其它總線技術(shù)及應(yīng)用

1、5-2 其它總線技術(shù)及應(yīng)用其它總線技術(shù)及應(yīng)用l總線及協(xié)議共分為兩種基本類型：事件觸發(fā)方式和時間觸發(fā)方式?；谑录|發(fā)方式的協(xié)議主要包括由德國 Bosch 公司制定的CAN（Controller Area Network）總線及其協(xié)議。l隨著整車的安全性能要求越來越高，以時間觸發(fā)方式為核心，提出了新的總線及協(xié)議，其中具有代表性的三種總線及協(xié)議分別為：Time-Triggered CAN(TTCAN)、TTP 和 FlexRay。一、總線兩種觸發(fā)方式概述一、總線兩種觸發(fā)方式概述l事件觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)中所有活動都是由事件的發(fā)生所引起的，但是事件的產(chǎn)生是隨機(jī)的、偶發(fā)的，何時會有一個事件觸發(fā)是不可預(yù)知的，這就很

2、可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的事件之間發(fā)生沖突l缺點：（1）由于該協(xié)議機(jī)制本身缺乏決定機(jī)制、同步和容錯等特征，網(wǎng)絡(luò)中的事件間的沖突會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的實時性降低，因此，事件觸發(fā)機(jī)制并不適用于對安全要求非?？量痰挠矊崟r系統(tǒng)。l（2）在最差條件下存在著傳輸不可預(yù)知、容錯能力差、 低優(yōu)先級消息容易被阻塞、總線負(fù)荷不平均等不足。尤 其是當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)發(fā)消息較多， 即在小時間間隔中出現(xiàn)較多的連續(xù)消息時， 某些低優(yōu)先級的消息會由于高優(yōu)先級消息長時間占用總線而被阻塞， 使得整個系統(tǒng)性能遭到破壞。1、事件觸發(fā)的特點、事件觸發(fā)的特點事件觸發(fā)方式的優(yōu)點：事件觸發(fā)方式的優(yōu)點：l它有額外開銷小和實現(xiàn)簡單。l采用固定優(yōu)先級調(diào)度算法：標(biāo)識符ID

3、值的大小確定節(jié)點的優(yōu)先級。例如，CAN總線ID的值為0，其優(yōu)先級最高。ID值越大，其優(yōu)先級越低。2、時間觸發(fā)方式的特點、時間觸發(fā)方式的特點l基于時間觸發(fā)方式的協(xié)議是基于時間觸發(fā)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的。所有節(jié)點根據(jù)時間同步化，每一個在網(wǎng)絡(luò)上的活動都打上了時間標(biāo)記。系統(tǒng)中的任務(wù)根據(jù)工作之前制定的時間表分配好了相應(yīng)的總線時間，因此，在采用時間觸發(fā)方式通訊的總線網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點都按照事前制定的靜態(tài)調(diào)度時間表（又稱為矩陣周期）完成任務(wù)，節(jié)點總按照相同的順序傳送消息。l靜態(tài)調(diào)度表被下載到各節(jié)點的控制器中，通信系統(tǒng)的分支系統(tǒng)只需知道何時傳送一條消息以及何時在總線上的一條消息對自己是有用的。時間觸發(fā)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點之一是組合

4、能力，這使得將一個新的部分整合到系統(tǒng)中時能夠減少對新的部分的測試，這是設(shè)計對安全性要求苛刻的系統(tǒng)時的關(guān)鍵因素。1、TTCAN的提出：的提出：基于事件觸發(fā)的CAN總線系統(tǒng)采用媒體訪問控制的仲裁機(jī)制，該機(jī)制能夠保證具有高優(yōu)先級的消息首先訪問總線，即使其他節(jié)點所發(fā)送的消息試圖訪問媒體，也不會對先前的消息產(chǎn)生破壞。2、存在的問題：、存在的問題：較低優(yōu)先級的消息對媒體的訪問存在延遲；最高優(yōu)先級別的消息對媒體的訪問也會存在延遲；節(jié)點信息的發(fā)送時間不確定。3、目的：、目的：為了避免延遲存在；確保消息以確定性的通信模式在總線上傳輸；有效的利用CAN總線的物理帶寬 TTCAN是CAN總線標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，是建立在標(biāo)準(zhǔn)

