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汽车总线通信网络技术:MOST总线特点与硬件结构

时间:2023-08-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:MOST总线通信网络的特点主要体现在主从结构、光纤通信、光数据传输、单向传输和高速率通信等方面。(二)MOST总线通信网络硬件结构MOST网络采用光纤传输光信号,以实现信息传输。

汽车总线通信网络技术:MOST总线特点与硬件结构

(一)MOST总线通信网络基本特点

多媒体系统通信网络(Media Oriented Systems Transport,MOST)是一个用于多媒体应用程序的标准化网络通信系统,它符合OSI的7层数据通信协议参考模型,通信介质为光纤。其优点如下:

(1)总线不可能出现电流短路的情况,降低了节点损坏的风险;

(2)具有良好的电磁兼容性

(3)线路对于来自其他线路的电流交叉感应不敏感;

(4)容易实现新增功能以及安装附件。

MOST总线通信网络的特点主要体现在主从结构、光纤通信、光数据传输、单向传输和高速率通信等方面。

1.主从结构

MOST网络使用主从结构。一般在配置了MOST总线通信网络系统的车辆上,信息娱乐控制模块(ICM)作为主模块对MOST网络上的通信全权控制,如图2-111所示。

2.光纤通信

MOST使用单根光纤作为总线,光纤用塑料做成。各个节点串联在光纤上,其数量可达64个,如图2-112所示。

图2-111 主从结构

图2-112 光纤通信

3.光数据传输

MOST网络的节点与节点之间,使用光波作为媒介来传输数据信息,光波使用波长为650 nm的红光,如图2-113所示。

4.单向传输

MOST总线通信网络的通信具有单向性,它允许大量不同的指令与信息在同一总线上以同一方向被传输与接收,故MOST网络一般设计成环形拓扑关系。

5.高速率通信

MOST网络的传输速率比CAN网络高出许多,一般可达25 Mbit/s,因此能够满足高质量的音频和视频数据传输。MOST网络每秒可传输超过300个信息类型和大约1 000个信息。

6.网络控制

MOST总线通信网络具有主模块驱动、信号放大、信号旁通、总线系统状态管理、网络监控(故障管理)等控制特点。

1)主模块驱动

MOST网络上的大部分起动是由主模块开始的。主模块一定要连接到总线上,MOST网络才能工作。

2)信号放大

光波信号在传输过程中可能会变弱,为了避免信号经过若干模块后无法被后面的模块接收,每一个模块接收到光信号后,需对其进行放大再继续发送,如图2-114所示。

因此,如果在两个正在通信的控制模块之间新增一个模块,光波的传输效果不受影响。

图2-113 光数据传输

图2-114 MOST信号放大

3)信号旁通(容错)

如控制模块内部可设置为旁通模式。在此模式中,光波通过控制模块直接传输而不会被放大。这样,在光波被放大之前距离会更长,亮度会更弱。

7.总线系统状态管理

1)睡眠模式

在睡眠模式中,MOST总线中没有数据交换,闭路电流下降至最小值。

睡眠模式激活的条件如下:

(1)MOST总线中的所有控制单元都准备就绪,可切换至睡眠模式;

(2)其他总线系统没有通过网关提出任何要求;

(3)自诊断未激活。

2)备用模式

在备用模式中,没有来自其他用户需要执行功能的请求,即系统给出已被关闭的印象。MOST总线系统仍在后台工作,但所有的输出媒介(显示屏、音频放大器等)都不工作。此模式在起动和系统运行时被激活。

备用模式激活的方法如下:

(1)由其他数据总线通过网关激活,如驾驶员车门的关闭或开启,点火开关接通;

(2)由MOST总线中的控制单元激活,如打入电话。

3)唤醒模式

(1)正常唤醒。

当车钥匙关闭,系统进入休眠后,MOST控制单元需要通过专用线进行唤醒。这条专用唤醒线与MOST的光纤是独立的。正常唤醒过程:开钥匙后,网关通过舒适CAN被唤醒,然后,网关改变唤醒线的电压(休眠时为12 V,唤醒后,短暂的降到0V(74 ms),然后重新恢复到12 V)所有的MOST控制单元均与这个唤醒线相连,若一切正常,则控制单元将被唤醒,并发出光信号对网关进行注册。即使唤醒线断了,仍然可以通过光信号唤醒。(www.xing528.com)

