常用車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(MOST)【蒼松書苑】

1、汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢修,1,驕陽書苑,光學(xué)總線,3.1光學(xué)總線的信息傳輸,3.1.1光學(xué)傳輸簡介,1.信號的光學(xué)傳輸,與傳統(tǒng)的電傳輸信號不同，光學(xué)傳輸是利用光來傳輸信號的，兩者的區(qū)別如圖3-1所示,圖3-1 光傳輸與電傳輸?shù)膮^(qū)別,2,驕陽書苑,圖3-2 光信號通過光導(dǎo)纖維（光纜）傳輸,2.光學(xué)傳輸?shù)膬?yōu)點,導(dǎo)線少且重量輕； 傳輸速度快； 不會產(chǎn)生電磁干擾，同時對電磁干擾也不敏感,3.1.2光學(xué)傳輸?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu),1.光學(xué)傳輸?shù)目刂茊卧?在光學(xué)總線中，每一個總線用戶（收音機(jī)、CD唱機(jī)、視頻導(dǎo)航儀等）都有一個光學(xué)傳輸控制單元，用于實現(xiàn)光學(xué)傳輸?shù)男盘栒{(diào)制、解調(diào)和控制,3,驕陽書苑,光學(xué)傳輸控制單元由內(nèi)部供電

2、裝置、收發(fā)單元光導(dǎo)發(fā)射器（FOT）、光波收發(fā)器、標(biāo)準(zhǔn)微控制器（CPU）、專用部件等組成,圖3-3 光學(xué)傳輸控制單元,4,驕陽書苑,1）光導(dǎo)插頭,收發(fā)單元光導(dǎo)發(fā)射器（FOT）由一個光電二極管和一個發(fā)光二極管構(gòu)成（圖3-4,2）電氣插頭,3）內(nèi)部供電裝置,4）收發(fā)單元光導(dǎo)發(fā)射器,如圖3-5所示，光學(xué)傳輸中使用的光波波長為650 nm，是可見紅光,圖3-4 光導(dǎo)發(fā)射器（FOT,圖3-5 波長650 nm 的可見紅光,5,驕陽書苑,5）光波收發(fā)器,6）標(biāo)準(zhǔn)微控制器,7）專用部件,2.光電二極管,光電二極管是利用光電效應(yīng)原理將光波轉(zhuǎn)換成電壓信號的。如圖3-6所示，光電二極管內(nèi)有一個P-N結(jié)，入射光可以照

3、射到這個P-N結(jié)上。在P型層上有一個正極觸點（滑環(huán)），N型層與金屬底板（負(fù)極）相連,圖3-6 光電二極管的結(jié)構(gòu)示意圖,6,驕陽書苑,如果入射光或紅外線照射到P-N結(jié)上，P-N結(jié)內(nèi)就會產(chǎn)生自由電子和空穴，從而形成穿越P-N結(jié)的電流。照射到光電二極管上的入射光越強(qiáng)，流過光電二極管的電流就越大。這個現(xiàn)象稱為光電效應(yīng),圖3-7 光電效應(yīng)原理,7,驕陽書苑,3.光導(dǎo)纖維,1）光導(dǎo)纖維的作用和相關(guān)要求,作為光波的傳輸介質(zhì)，光導(dǎo)纖維（亦稱光纜）的作用是將在某一控制單元發(fā)射器內(nèi)產(chǎn)生的光波傳送到另一控制單元的接收器,2）光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu),如圖3-9和圖3-10所示，光導(dǎo)纖維由幾層構(gòu)成。纖芯是光導(dǎo)纖維的核心部分，是

4、光波的傳輸介質(zhì)，也可以稱之為光波導(dǎo)線。纖芯一般用有機(jī)玻璃或塑料制成，纖芯內(nèi)的光波根據(jù)全反射原理幾乎無損失地傳輸,圖3-8 光導(dǎo)纖維的作用是傳輸光波,8,驕陽書苑,圖3-9 光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu),圖3-10 光導(dǎo)纖維各部分的尺寸,9,驕陽書苑,3）光波在光導(dǎo)纖維中的傳輸,在直的光導(dǎo)纖維中，光波是按全反射原理在纖芯表面以Z字形曲線傳輸?shù)?10,驕陽書苑,4）專用插頭,為了能將光導(dǎo)纖維連接到控制單元上，在光學(xué)傳輸系統(tǒng)中使用了一種專用插頭。插座本體上有一個信號方向箭頭，表示光波傳輸方向（通向接收器,圖3-14 光學(xué)傳輸系統(tǒng)的專用插頭,11,驕陽書苑,5）光纖端面,為了能使光波傳輸過程中的損失盡可能小，光導(dǎo)纖

