車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究之MOST協(xié)議

1、車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究之most協(xié)議(1.內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010051; 2.南京消防士官學(xué)校，江蘇南京211133;3.上海匯眾汽車制造有限公司研發(fā)中心，上海200072)摘要：文章介紹了汽車網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀、most多媒體網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)及most的應(yīng)用，指出：由于有低成本、抗干擾、高 帶寬、實(shí)時(shí)同歩高質(zhì)量通信等優(yōu)點(diǎn)， most (med i aor i entedsystemstransport)協(xié)議在車上網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)應(yīng)用的前景最為廣闊。關(guān)鍵詞：汽車電子；most;網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中圖分類號：tn915.04文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：1007 6921 (xx) 190092031汽車網(wǎng)絡(luò)的

2、發(fā)展汽車網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動(dòng)力，主要來源于汽車電子的越來越多 的使用。調(diào)查資料證明，在目前的汽車創(chuàng)新中，70%來源于 電子系統(tǒng)的革新。前兩年國產(chǎn)汽車還把防抱死系統(tǒng)(abs)作 為一項(xiàng)汽車檔次標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在這樣的新技術(shù)層出不窮，比如牽 引力控制(tcs)、電子制動(dòng)力分配(ebd)、電子行駛穩(wěn)定系統(tǒng) (esp)、剎車輔助(ba)等等。另一組數(shù)據(jù)指出，1977年全球汽車的電子系統(tǒng)平均每輛是11 0美元，到了 2001年這個(gè)數(shù)字是1800美元，2003年超過了 2000美元。美國汽車工程師協(xié)會(sae)將汽車網(wǎng)絡(luò)根據(jù)速率劃分為 a、b、g三個(gè)等級(見表1): a類面向傳感器/執(zhí)行器控制的 低速網(wǎng)絡(luò)，速率通常只有1

3、k bps10kbps，主要應(yīng)用于電動(dòng) 門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制；b類面向獨(dú)立模塊間數(shù) 據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)，速率一般為10 kbps100kbps，主要應(yīng) 用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣嚢等 系統(tǒng)；c類面向高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，最高位 速率可達(dá)1mbps，主要用于懸架控制、牽引控制、先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī) 控制、abs等系統(tǒng)。740) th i s. wi dth=740nbord er=undef i ned#111nmousewh eei二"returnz oom_img(even t, this)"2車上媒體網(wǎng)絡(luò)協(xié)議目前，由于can網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有著多方

4、面的優(yōu)勢，是應(yīng)用范 圍最廣的汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。但是由于汽車越來越多的多媒體等 信息設(shè)備，這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求更高的數(shù)據(jù)傳送速率( 250kbps400m bps)，can等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議達(dá)不到這樣的要求。 因此most等高速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)就應(yīng)運(yùn)而生了，目前該類網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)采用的協(xié)議主要有most、集成數(shù)據(jù)傳送總線、1394、藍(lán) 牙等。idb（智能數(shù)據(jù)總線）首次確定了汽車行業(yè)用于信息、通 信和娛樂系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)，目前sae已將各種i db設(shè)備分為 3類：低速（idb-c）、高速（id b-m）和無線通信（id b-wireless） 0 idb-m 包括 d2b、m ost、idb-1394 等傳輸速 率較高的標(biāo)

5、準(zhǔn)和協(xié)議。d2b技術(shù)于20世紀(jì)80年代后期由 philips、sony等公司共同開發(fā)，d2b技術(shù)使汽車變成了一 個(gè)流動(dòng)的多媒體工具。但d2b產(chǎn)生和應(yīng)用之后，由于其速度 太慢，因而在 1998 年，audi、bmw、da iml erch rys i er、harma n/becker、motorola、oas i ss i iiconsystems、johnsoncon trois、delphi delco等公司又聯(lián)合開發(fā)了 most （媒體系統(tǒng)數(shù) 據(jù)交換）協(xié)議。它是專門用于汽車工業(yè)的多媒體光纖網(wǎng)絡(luò)標(biāo) 準(zhǔn)，速率可達(dá)50mb ps。most網(wǎng)絡(luò)不僅提供很高的速率和性 能，而且成本相對較低。bmw

