满足安全/带宽需求的车载网络设计

2010-10-16 19:34:24来源: 互联网 关键字:FlexRay  CAN  车载网络  LIN

  汽车内部汽车与汽车之间以及汽车与基础设施之间的通信和网络正在悄然发生变革。许多重要的设计挑战得到了成功地解决,例如采用软硬件方法满足严格的带宽、容错、决断和可靠性要求。事实上,许多硬件和软件中的通信与控制协议都有了显著进步。这些协议包括:FlexRay、控制器区域网(CAN)、日本汽车软件平台和架构(JASPAR)、本地互联网(LIN)、美国汽车工程师学会(SAE)的J1850、汽车开放系统架构(AUTOSAR),媒体导向系统传输(MOST)协议和FireWire (1394)标准。MOST协议正在进入越来越多的汽车信息娱乐系统,主要是欧洲产的汽车中。目前MOST还没有得到普及,但丰田的Prius汽车正在使用25MBps版本的MOST。用于150Mbps网络的MOST规范版本3有望不久后发布。

  对于车身、传动系统底盘和其它控制来说,没有一种协议和架构可以被认为是“十全十美”的解决方案。通常情况下,组合和改进这些方案对提供灵活性和满足汽车控制与通信需求非常有用。例如,JASPAR最近被用于新一代车载网络的新版FlexRay所采用。FlexRay联盟准备在FlexRay协议规范V3.0和物理层规范V3.0的主要修改点中采纳JASPAR技术建议,这些规范将在2009/2010时间段内发布。

  FlexRay一直被用作汽车应用中的主要骨干网(图1)。德国和日本的OEM商已经决定在他们的车载网络中采用FlexRay。全球首款商用化FlexRay的汽车是宝马的旗舰X5运动型多功能车(SUV)和7系车。

满足安全/带宽需求的车载网络设计


图1:FlexRay车载网络协议可以用作CAN、LIN和MOST等其它网络的骨干网,实现车载控制和信息娱乐应用。

  FlexRay定义了一种双通道的10Mbps数据结构。每个通道可以用来独立地实现冗余机制,汇聚数据速率可达20Mbps。FlexRay联盟的核心成员包括宝马、通用汽车、大众、戴姆勒克莱斯勒、博世、飞思卡尔半导体恩智浦半导体(NXP Semiconductors,下文简称NXP)等。他们希望FlexRay能成为先进的传动系统、底盘和线传控制汽车系统的标准,即便它的成本比目前到广泛使用的1Mbps CAN协议高得多。大多数成员认为FlexRay将与其它协议共存,而不会替代它们。

  “FlexRay最初是专门针对容错和冗余设计的,现在它也正被用来在提高带宽,特别在可以利用CAN等其他网络实现更高带宽的地方。”NEC电子美国公司汽车策略业务部首席技术应用工程师Jens Eltze表示。

  “一些汽车制造商不太愿意采用基于FlexRay、FireWire等新技术的标准。在其他公司加入进来之前,他们不想冒可能成功也可能不成功的风险。”NEC电子美国公司汽车策略业务部营销经理Dave Stone表示。

满足安全/带宽需求的车载网络设计
图2:恩智浦半导体公司的TJA1080A FlexRay收发器是首个在车载网络方面得到认证的节点收发器(a),它已经被集成到TJA1081/1082 IC中(b)。

减少FlexRay和CAN的成本差异

  一些IC芯片制造商试图缩小FlexRay和CAN之间的成本差异。奥地利微电子(AMS)公司和TTTech汽车公司正在合作开发低成本的FlexRay收发器件。他们计划进一步增强研发力量,开发FlexRay车载网络节点

  他们合作的目标是提高车内数据通信的可靠性并降低成本,例如优化的FlexRay拓扑可以集成大量的节点。此外,这两家公司设计了一个位整形器电路,可以让汽车OEM商和一流供应商通过采用更低成本的配线类型,降低电缆成本。这两家公司还计划合作开发针对FlexRay芯片的测试流程。

  “FlexRay芯片的价格肯定会降下来,以缩小FlexRay和CAN实现之间的巨大成本差异。”NXP业务线汽车安全与舒适事业部高级总监和总经理Toni Versluij指出。

  NXP在2006年推出首个FlexRay收发器芯片TJA 1080A,紧接着推出了TJA1081和TFA1082节点收发器,此外还提供TJA1085有源星型耦合器。NXP至今已经交付了100万个符合物理层规范的FlexRay收发器。十多年来,该公司已是FlexRay芯片以及CAN和LIN器件的领先供应商。

  “在今后十年中,CAN将是车载网络节点的首选。”Versluij认为(图3)。他指出,虽然具有双通道的FlexRay最初是为需要冗余功能的线传控制应用设计的,但大多数汽车应用使用CAN就能处理的单通道拓扑。CAN采用SAE的J1850总线工作,后者被广泛用于车载故障诊断(OBD)II。

满足安全/带宽需求的车载网络设计


图3:今后几年里恩智浦半导体公司车载网络节点的市场份额有望不断增长,其中CAN将接管大多数节点应用。

  

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关键字:FlexRay  CAN  车载网络  LIN

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/1016/article_2702.html
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