5、維的端面應(yīng)光滑、垂直、潔凈（圖3-15）。因此，使用了一種專用的切削工具。切削面上的污垢和刮痕會加大光波的傳輸損失（衰減,圖3-15 光導(dǎo)纖維的端面,12,驕陽書苑,2.5 MOST數(shù)據(jù)總線系統(tǒng),2.5.1 MOST的發(fā)展 MOST是媒體信息傳送的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，通過采用MOST，不僅可以減輕連接各部件的線束的質(zhì)量、降低噪聲，而且可以減輕系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)人員的負(fù)擔(dān)，最終在用戶處實現(xiàn)各種設(shè)備的集中控制,13,驕陽書苑,2. MOST的應(yīng)用,MOST系統(tǒng)可連接汽車音響系統(tǒng)、視頻導(dǎo)航系統(tǒng)、車載電視、高保真音頻放大器、車載電話、多碟CD播放器等模塊，其數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)22.5Mbit/s，而且沒有電磁干擾,

6、圖3-17 AUDI A8汽車的信息及娛樂（Information and Entertainment）多媒體系統(tǒng),14,驕陽書苑,圖3-18 BMW車系F01/F02車型的MOST多媒體影音娛樂系統(tǒng) TOP HIFI頂級高保真音響放大器；CIC車輛信息計算機(jī)； DVDDVD換碟機(jī)；KOMBI組合儀表；RSE后座區(qū)娛樂系統(tǒng)； SDARS衛(wèi)星收音機(jī)調(diào)諧器；TCU遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)控制單元； ULF-SBX接口盒；VM視頻模塊；ZGM中央網(wǎng)關(guān)模塊,15,驕陽書苑,3. MOST的傳輸速率,圖3-19 多媒體的數(shù)據(jù)傳輸速率,16,驕陽書苑,圖3-20 帶有立體聲的數(shù)字式電視系統(tǒng),車載多媒體影音娛樂系統(tǒng)對數(shù)

7、據(jù)傳輸速率要求很高。僅僅是帶有立體聲的數(shù)字式電視系統(tǒng)，就需要約6 Mbit/s的傳輸速度,17,驕陽書苑,在車載多媒體影音娛樂系統(tǒng)中，海量的視頻和音頻數(shù)據(jù)是由MOST總線來傳輸?shù)?，而CAN總線只能用來傳輸控制信號（圖3-21,圖3-21 CAN總線在車載數(shù)字電視系統(tǒng)中用來傳輸控制信號,3.2.2 MOST的組成與系統(tǒng)狀態(tài),1. MOST的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),MOST總線系統(tǒng)采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？刂茊卧ㄟ^光導(dǎo)纖維沿環(huán)形方向?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到下一個控制單元。這個過程一直在持續(xù)進(jìn)行，直至首先發(fā)出數(shù)據(jù)的控制單元又接收到這些數(shù)據(jù)為止?？梢酝ㄟ^數(shù)據(jù)總線自診斷接口和診斷CAN總線來對MOST系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷,18,驕陽書苑

8、,圖3-22 MOST系統(tǒng)采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),19,驕陽書苑,圖1-42 BMW E60車系全車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成,20,驕陽書苑,在MOST總線中，每個終端設(shè)備（節(jié)點、控制單元）在一個具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中通過光導(dǎo)纖維環(huán)相互連接,圖3-23 音頻、視頻數(shù)據(jù)信息在MOST環(huán)形總線上循環(huán) R接收器；T發(fā)射器,各個控制單元之間的連接通過一個數(shù)據(jù)只沿一個方向傳輸?shù)沫h(huán)形總線實現(xiàn)。也就是說，一個控制單元擁有兩根光導(dǎo)纖維，一根光導(dǎo)纖維用于發(fā)射器，一根光導(dǎo)纖維用于接收器,21,驕陽書苑,在 MOST 控制單元中進(jìn)行純粹的光導(dǎo)纖維連接。對于所有MOST插頭而言，2 芯光導(dǎo)纖維插頭（圖3-24）的結(jié)構(gòu)是一樣的。光導(dǎo)纖維線