5、CAN上的高層協(xié)議TTCAN-Time Triggered communication二、二、TTCANTTCAN總線總線lCANCAN采用的采用的非破壞性總線仲裁技術(shù)非破壞性總線仲裁技術(shù)，本質(zhì)上屬，本質(zhì)上屬于以事件觸發(fā)的通信方式于以事件觸發(fā)的通信方式其通信具有某種程度的非確定性，無法從根本上保證數(shù)其通信具有某種程度的非確定性，無法從根本上保證數(shù)據(jù)的實時傳輸據(jù)的實時傳輸l基于基于CANCAN的的時間觸發(fā)時間觸發(fā)的通信協(xié)議，保證網(wǎng)絡(luò)調(diào)的通信協(xié)議，保證網(wǎng)絡(luò)調(diào)度具有確定性、實時性度具有確定性、實時性l為滿足汽車控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的實時性要求而為滿足汽車控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的實時性要求而開發(fā)了如開發(fā)了如TT

6、-CANTT-CAN、FTT-CANFTT-CAN等等能及時傳送控制網(wǎng)絡(luò)的各種數(shù)據(jù)能及時傳送控制網(wǎng)絡(luò)的各種數(shù)據(jù)TT-CAN（ Time Triggered communication on CAN）l基于時分多路訪問( TDMA) ，將消息的傳輸分配在特定的時間窗口內(nèi)完成。l網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點達(dá)到一定精度的時鐘同步，這就要求每個節(jié)點均有一個各自的本地時鐘（local time），時間主節(jié)點發(fā)送特定 ID 的參考消息實現(xiàn)各節(jié)點的時鐘同步，即以系統(tǒng)的全局時鐘統(tǒng)一校時。l實現(xiàn)各節(jié)點的時鐘同步，即網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點每收到一次參考消息，各節(jié)點本地時鐘被同步一次；在時鐘同步的基礎(chǔ)上，各節(jié)點按照系統(tǒng)同步時間通訊表（以下

7、簡稱系統(tǒng)矩陣）的調(diào)度安排，在規(guī)定的時間窗內(nèi)完成相應(yīng)的任務(wù)，從而實現(xiàn)周期性地傳輸消息。4、TTCAN 消息的類型消息的類型l在 TTCAN 網(wǎng)絡(luò)中，從消息的實時性要求來分，總線上所傳輸?shù)南⒎譃閮煞N類型：周期型消息和非周期型消息。l周期型消息是指具有固定的發(fā)送周期，對實時性的要求較高，對系統(tǒng)而言比較重要的消息；周期型消息采用時間觸發(fā)的方式進(jìn)行發(fā)送，并且在規(guī)定的時間段內(nèi)只允許發(fā)送一條該消息，不與總線上的其他消息因為爭奪總線的使用權(quán)而發(fā)生沖突。l非周期型消息指的是對實時性要求不高，沒有規(guī)定發(fā)送周期的消息；與 CAN 總線的仲裁機(jī)制相同，TTCAN 網(wǎng)絡(luò)中的非周期型消息在規(guī)定的時間段內(nèi)需要與其它的非周

8、期型消息互相競爭，爭奪總線的使用權(quán)。5、TTCAN的說明：的說明：p TTCAN是建立在基本CAN協(xié)議上的一個高層協(xié)議，對網(wǎng)絡(luò)上的所有CAN節(jié)點進(jìn)行通信時序同步，并提供以及各全局系統(tǒng)時間；p 當(dāng)所有的節(jié)點同步后，任何消息只能在一個特定的時間段內(nèi)發(fā)送，不需要與其他消息競爭，延遲時間可預(yù)知。p TTCAN是CAN總線標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展；p TTCAN的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層完全與現(xiàn)有的CAN控制器兼容，可使用相同的總線和總線收發(fā)器，最高速率可達(dá)到1Mbps；6、TTCAN向下兼容向下兼容CAN情況情況:p現(xiàn)有的CAN控制器可以接收TTCAN的網(wǎng)絡(luò)的所有消息；pTTCAN控制器也可以在現(xiàn)有的CAN網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行；p

