網(wǎng)(圖1)。德國和日本的OEM商已經(jīng)決定在他們的中采用FlexRay。全球首款商用化FlexRay的汽車是寶馬的旗艦X5運(yùn)動型多功能車(SUV)和7系車。

滿足安全/帶寬需求的車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)


圖1:FlexRay協(xié)議可以用作、和MOST等其它網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng),實(shí)現(xiàn)車載控制和信息娛樂應(yīng)用。

  FlexRay定義了一種雙通道的10Mbps數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。每個(gè)通道可以用來獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)冗余機(jī)制,匯聚數(shù)據(jù)速率可達(dá)20Mbps。FlexRay聯(lián)盟的核心成員包括寶馬、通用汽車、大眾、戴姆勒克萊斯勒、博世、飛思卡爾半導(dǎo)體和恩智浦半導(dǎo)體(NXP Semiconductors,下文簡稱NXP)等。他們希望FlexRay能成為先進(jìn)的傳動系統(tǒng)、底盤和線傳控制汽車系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn),即便它的成本比目前到廣泛使用的1Mbps 協(xié)議高得多。大多數(shù)成員認(rèn)為FlexRay將與其它協(xié)議共存,而不會替代它們。

  “FlexRay最初是專門針對容錯(cuò)和冗余設(shè)計(jì)的,現(xiàn)在它也正被用來在提高帶寬,特別在可以利用CAN等其他網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)更高帶寬的地方?!盢EC電子美國公司汽車策略業(yè)務(wù)部首席技術(shù)應(yīng)用工程師Jens Eltze表示。

  “一些汽車制造商不太愿意采用基于FlexRay、FireWire等新技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。在其他公司加入進(jìn)來之前,他們不想冒可能成功也可能不成功的風(fēng)險(xiǎn)?!盢EC電子美國公司汽車策略業(yè)務(wù)部營銷經(jīng)理Dave Stone表示。

滿足安全/帶寬需求的車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
圖2:恩智浦半導(dǎo)體公司的TJA1080A FlexRay收發(fā)器是首個(gè)在車載網(wǎng)絡(luò)方面得到認(rèn)證的節(jié)點(diǎn)收發(fā)器(a),它已經(jīng)被集成到TJA1081/1082 IC中(b)。

減少FlexRay和CAN的成本差異

  一些IC芯片制造商試圖縮小FlexRay和CAN之間的成本差異。奧地利微電子(AMS)公司和TTTech汽車公司正在合作開發(fā)低成本的FlexRay收發(fā)器件。他們計(jì)劃進(jìn)一步增強(qiáng)研發(fā)力量,開發(fā)FlexRay車載網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

  他們合作的目標(biāo)是提高車內(nèi)數(shù)據(jù)通信的可靠性并降低成本,例如優(yōu)化的FlexRay拓?fù)淇梢约纱罅康墓?jié)點(diǎn)。此外,這兩家公司設(shè)計(jì)了一個(gè)位整形器電路,可以讓汽車OEM商和一流供應(yīng)商通過采用更低成本的配線類型,降低電纜成本。這兩家公司還計(jì)劃合作開發(fā)針對FlexRay芯片的測試流程。

  “FlexRay芯片的價(jià)格肯定會降下來,以縮小FlexRay和CAN實(shí)現(xiàn)之間的巨大成本差異?!盢XP業(yè)務(wù)線汽車安全與舒適事業(yè)部高級總監(jiān)和總經(jīng)理Toni Versluij指出。

  NXP在2006年推出首個(gè)FlexRay收發(fā)器芯片TJA 1080A,緊接著推出了TJA1081和TFA1082節(jié)點(diǎn)收發(fā)器,此外還提供TJA1085有源星型耦合器。NXP至今已經(jīng)交付了100萬個(gè)符合物理層規(guī)范的FlexRay收發(fā)器。十多年來,該公司已是FlexRay芯片以及CAN和器件的領(lǐng)先供應(yīng)商。

  “在今后十年中,CAN將是車載網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的首選。”Versluij認(rèn)為(圖3)。他指出,雖然具有雙通道的FlexRay最初是為需要冗余功能的線傳控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的,但大多數(shù)汽車應(yīng)用使用CAN就能處理的單通道拓?fù)洹AN采用SAE的J1850總線工作,后者被廣泛用于車載故障診斷(OBD)II。

滿足安全/帶寬需求的車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)


圖3:今后幾年里恩智浦半導(dǎo)體公司車載網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的市場份額有望不斷增長,其中CAN將接管大多數(shù)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用。

  


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