6、在業(yè)界率先采用了 most協(xié)議， daimlerchry sler等歐洲汽車制造商均計(jì)劃采用該協(xié)議。3 most多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)most多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)生，是為了使新的多媒體設(shè)備 應(yīng)用在汽車上，以及其他諸如以流媒體傳輸效率為主要目標(biāo) 的市場而設(shè)計(jì)的。擁有智能高速網(wǎng)絡(luò)的塑料光纖most協(xié)議 可以解決眾所周知的傳統(tǒng)模式錯(cuò)綜復(fù)雜的布線、繁瑣的連接 器、陳舊的控制以及厚重的銅線等不能滿足現(xiàn)代汽車外圍設(shè) 備需要的這些矛盾。/匕、omo st技術(shù)采用一根塑料光纖傳輸所有控制和信號信i塑料光纖具有許多優(yōu)點(diǎn)，如質(zhì)量非常輕，頻率響應(yīng)非常好等 等。一些現(xiàn)代轎車上有幾公里長的布線，汽車傳統(tǒng)的銅布線 昂貴、復(fù)雜并且不

7、可變。通過網(wǎng)絡(luò)、汽車上所有多媒體設(shè)備 用單獨(dú)的塑料光纖媒介傳輸各種信號，降低了成本，同時(shí)擴(kuò) 展了功能。當(dāng)越來越多復(fù)雜的多媒體系統(tǒng)應(yīng)用于汽車上時(shí)， mo st使設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)交換成為可能，most技術(shù)提供 了一種分配多媒體信息和控制使用這些信息的手段。塑料光 纖提供了一種成本極低的信息傳輸介質(zhì)，同時(shí)數(shù)據(jù)不受電磁 干擾的影響，也能夠消除由于傳統(tǒng)銅線傳輸數(shù)據(jù)造成的電磁 干擾。most技術(shù)使硬件不再是多媒體應(yīng)用發(fā)展的限制因素，所 有各層的應(yīng)用發(fā)展已經(jīng)被定義和標(biāo)準(zhǔn)化，包括連接分配和控 制多媒體信息的硬件和軟件層。在軟件方面，允許在不同的 設(shè)備上交換信息。還定義了一種傳輸機(jī)制：在設(shè)備間建立了 數(shù)據(jù)流的

8、連接，這種連接僅需要很低的功耗，因此大部分帶 寬可以應(yīng)用于真正需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，所以網(wǎng)絡(luò)利用率很高。 在硬件方面，通過塑料光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，使硬件設(shè)備成本 降低。硬件的同歩不需要在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有緩存和信號處理，也 不需要信息數(shù)據(jù)包處理，環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使網(wǎng)絡(luò)的連接節(jié)點(diǎn)最 少。most除了定義協(xié)議、硬件和軟件層的傳輸控制、實(shí)時(shí)、 數(shù)據(jù)包的高效性之外，還具有以下特性：獨(dú)立系統(tǒng)時(shí)鐘。無中央處理器。當(dāng)一個(gè)新的外 設(shè)備添加到網(wǎng)絡(luò)中或從網(wǎng)絡(luò)中移出，most支持自動(dòng)安裝，允 許采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括星形和環(huán)形，大多數(shù)汽車裝置都 采用環(huán)形布局。節(jié)點(diǎn)之間的延遲通過most的內(nèi)部協(xié)議來 補(bǔ)償，具有理想的同步效果。most的