9、TTCAN控制器可以被認(rèn)為是現(xiàn)有CAN控制器的幀同步實體的增強(qiáng)版；pTTCAN的節(jié)點經(jīng)過配置后可以像現(xiàn)有的CAN節(jié)點一樣運(yùn)行；p現(xiàn)有的CAN節(jié)點在TTCAN網(wǎng)絡(luò)中以只聽方式接收信息；p但在TTCAN網(wǎng)絡(luò)中，CAN節(jié)點是不能發(fā)送數(shù)據(jù)的，這樣會擾亂通信的時序。7、TTCAN的缺點和問題的缺點和問題l1） TTCAN與CAN是不兼容的TTCAN要求獨占窗，因此它不能和CAN混合使用在一個系統(tǒng)中。帶CAN通信口的ECU不受TTCAN的約束，可在任意時刻發(fā)送，就有可能在總線空閑時爭得發(fā)送權(quán)，使TTCAN的調(diào)度發(fā)送完全失效。汽車廠在采用TTCAN時必須將所有要用到的ECU都改為用TTCAN的方式，這就要重

10、新認(rèn)證和驗證所有的ECU，涉及大的工作量和投資。如果用網(wǎng)關(guān)將CAN的ECU過渡到TTCAN網(wǎng)，其成本的增加更大，只具有實驗意義。除非，系統(tǒng)中CAN節(jié)點始終不發(fā)送數(shù)據(jù)，只接收數(shù)據(jù)。此時，兩者可以同時存在一個系統(tǒng)中7、TTCAN的缺點和問題的缺點和問題l2）由預(yù)留Error Frame幀引起的開銷大TTCAN沒有禁止Error Frame，由于錯誤可能出現(xiàn)在任何時間，就可能發(fā)生在幀的最后處，每一個Slot都要預(yù)留Error Frame的時間，否則它會阻礙下一個Slot內(nèi)消息的發(fā)送，這是很大的開銷，使TTCAN遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)想的100%的總線利用率。假定最小的數(shù)據(jù)幀為1B數(shù)據(jù)，長為65位，而Error

11、Frame為20位，那么這項開銷達(dá)到23.5%。7、TTCAN的缺點和問題的缺點和問題l3) Slot（時隙）用途不同造成時間利用率由于TTCAN規(guī)定調(diào)度好的Cycle中的Slot劃分是一樣的，但可能的用途不同。不同的Cycle同一Slot里可能安排了長短不一的消息，此時對短幀來說，留下的時間就浪費了。l4) 事件消息被阻塞的延遲可能性增大在TTCAN中，由于調(diào)度結(jié)果造成幾個連續(xù)的Slot都是獨占窗，此時事件消息要等待的時間很長，必須有特別的設(shè)計加以處理。l5)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的時間同步要求較高用軟件來實現(xiàn)時就得留出時間以容許主從節(jié)點間的同步誤差，這就又減少了帶寬。7、TTCAN的缺點和問題的缺點和問題

12、l6) 丟幀處理兩難TTCAN在傳送出錯的情況下，不對本幀進(jìn)行自動重發(fā)。在應(yīng)用上要有所考慮?；蛘哂帽葘嶋H需要更多的發(fā)送，丟掉就算了的策略，這也會浪費帶寬；或者由應(yīng)用層在仲裁窗組織重發(fā)，但這相當(dāng)復(fù)雜。如用冗余的第2條總線，意味著成本的加倍。l7) 仲裁窗的要求較難實現(xiàn)在仲裁窗判斷事件消息能否發(fā)完，然后控制事件消息的發(fā)送是不容易實現(xiàn)的。用軟件來實時處理來不及，又沒有現(xiàn)成的硬件。lFlexRay是繼CAN 和LIN之后的最新研發(fā)成果，可以有效管理多重安全和舒適功能，F(xiàn)lexRay適用于線控操作(X-by-Wire)lCAN存在的問題：CAN對于密集型、實時性要求很高的應(yīng)用，存在問題l不可預(yù)知的延遲（