9、腳 Pin 1 始終用于輸入，光導(dǎo)纖維線腳 Pin 2始終用于轉(zhuǎn)發(fā)，其上由箭頭符號,圖3-24 2 芯光導(dǎo)纖維插頭,22,驕陽書苑,2. MOST系統(tǒng)管理器,MOST系統(tǒng)管理器與診斷管理器共同負(fù)責(zé)MOST總線內(nèi)的系統(tǒng)管理,1）控制系統(tǒng)狀態(tài)； （2）發(fā)送MOST總線信息； （3）管理傳輸容量,系統(tǒng)管理器的作用如下,3. MOST總線系統(tǒng)狀態(tài),1）休眠模式,處于休眠模式時，MOST總線內(nèi)沒有數(shù)據(jù)交換，靜態(tài)電流降至最小值，系統(tǒng)處于待命狀態(tài)，只能由系統(tǒng)管理器發(fā)出的光波啟動脈沖來激活,圖3-25 處于休眠模式下的MOST系統(tǒng),23,驕陽書苑,2）備用模式,MOST總線系統(tǒng)處于備用模式時，無法為用戶提供任

10、何服務(wù)，但這時MOST總線系統(tǒng)仍在后臺運行,圖3-26 處于備用模式下的MOST總線系統(tǒng),3）通電工作模式,MOST總線系統(tǒng)處于通電工作模式時，控制單元完全接通，MOST總線上有數(shù)據(jù)交換，用戶可使用影音娛樂、通信、導(dǎo)航等所有功能,圖3-27 處于通電工作模式下的MOST系統(tǒng),24,驕陽書苑,3.2.3 MOST的數(shù)據(jù)傳輸,1.信息幀,1）脈沖頻率,MOST系統(tǒng)管理器以44.1KHz的脈沖頻率向環(huán)形總線上的下一個控制單元發(fā)送信息幀（Frames)。由于使用了固定的時間光柵和脈沖頻率，MOST系統(tǒng)允許傳遞同步數(shù)據(jù),2）信息幀的結(jié)構(gòu),在MOST系統(tǒng)中，一個信息幀的大小為64字節(jié)（1個字節(jié)為8bit，

11、可分成以下幾部分,圖3-28 MOST信息幀的結(jié)構(gòu),25,驕陽書苑,1）起始區(qū),26,驕陽書苑,2）分界區(qū),27,驕陽書苑,3）數(shù)據(jù)區(qū),28,驕陽書苑,4）校驗字節(jié),兩個校驗字節(jié)傳送發(fā)射器/接收器地址（標(biāo)識符）和接收器的控制指令（如放大器音量增大或音量減?。┬畔?29,驕陽書苑,5）狀態(tài)區(qū),信息幀的狀態(tài)區(qū)包含用于給接收器發(fā)送信息幀的信息,30,驕陽書苑,6）奇偶校驗區(qū),奇偶校驗區(qū)用于最后檢查數(shù)據(jù)的完整性，該區(qū)的內(nèi)容將決定是否需要重復(fù)一次發(fā)送過程,31,驕陽書苑,2.MOST總線的工作過程,1）系統(tǒng)啟動（喚醒,圖3-35 伺服光波的傳輸過程,32,驕陽書苑,圖3-36 主光波,圖3-37 喚醒過

12、程結(jié)束（開始數(shù)據(jù)傳輸,33,驕陽書苑,2）同步數(shù)據(jù)的傳輸,在MOST系統(tǒng)中，音頻和視頻信息是作為同步數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。為便于理解，下面以AUDI A8 03年型汽車播放音樂CD為例來進(jìn)行說明,圖3-38 同步數(shù)據(jù)（音頻和視頻信息）的傳輸過程,34,驕陽書苑,同步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)管理如圖3-39所示，前部信息控制單元 J523用帶有以下校驗數(shù)據(jù)的信息組,圖3-39 同步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)管理,35,驕陽書苑,3）異步數(shù)據(jù)的傳輸,在MOST系統(tǒng)中，導(dǎo)航系統(tǒng)的地圖顯示、導(dǎo)航計算、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁和E-Mail等圖片、文本信息是作為異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)?異步數(shù)據(jù)源是以不規(guī)則的時間間隔來發(fā)送這些數(shù)據(jù)的。為此，每個數(shù)據(jù)源將其異步數(shù)據(jù)存儲

13、到緩沖寄存器內(nèi)。然后數(shù)據(jù)源開始等待，直至接收到帶有接收器地址的信息組,36,驕陽書苑,3.2.4 MOST的診斷,1.診斷管理器,除系統(tǒng)管理器外，MOST總線還有一個診斷管理器,圖3-41 診斷管理器,診斷管理器執(zhí)行環(huán)路斷開診斷，并將MOST總線上的控制單元診斷數(shù)據(jù)傳給診斷控制單元。在Audi A8 03年型汽車上，數(shù)據(jù)總線診斷接口J533就是執(zhí)行自診斷功能的,2.系統(tǒng)故障,如果在MOST總線上發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸中斷，就無法完成正常的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。由于MOST總線是環(huán)形結(jié)構(gòu)，因此將這種數(shù)據(jù)傳輸中斷稱為環(huán)路斷開，亦即總線斷路,診斷管理器的故障存儲器中存有故障信息“光纖數(shù)據(jù)總線斷路,37,驕陽書苑,3.