(2)诊断唤醒。

诊断唤醒功能MOST系统是通过光纤进行数据传输的,但作为唤醒,有另一套导线,负责唤醒功能。由于这套导线与光纤是相对独立的,所以诊断仪提供了一个诊断唤醒功能,通过诊断仪可以激活主节点测试。诊断唤醒过程激活后,首先,主节点会把主节点上的专用唤醒线的电压降低至0 V(500 ms)(比正常的唤醒时间长),各个MOST控制单元(从节点)就是通过判断这个长的电压将进入了主节点测试模式。各个从节点按照顺序,依次通过唤醒线降低电压50 ms的方式反馈给主节点。若某一个控制单元没有反应,则说明有3种可能:

①到该控制单元的唤醒线故障;

②该控制单元本身故障;

③该控制单元供电故障。

(二)MOST总线通信网络硬件结构

MOST网络采用光纤传输光信号,以实现信息传输。光信号与普通电信号不同,其硬件结构、信号收发方式、网络控制模式等都有自己的特性。

1.光信号介绍

1)光信号

利用发光二极管通电后可以发出光的原理,控制模块可以按照一定的规律控制二极管,使其产生有规律的光线。我们可以对光线的“亮”“灭”变化规律赋予特定的含义,于是产生了光信号,如图2-115所示。

当二极管发出光线时表示“1”,无光线时表示“0”。因此,从二极管发出的光线即可表示特定的二进制数字信号

2)光纤通信

光纤通信就是以光纤作为传输介质,以光波作为信息载体进行的通信,如图2-116所示。光波即为光信号,它在传输过程中加入了具有特定含义的信息。

图2-115 光信号

图2-116 光纤通信

2.MOST网络硬件结构

1)MOST设备

光纤通信系统主要包括控制模块和光传输设备两大部分,其中控制模块的核心是光接收器和光发送器。

MOST设备的逻辑结构,如图2-117所示。逻辑上一个MOST设备包括功能块应用、网络服务层(网络服务接口)、MOST发送/接收器和物理层接口。一个MOST设备可以有多个功能块,如使用CD,需要有“播放”“停止”和“设置播放时间”等功能。这些功能,对于MOST设备来说都是外部可访问的。

图2-117 MOST设备的逻辑结构

典型MOST设备的硬件结构如图2-118所示。其中“Rx”表示输入信号,“Tx”表示发送信号,“Ctrl”表示控制信号。在一些简单的设备中,可以没有微控制器模块,由MOST功能模块(MOST发送/接收器)直接把应用系统连到网络上。

图2-118 典型MOST设备的硬件结构

2)控制模块

因为MOST网络为环形单向传输网络,因此每一个控制模块都与光纤形成连接。MOST网络控制模块结构如图2-119所示。其中,输入光纤与光接收器连接,输出光纤与光发送器连接。

图2-119 MOST网络控制模块结构

(1)光接收器。如图2-120所示,光接收器内有一个光敏二极管,可以将光信号转换为电信号。

(2)光发送器。如图2-121所示,光发送器内有一个发光二极管,可以将电信号转换为光信号。

图2-120 光接收器

图2-121 光发送器

光信号从发送器输出后,通过光传输设备传递到另一控制模块的接收器,如图2-122所示。

3)光传输设备

(1)光纤电缆。光传输设备包括光纤电缆、铜管和光纤连接器。光纤电缆如图2-123所示,光纤电缆由光纤、涂层和保护层组成。光纤为光信号提供反射,以使光波从发送设备发出快速、无损地传输到接收设备中。

图2-122 控制模块连接

图2-123 光纤电缆

(2)铜管。光纤电缆需要通过铜管(或塑料管)安装到连接器,如图2-124所示。安装时需保证铜管与光纤电缆和连接器的紧密配合。

(3)光纤连接器。光纤连接器用于连接光纤和模块,连接器分为插头和插座两部分,如图2-125所示。插头上的指示箭头表示光纤的接入和接出方向,接入光纤后,可使用锁销将光纤锁紧。

图2-124 铜管

图2-125 光纤连接器

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