13、除非購買昂貴的解決方案）l位錯誤難以發(fā)現(xiàn)；l帶寬限制，最大是500kbps，1Mbps可能；l基于CAN的智能傳感器和執(zhí)行器代價昂貴；l隨著汽車體系結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，更多的ECU加入到汽車商，采用CAN網(wǎng)絡(luò)會額外增加的ECU，網(wǎng)關(guān)、連接器會導(dǎo)致汽車重量的增加l新興的線控系統(tǒng)（ X-by-Wire )的要求：高速、確定性時間觸發(fā)、容錯性三、三、FlexRayFlexRay總線總線1、FlexRay的提出的提出Why FlexRay? CAN Latency總線負(fù)載總線負(fù)載消息延遲消息延遲典型的CAN網(wǎng)絡(luò) 不可預(yù)知的延遲總線負(fù)載總線負(fù)載消息延遲消息延遲典型的時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò) 可預(yù)知的延遲Why Flex

14、Ray? Complicated ArchitectureslCAN 雖然標(biāo)準(zhǔn)，但是也包含了如下的問題:lCAN線路遍及整個車輛（將車頭、車尾、車身等連接起來）l太多的ECU導(dǎo)致CAN總線系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)復(fù)雜l針對于未來線控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方面，CAN沒有足夠的優(yōu)勢。新興網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點的成本TTP/CMOST25(Optical)?FlexRay?II成本成本0.52.55.020K1M10MCAN?/?TTCANLIN25MFlexRay?2.1Safe-by-Wire400MIDB-1394(Firewire)?Bit?rateMOST50(Twisted?Pair)?lFlexRay可以為下一代的車內(nèi)

15、控制系統(tǒng)提供所需的高速率速度和高可靠性FlexRay有兩個通信信道，兩個信道的的數(shù)據(jù)速率最大可達(dá)到10Mbps,總數(shù)據(jù)速率可達(dá)到20Mbit/秒； FlexRay既可以像LIN和CAN一樣采用單信道通信，也可采用雙信道通信； FlexRay的雙信道通信，可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸冗余數(shù)據(jù)，從而提高可靠性應(yīng)用在車載網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)lexRay 的網(wǎng)絡(luò)帶寬可能是CAN的20倍之多。2、FlexRay的特點的特點lFlexRay提供靈活的配置，可支持各種拓?fù)?，如總線、星型和混合拓?fù)?。lFlexRay可以進(jìn)行同步（實時）和異步的數(shù)據(jù)傳輸，來滿足車輛中各種系統(tǒng)的需求；lFlexRay采用TDMA 和 mini-slott

16、ing 消息調(diào)度的確定性訪問方式，具有容錯功能和確定的通信消息傳輸時間，同時支持事件觸發(fā)和時間觸發(fā)。lFlexRay在每個通信周期內(nèi)都提供靜態(tài)和動態(tài)通信段靜態(tài)通信段可以提供有界延遲；動態(tài)通信段則有助于滿足在系統(tǒng)運(yùn)行時間內(nèi)出現(xiàn)的不同帶寬需求。2、FlexRay的特點的特點lFlexRay聯(lián)盟2000年成立核心成員：BMW 、Bosch、Daimler、Freescale 、GM、NXP、VW成員: 目前93個(2009.10.12)聯(lián)盟的目標(biāo)：開發(fā)面向車內(nèi)高速控制應(yīng)用的高級通信技術(shù)，提高車輛安全性、可靠性和舒適性，提高可供市場所有用戶使用的技術(shù)。lFlexRay協(xié)議到目前為止， FlexRay已

17、經(jīng)發(fā)不了7個版本的協(xié)議規(guī)范；目前的版本為2005年發(fā)表的V2.12007年第一輛FlexRay車（BMW X5 4.8i）量產(chǎn)，主要用于電子控制減震器系統(tǒng)奧迪以XCP on FlexRay作為下一代豪華運(yùn)動車A8的標(biāo)定協(xié)議。3、FlexRay的組織的組織l應(yīng)用領(lǐng)域：分布式控制系統(tǒng)l一體化控制：動力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)高安全性要求的系統(tǒng)lX-by-Wire(線控系統(tǒng)）l牽引及安全控制系統(tǒng)l國防：地面設(shè)備高傳輸速率要求的系統(tǒng)l車輛主干網(wǎng)l國防：地面設(shè)備l工業(yè)控制領(lǐng)域（正在討論）4、FlexRay的應(yīng)用和發(fā)展的應(yīng)用和發(fā)展未來車網(wǎng)架構(gòu) 高速主干網(wǎng)高速主干網(wǎng) X-by-Wire 安全氣囊部署安全氣囊部署 車門