14、環(huán)路斷開診斷,1）診斷導(dǎo)線與詢問脈沖,為準(zhǔn)確判斷出發(fā)生環(huán)路斷開的具體位置，需要使用診斷導(dǎo)線來進(jìn)行環(huán)路斷開診斷,診斷導(dǎo)線通過中央導(dǎo)線連接器與MOST總線上的各個控制單元相連,圖3-42 診斷導(dǎo)線與MOST總線上的各個控制單元相連,38,驕陽書苑,2）應(yīng)答的內(nèi)容,環(huán)路斷開診斷開始后，MOST總線上的各個控制單元發(fā)送以下兩種信息,1）控制單元電氣方面是否正常本控制單元電氣功能是否正常（如電源供電是否正常,2）控制單元光學(xué)方面是否正常本控制單元的光電二極管是否能夠接收到環(huán)形總線上位于其前面的控制單元發(fā)出的光波信號,診斷管理器通過這些信息就可識別出,1）MOST總線系統(tǒng)是否有電氣故障（供電故障）以及是哪

15、個控制單元出現(xiàn)了電氣故障,2）MOST總線系統(tǒng)中哪兩個控制單元之間的數(shù)據(jù)傳輸中斷了，亦即是哪兩個控制單元之間的光導(dǎo)纖維發(fā)生了斷路,39,驕陽書苑,3）故障的確認(rèn),可利用備用的控制單元VAS6186來替換可疑控制單元，然后觀察MOST系統(tǒng)是否恢復(fù)正常。若替換后，系統(tǒng)恢復(fù)正常，則可確認(rèn)，故障確系可疑控制單元損壞所致,圖3-43 用備用的控制單元VAS6186替換可疑控制單元,圖3-44 備用的控制單元VAS6186,40,驕陽書苑,4.信號衰減幅度增大的診斷,診斷管理器還有信號衰減幅度增大的診斷功能，即通過監(jiān)測MOST系統(tǒng)傳輸光波功率的降低來判斷光學(xué)系統(tǒng)在信號傳輸過程中是否存在信號衰減幅度過大的故

16、障,圖3-45 信號衰減幅度增大的診斷,41,驕陽書苑,3.4 光導(dǎo)纖維的使用與維修,3.4.1 光波傳輸系統(tǒng)的信號衰減及原因,1.光波傳輸系統(tǒng)的信號衰減,為了表征光波在傳輸過程中的損失程度，引入了光波信號衰減這一概念。如果在傳輸過程中，由于歷經(jīng)多次轉(zhuǎn)發(fā)，光波的功率降低了，就稱之為發(fā)生了光波信號衰減,光波信號的衰減程度用衰減常數(shù)來表示，其單位為分貝（dB）。衰減常數(shù)的定義為,42,驕陽書苑,如果光波發(fā)射源發(fā)射的光波功率為20W，而光波接收器接收到的光波功率為10W。則在這一轉(zhuǎn)發(fā)過程中，光波的衰減常數(shù)為,也就是說，對于衰減常數(shù)為3dB的光波傳輸系統(tǒng)而言，光波信號會衰減一半,在光學(xué)總線系統(tǒng)中，一般

17、將3dB作為光波傳輸系統(tǒng)衰減常數(shù)的極限值，超出極限值即認(rèn)為光波傳輸系統(tǒng)的信號衰減幅度過大，必須予以維修或更換,圖3-61 光波信號在兩個控制單元之間傳輸時的衰減情況,43,驕陽書苑,2.信號衰減幅度增大的原因,圖3-62 導(dǎo)致光波傳輸系統(tǒng)信號衰減幅度增大的原因 1-光導(dǎo)纖維的曲率半徑過小。如果光導(dǎo)纖維彎曲（折疊）的半徑小于25mm，那么在纖芯的拐點處就會產(chǎn)生模糊（不透明，與折疊的有機(jī)玻璃相似），這時必須更換光導(dǎo)纖維；2-光導(dǎo)纖維的包層損壞；3-光導(dǎo)纖維端面刮傷；4-光導(dǎo)纖維端面臟污；5-光導(dǎo)纖維端面錯位（插頭殼體碎裂）；6-光導(dǎo)纖維端面未對正（角度不對）；7-光導(dǎo)纖維的端面與控制單元的接觸面之