9、概念形成了一個(gè)真正 的p2 p網(wǎng)絡(luò)，即允許任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)直接無阻礙的與另外的節(jié) 點(diǎn)通信（對話）。使用輕松：簡單的連接器、無交流循環(huán)、 無輻射、即插即用，虛擬網(wǎng)絡(luò)管理。寬應(yīng)用范圍：應(yīng)用于 帶寬從kbps到幾mbps （將來可以達(dá)到150mbps），高品質(zhì)完 整數(shù)據(jù)，具有低抖動(dòng)特性，支持異步和同步數(shù)據(jù)傳輸，一個(gè) 網(wǎng)絡(luò)中最多支持6 4個(gè)設(shè)備。同步帶寬：達(dá)到24. 5mbps同 歩數(shù)據(jù)吞吐量（相當(dāng)于15聲道的cd音質(zhì)，將來可以達(dá)到 150mbps）。異步帶寬：達(dá)到15mbps異步數(shù)據(jù)吞吐量。（10）機(jī)動(dòng)性：實(shí)時(shí)通道和寬帶數(shù)據(jù)包，遙控和信息流控制， 可變的仲裁機(jī)制，對不同的協(xié)議傳輸是透明的，協(xié)議獨(dú)立并 且

10、面向?qū)ο?。?1）與消費(fèi)者和pc產(chǎn)業(yè)協(xié)同：有無pg機(jī)都可 以運(yùn)轉(zhuǎn)，與pc流和即插即用標(biāo)準(zhǔn)一致。（12）低運(yùn)行成本： 適合運(yùn)用于對成本敏感的外圍設(shè)備。4m0st的應(yīng)用74 0)thi s. width =740"borderundefined以下展示了 most設(shè)備簡單的應(yīng)用。他們是一些基礎(chǔ)模塊 也可以應(yīng)用于更復(fù)雜的設(shè)備如收音機(jī)，導(dǎo)航系統(tǒng)，視頻播放 等，為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的信息和娛樂系統(tǒng)?？蛻粼O(shè)備通常是將各 種數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號。這些應(yīng)用也提供最柔性的方式 將外部設(shè)備連接到一個(gè)機(jī)載網(wǎng)絡(luò)上。模擬音頻網(wǎng)關(guān)：如圖1所示，最簡單的most應(yīng)用包括模擬音頻網(wǎng)關(guān)。一個(gè)簡單的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(da c)可以

11、連接到一個(gè)mos t收發(fā)器上來驅(qū)動(dòng)一個(gè)揚(yáng)聲器?？梢酝ㄟ^一個(gè)人 機(jī)操作界面(hmi)將most收發(fā)器設(shè)置為從指定的通道接收數(shù) 據(jù)，并且收發(fā)器驅(qū)動(dòng)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘，這個(gè)時(shí)間是基于網(wǎng) 絡(luò)定時(shí)控制所提供的時(shí)間。most收發(fā)器甚至提供很多制造商 現(xiàn)有的數(shù)-模轉(zhuǎn)換設(shè)備連接的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。麥克風(fēng)可以連接到一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ad g)然后依次直 接連接到一個(gè)most收發(fā)器商。hm i設(shè)置通信通道，adc將數(shù) 據(jù)送給most收發(fā)器。模擬視頻界面：如圖2所示視頻資 源可以輕松的連接到一個(gè)most網(wǎng)絡(luò)上，通過一個(gè)視頻adc 和mpe g譯碼器，其將視頻資源數(shù)字化并放到網(wǎng)絡(luò)上顯示了 most在數(shù)字視頻播放界面方面的應(yīng)用：