18、間有空隙（插頭殼體碎裂或未能鎖止定位）；8-光導(dǎo)纖維端套變形,44,驕陽書苑,3.4.2 光導(dǎo)纖維的使用,1.操作光導(dǎo)纖維時的注意事項,1）彎曲半徑不宜過小。 （2）不許彎折。 （3）不準(zhǔn)擠壓。 （4）嚴(yán)禁摩擦、磨損。 （5）嚴(yán)禁拉伸。 （6）嚴(yán)禁過熱。 （7）嚴(yán)禁浸水。 （8）光導(dǎo)纖維端面不得有污染和損傷,45,驕陽書苑,2.光導(dǎo)纖維的正確鋪裝,在車上鋪裝光導(dǎo)纖維時，應(yīng)該采取特別的防護(hù)措施。采用硬度適宜的波紋管包扎光導(dǎo)纖維，既可以為光導(dǎo)纖維提供外力作用的保護(hù)，還可以有效防止光導(dǎo)纖維被過度彎折，以保證最小25mm 的彎曲半徑,圖3-70 以硬度適宜的波紋管包扎光導(dǎo)纖維,46,驕陽書苑,圖3-7

19、0 以硬度適宜的波紋管包扎光導(dǎo)纖維,47,驕陽書苑,3.4.3 光導(dǎo)纖維的維修,1.光導(dǎo)纖維維修概要,在BMW車系中，包層為綠色的光導(dǎo)纖維用于MOST系統(tǒng)，包層為黃色的光導(dǎo)纖維用于byteflight系統(tǒng)，包層為桔紅色的光導(dǎo)纖維則用作維修導(dǎo)線,圖3-71 光導(dǎo)纖維包層的顏色,48,驕陽書苑,2.維修光導(dǎo)纖維的注意事項,特別注意：MOST 系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維在兩個控制單元之間只允許進(jìn)行一次維修，而Byteflight 系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維不允許維修，只能更換新件,3.維修光導(dǎo)纖維的專用工具,光導(dǎo)纖維的維修需要使用專用工具VAS6223組合套件，也稱光導(dǎo)纖維維修包,圖3-72 VAS6223組合套件,V

20、AS6223組合套件中有兩個專門用于光導(dǎo)纖維維修的鉗子，剪切鉗用于光導(dǎo)纖維的剪切，壓接鉗用于光導(dǎo)纖維銅質(zhì)接頭的壓接,49,驕陽書苑,圖3-73 VAS6223剪切鉗,50,驕陽書苑,圖3-74 VAS6223壓接鉗,51,驕陽書苑,4.光導(dǎo)纖維維修實際操作,1）視長度需要，使用VAS6223剪切鉗將光導(dǎo)纖維粗略地剪開。注意，要使用側(cè)剪功能，且動作要慢、穩(wěn)，以免折斷纖芯,圖3-75 將光導(dǎo)纖維粗略地剪開,52,驕陽書苑,2）將光導(dǎo)纖維嵌入VAS6223剪切鉗的保護(hù)層導(dǎo)槽中剪切保護(hù)層（橘紅色包層）。注意，此時的光導(dǎo)纖維絕對不允許彎曲或夾緊,圖3-76 剪切保護(hù)層（橘紅色包層,53,驕陽書苑,3）將

21、光導(dǎo)纖維嵌入VAS6223剪切鉗中，并將鉗口閉合。注意，要使保護(hù)層導(dǎo)槽與箭頭方向（即光導(dǎo)纖維方向）對正,圖3-77 將光導(dǎo)纖維嵌入VAS6223剪切鉗中，并將鉗口閉合,54,驕陽書苑,4）用VAS6223剪切鉗的剪刀輪對光導(dǎo)纖維實施精剪切，以確保剪切后的光導(dǎo)纖維截面平滑、無損傷。注意，不要剪得太快，以免造成損傷,圖3-78 光導(dǎo)纖維實施精剪切,圖3-79 精剪切后的光導(dǎo)纖維截面平滑、無損傷,55,驕陽書苑,5）如圖3-80所示，將光導(dǎo)纖維銅質(zhì)接頭嵌入VAS6223壓接鉗中。此處，需注意銅質(zhì)接頭不要歪斜,圖3-80 將光導(dǎo)纖維銅質(zhì)接頭嵌入VAS6223壓接鉗中,56,驕陽書苑,6）如圖3-81所

22、示，用VAS6223壓接鉗的鎖定桿將銅質(zhì)接頭鎖住,圖3-81 用鎖定桿將銅質(zhì)接頭鎖住,57,驕陽書苑,7）如圖3-82所示，將已經(jīng)去除保護(hù)層的光導(dǎo)纖維插入銅質(zhì)接頭的內(nèi)孔，直至可以感覺到輕微的阻力,圖3-82 將光導(dǎo)纖維插入銅質(zhì)接頭的內(nèi)孔,58,驕陽書苑,8）如圖3-83所示，確認(rèn)光導(dǎo)纖維與銅質(zhì)接頭接觸良好、對正后，施力進(jìn)行壓接,圖3-83 施力進(jìn)行壓接,59,驕陽書苑,9）檢查光導(dǎo)纖維與銅質(zhì)接頭的接合情況。要求纖芯端面與銅質(zhì)接頭端面之間的間隙值X為0.010.1mm，將光導(dǎo)纖維與銅質(zhì)接頭拉開的力不小于60N（確保接合可靠），光波信號在該接頭處的衰減常數(shù)不得大于0.3dB,圖3-84 檢查光導(dǎo)纖

23、維與銅質(zhì)接頭的接合情況,60,驕陽書苑,復(fù)習(xí)思考題,GAME OVER,1.采用光導(dǎo)纖維進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸有哪些優(yōu)點,2.簡述MOST光學(xué)總線的數(shù)據(jù)傳輸原理及應(yīng)用范疇,3.簡述byteflight光學(xué)總線的數(shù)據(jù)傳輸原理及應(yīng)用范疇,4.如何正確使用和維修光學(xué)總線,61,驕陽書苑,3.3 byteflight總線,3.3.1 byteflight簡介,1.byteflight的功能與發(fā)展,byteflight 系統(tǒng)是由 BMW 與 Motorola、Elmos、Infineon 合作開發(fā)的，主要用于傳輸時間上要求特別緊迫的安全氣囊系統(tǒng)數(shù)據(jù),byteflight系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbit/s，可以滿

24、足對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求非常高的汽車安全氣囊系統(tǒng)的要求，且可在強(qiáng)電磁干擾條件下可靠地傳輸數(shù)據(jù),byteflight在ISIS（智能安全集成系統(tǒng)）和 ASE （高級安全電子設(shè)備）中使用。這兩個安全系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制安全氣囊、安全帶拉緊裝置和斷開安全蓄電池接線柱,62,驕陽書苑,2.byteflight總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),BMW車輛使用byteflight將用于控制安全氣囊系統(tǒng)、乘員保護(hù)系統(tǒng)和安全蓄電池接線柱的控制單元聯(lián)網(wǎng),數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是塑料光導(dǎo)纖維，光導(dǎo)纖維通過光波脈沖傳輸數(shù)據(jù)。因此，更不易于受到外部干擾。數(shù)據(jù)傳輸速率為10 Mbit/s,傳輸介質(zhì)為一根光導(dǎo)纖維，且可朝兩個方向雙向傳輸數(shù)據(jù)?？刂茊卧詴r間

25、和事件觸發(fā)方式進(jìn)行通信。既能以同步方式傳輸數(shù)據(jù)，也能以異步方式傳輸數(shù)據(jù),圖3-50 byteflight系統(tǒng)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),63,驕陽書苑,3.3.2 byteflight系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸,1.byteflight的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),同CAN總線一樣，數(shù)據(jù)也通過數(shù)據(jù)電碼傳輸，除數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)量外數(shù)據(jù)電碼結(jié)構(gòu)完全相同。byteflight 可傳輸最長為12個字節(jié)的數(shù)據(jù),圖3-51 byteflight數(shù)據(jù)電碼的結(jié)構(gòu) 1起始順序；2起始位；3停止位；ID標(biāo)識符（決定電碼的優(yōu)先級和數(shù)據(jù)內(nèi)容）；LEN長度（包括數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)量）；D0數(shù)據(jù)字節(jié)0（起始數(shù)據(jù)字節(jié)）；D11數(shù)據(jù)字節(jié)11（最大的結(jié)束數(shù)據(jù)字節(jié)）；CRCH高