12、以前捕獲的視頻信號可以通過一個(gè)視頻播放界面解碼，如果數(shù)據(jù)來源于dvd,這個(gè)界面甚至可以保護(hù)任何受版權(quán)保護(hù)的機(jī)制。視頻傳 輸?shù)陌踩用芊矫妫阂曨l內(nèi)容提供商高度關(guān)注數(shù)字化的車載 娛樂資源。由于播放音樂內(nèi)容的大多數(shù)問題都已經(jīng)解決了， 因此這方面的問題不是關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，內(nèi)容提供商所關(guān) 心的問題是，如何保證只有經(jīng)過授權(quán)的用戶才能觀看視頻內(nèi) 容。這就迫使設(shè)計(jì)人員必須遵循某些標(biāo)準(zhǔn)，確保內(nèi)容不會被 復(fù)制。數(shù)字傳輸內(nèi)容保護(hù)(dtgp)就是一種標(biāo)準(zhǔn)，通過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，平臺可以安全地傳輸信/匕、o這個(gè)解決方案有兩個(gè)基本的要素。首先是證實(shí)身份，通過most網(wǎng)絡(luò)連接的兩個(gè)設(shè)備通 過傳送鈴聲，從而保證接收設(shè)備在得到授權(quán)以

13、接收內(nèi)容。其 次，一旦建立了有效的連接，接收設(shè)備對進(jìn)入的數(shù)據(jù)流進(jìn)行 解碼。對于most網(wǎng)絡(luò)，使用的是一種人們稱作m6的加密方 法。而對于其他網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，則使用aes加密方法。740) th i s. wi dth=7 40"border=undef i ned>汽車中的外圍設(shè)備的數(shù)量正快速的增加4顯示了最新汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置740)t his. width二740border二und ef i ned>5m0st的幀結(jié)構(gòu)most的數(shù)據(jù)傳送使用512b的幀，以及16個(gè)幀的塊（圖 2 ）。幀的重復(fù)率為44. 1 khz （每幀22. 67m s），每個(gè)幀內(nèi)除了 前導(dǎo)碼和其他內(nèi)部管理

14、位以外，還包含有同步、異步和控制 數(shù)據(jù)?？偩€是完全同步的，設(shè)計(jì)師可將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何設(shè)備指 定為主設(shè)備，其他所有節(jié)點(diǎn)都從主設(shè)備處獲得自己的時(shí)鐘。 網(wǎng)絡(luò)完全是即插即用的，當(dāng)上電或有連接改變時(shí)，有一個(gè)尋 找設(shè)備的過程。主節(jié)點(diǎn)上保持著一個(gè)所連設(shè)備的中心注冊處。740)th i s. wi dth=740"border=u ndef i ned>產(chǎn)品支持水平的不斷提高展現(xiàn)了這一總線的發(fā)展。實(shí)現(xiàn) mo st結(jié)點(diǎn)的主要部分包括光電接口，即發(fā)射器模塊和接收 器模塊。這一市場的主要供應(yīng)商是infineon公司，該公司最 近推出了自己0dinmit/mir 4收/發(fā)模塊的規(guī)格。它們符合已 定義的4引

15、腳物理外形，提供波長650nm的收/發(fā)功能。接 收器模塊將一個(gè)光電二極管與信號處理和激活功能結(jié)合在 一起，集成在一片inf ineon公司現(xiàn)在生產(chǎn)的ig上，而上一 代芯片則是從oasissi i iconsyst ems公司獲得的。6小結(jié)與前景未來的汽車駕駛室將具備以下一些設(shè)備和功能：高質(zhì)量的數(shù)字式無線電和多個(gè)高質(zhì)量的主動(dòng)揚(yáng)聲器（在一些豪華車上可多達(dá)14個(gè)或更多），gps或蜂窩基站導(dǎo)航系統(tǒng)，語音控 制和語音指導(dǎo)，多個(gè)lcd視頻顯示器，dvd和cd的視頻、 語音數(shù)字記錄系統(tǒng)，杜比數(shù)碼5.1聲道環(huán)繞立體聲影院，高 級安全系統(tǒng)有蜂窩電話訪問和無線傳輸?shù)哪芰Φ鹊?。今天的豪華車和將來的標(biāo)準(zhǔn)車型將會整合所有這些或 更多設(shè)備，有一種強(qiáng)勁的需求希望通過一個(gè)可靠的、很強(qiáng)適 應(yīng)性的、低成本和高性能的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)將所有這些設(shè)備連接起 來。most技術(shù)正可解決這一市場