26、位循環(huán)冗余碼校驗；CRCL低位循環(huán)冗余碼校驗,64,驕陽書苑,byteflight數(shù)據(jù)電碼分為優(yōu)先級較高的電碼和優(yōu)先級較低的電碼兩類。數(shù)據(jù)優(yōu)先級通過標(biāo)識符進(jìn)行識別。標(biāo)識符允許范圍位于1至255之間，其中1表示最高優(yōu)先級。優(yōu)先級較高的信息是碰撞傳感器發(fā)來的數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級較低的信息一般是系統(tǒng)狀態(tài)信息和系統(tǒng)故障診斷信息,圖3-52 電碼優(yōu)先級 1標(biāo)識符（決定電碼優(yōu)先級）；2報警同步脈沖（報警狀態(tài)下的同步脈沖）；3低優(yōu)先級信息（優(yōu)先級較低的電碼）；4正常同步脈沖（正常狀態(tài)下的同步脈沖）；5高優(yōu)先級信息（優(yōu)先級較高的電碼）；t_cyc循環(huán)時間（一個同步脈沖的循環(huán)時間,65,驕陽書苑,2.衛(wèi)星式控制單元,

27、衛(wèi)星式控制單元與主控制單元之間的電碼始終以起始順序為開始，接下來是一個標(biāo)識符。數(shù)據(jù)電碼的優(yōu)先級通過該標(biāo)識符確定。系統(tǒng)不斷查詢所有碰撞傳感器信息并將數(shù)據(jù)分配給byteflight系統(tǒng)所有控制單元,圖3-53 各個衛(wèi)星式控制單 元與SIM之間的數(shù)據(jù)流 14安裝于車內(nèi)不同位置的衛(wèi)星式控 制單元；5SIM（安全和信息模塊,66,驕陽書苑,主控制單元（SIM）再將衛(wèi)星式控制單元提供的數(shù)據(jù)電碼向系統(tǒng)內(nèi)的所有衛(wèi)星式控制單元發(fā)布，其過程如圖3-54所示。衛(wèi)星式控制單元視碰撞的劇烈程度決定由其控制的氣囊是否觸發(fā)以及觸發(fā)強(qiáng)度,13安裝于車內(nèi)不同位置的衛(wèi)星式控制單元；4控制側(cè)向安全氣簾的衛(wèi)星式控制單元；5SIM（安

28、全和信息模塊,圖3-54 主控制單元發(fā)送至衛(wèi)星式控制單元的數(shù)據(jù)電碼,如圖3-54所示，控制側(cè)向安全氣簾的衛(wèi)星式控制單元已經(jīng)發(fā)出觸發(fā)安全氣簾的指令，且該安全氣簾已經(jīng)觸發(fā)（即引爆器引爆，安全氣簾彭開,67,驕陽書苑,3.總線訪問程序,byteflight系統(tǒng)根據(jù)規(guī)定的時間間隔分配來控制總線訪問情況。執(zhí)行這個控制程序時，只能在規(guī)定時間內(nèi)發(fā)送特定信息，該信息通過其標(biāo)識符進(jìn)行識別,4.發(fā)送和接收模塊,發(fā)送和接收模塊能夠?qū)㈦娦盘栟D(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柌⑼ㄟ^光導(dǎo)纖維傳輸。每個衛(wèi)星式控制單元都有一個電子光學(xué)發(fā)送和接收模塊（SE,這些SE模塊分別通過光導(dǎo)纖維連接在SIM內(nèi)的智能型星形連接器上。SIM內(nèi)也有用于與各個衛(wèi)星式

29、控制單元交換數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收模塊SE,圖3-55 星形連接器與衛(wèi)星式控制 單元通過SE進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,68,驕陽書苑,5.byteflight 主控單元,byteflight主控單元執(zhí)行兩個任務(wù)，一是產(chǎn)生同步脈沖（Sync Pulse），二是使衛(wèi)星式控制單元進(jìn)入報警模式,6.同步脈沖,SIM內(nèi)的byteflight總線主控單元以250 s為時間間隔發(fā)送同步脈沖。報警模式通過同步脈沖寬度發(fā)送。處于報警狀態(tài)時，一個同步脈沖的持續(xù)時間約為2 s 。同步脈沖時間通常約為3 s,圖3-56 byteflight總線上的信息循環(huán) A報警同步脈沖；B正常同步脈沖；C同步脈沖； D電碼；Z1循環(huán)1；Z2循環(huán)2；

30、Z3循環(huán)3；Z4循環(huán)4,69,驕陽書苑,總線主控單元必須根據(jù)所有碰撞傳感器發(fā)送的信息決定是否將衛(wèi)星式控制單元設(shè)為報警模式。由主控單元設(shè)置報警模式后，安全系統(tǒng)的所有引爆電路都將設(shè)為準(zhǔn)備觸發(fā)狀態(tài),需要觸發(fā)一個引爆輸出級時，必須始終將兩個獨立的信號傳輸?shù)絙yteflight總線上,圖3-57 使左前側(cè)安全氣簾引爆電路觸發(fā)的信號流程 1-報警模式脈沖；2-高壓側(cè)開關(guān)；3-引爆電容器；4-左前側(cè)安全氣簾引爆器； 5-低壓側(cè)開關(guān)；6-微處理器；7-用于控制左前側(cè)安全氣簾的衛(wèi)星式控制單元,70,驕陽書苑,3.3.3 byteflight總線的應(yīng)用,1.寶馬BMW高級安全電子系統(tǒng)的特點,高級安全電子系統(tǒng)ASE

31、具有以下優(yōu)點：快速獲取并傳輸數(shù)據(jù)（傳輸速率為10Mbit/s）； 準(zhǔn)確識別碰撞；安全氣囊控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；選擇性觸發(fā)；精確控制智能型安全氣囊；觸發(fā)安全性高；抗電磁干擾能力強(qiáng)；需要時可斷開安全蓄電池接線柱，進(jìn)行蓄電池線路診斷等,通過分布于車輛上重要位置的多個加速傳感器，能夠比多重乘員保護(hù)系統(tǒng)MRS 更準(zhǔn)確地識別出碰撞情況。由車內(nèi)加速傳感器探測到的車輛減速信息都被傳送至安全和網(wǎng)關(guān)模塊SGM,SGM與所有衛(wèi)星式控制單元交換減速數(shù)據(jù)，據(jù)此描繪出準(zhǔn)確的碰撞情況。然后根據(jù)碰撞情況及時地、有選擇地觸發(fā)執(zhí)行器。發(fā)生碰撞時，僅觸發(fā)那些必要的執(zhí)行器（氣囊），以便對車內(nèi)乘員提供最佳的保護(hù)，并降低維修費用,71,驕陽書苑

32、,2.寶馬BMW高級安全電子系統(tǒng)的組成,圖3-58 ASE高級安全電子系統(tǒng)的組成,72,驕陽書苑,圖 3-59 ASE高級安全電子系統(tǒng)電路圖,73,驕陽書苑,3.寶馬BMW高級安全電子系統(tǒng)的工作原理,1）觸發(fā)規(guī)則,1）碰撞嚴(yán)重程度,通過大量的碰撞和行駛試驗，確定可能的事故類型的BMW觸發(fā)閾值。觸發(fā)閾值取決于碰撞嚴(yán)重程度，碰撞嚴(yán)重程度分為四組CS0，不必觸發(fā)乘員保護(hù)系統(tǒng)；CS1，輕度碰撞；CS2，中度碰撞；CS3，重度碰撞,2）觸發(fā)閾值,觸發(fā)閾值的確定主要取決于碰撞嚴(yán)重程度以及對其他因素的考慮，如撞擊方向、碰撞時接觸面積和車內(nèi)乘員是否系好安全帶,由此得出控制各個乘員保護(hù)系統(tǒng)的不同閾值。由于觸發(fā)閾

33、值的不同，前部安全氣囊第2級的引爆根據(jù)碰撞的嚴(yán)重程度而變化,74,驕陽書苑,如果安全帶鎖扣識別錯誤，系統(tǒng)會由此推斷出乘員未系安全帶。此時觸發(fā)閾值降低，盡管是識別錯誤，還是會試圖激活安全帶拉緊裝置,如果座椅占用識別出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)將確認(rèn)座椅被占用（即座椅上坐有乘員）。此時，乘員保護(hù)系統(tǒng)會被激活（相應(yīng)的安全氣囊會引爆,2）碰撞時的觸發(fā),1）正面碰撞。發(fā)生正面碰撞時，可將碰撞嚴(yán)重程度分為輕度至中度碰撞（CS1/CS2）和嚴(yán)重碰撞（CS3）三級,2）側(cè)面碰撞。發(fā)生側(cè)面碰撞時，碰撞嚴(yán)重程度區(qū)分為輕度和中度碰撞兩種,3）尾部碰撞。從碰撞嚴(yán)重程度CS1（輕度碰撞）起，觸發(fā)主動式頭枕和安全帶拉緊裝置,75,驕陽書苑,圖3-60 車輛發(fā)生正面碰撞時安全氣囊的觸發(fā)過程,76,驕陽書苑,3）緊急