18、車門 座椅等座椅等.Applications: 動力系統(tǒng)動力系統(tǒng)車身系統(tǒng)車身系統(tǒng) 娛樂信息積木娛樂信息積木lFlexRay采用時間觸發(fā)通信，數(shù)據(jù)傳輸具有確定性?；跁r間槽(slot)或時間窗口(windows)通信特點l確定性消息的傳輸時間是可知的l時間矩陣定義時間表m 個窗口 x n 周期消息調(diào)度技術(shù):lTDMA（時分多址接入）lMini-slotting（微時隙）5、FlexRay的時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理的時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理lTime Triggered Matrix for Schedule（一覽表、清單）Free WindowFree WindowFree WindowMessage2Mess

19、age1Free WindowFree WindowMessage4Message3Message1Free WindowFree WindowFree WindowMessage2Message1Free WindowFree WindowFree WindowMessage3Message1Message6Message5Message4Message2Message1Increasing Window or Slot NumberIncreasing Cycle Number通常情況下：消息在一個適當(dāng)?shù)拇_定的時槽傳輸5、FlexRay的時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理的時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理Cycle 0Cy

20、cle 1Slot ID mMini-Slotting Scheduling Technique（計劃編制法）Cycle 2m+1mSlot ID m+2Communication Cycle Lengthm+1m+2mm+1m+2時隙的持續(xù)時間取決與幀傳輸?shù)臅r間如幀沒有傳輸，則轉(zhuǎn)到下一個時隙5、FlexRay的時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理的時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)原理l網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸惏凑招诺婪謑單信道l雙信道按照拓?fù)錂C(jī)構(gòu)l總線型l 星型l混合型6、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋖單信道單信道總線型總線型 IBus24m 4 nStubs 226、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋯涡诺罒o源星型單信道無源

21、星型lIStubN IStubM24ml3 nStubs 22lnSplice1（接頭1個）6、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋯涡诺烙性葱切蛦涡诺烙性葱切蚻lActiveStarN 24mlnActiveBranches26、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋯涡诺阑旌贤負(fù)鋯涡诺阑旌贤負(fù)鋯涡诺?總線單信道-無源星型單信道-有源源星型6、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆p信道可獨立選擇拓?fù)湫问诫p信道可獨立選擇拓?fù)湫问?、FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋖FlexRay節(jié)點組成：控制器l主機(jī)控制器l通信控制器驅(qū)動器l總線驅(qū)動器l總線監(jiān)控器 監(jiān)視接入總線的連接n通信的原理：l

22、發(fā)送器主機(jī)將有效的數(shù)據(jù)發(fā)送給通信控制器，在通信控制器中進(jìn)行編碼形成位流，通過總線驅(qū)動器發(fā)送到相應(yīng)的信道上。l接收數(shù)據(jù)在某一時刻，由總線驅(qū)動器訪問總線，將數(shù)據(jù)位流送到通信控制器進(jìn)行解碼，將有效數(shù)據(jù)部分由通信控制器送給主機(jī)CPU。7、FlexRay的工作原理的工作原理lFlexRay的節(jié)點有幾個基本的運(yùn)行狀態(tài)配置狀態(tài)（默認(rèn)配置/配置）l-用于各種初始化設(shè)置，包括通信周期和數(shù)據(jù)速率就緒狀態(tài)-用于進(jìn)行內(nèi)部的通信設(shè)置喚醒狀態(tài)l-用于喚醒沒有在通信的節(jié)點。在該狀態(tài)下，節(jié)點向另一節(jié)點發(fā)送喚醒信號，喚醒并激活通信控制器、總線驅(qū)動器和總線監(jiān)控器。啟動狀態(tài)-用于啟動時鐘同步，并為通信做準(zhǔn)備。正常狀態(tài)（主動/被動）

23、-可以進(jìn)行通信的狀態(tài)中斷狀態(tài)-表明通信中斷工作狀態(tài)的錯誤處理8、FlexRay的工作狀態(tài)的工作狀態(tài)默認(rèn)默認(rèn)配置配置配置配置就緒就緒中斷中斷喚醒喚醒啟動啟動主動主動正常正常被動被動正常正常8、FlexRay的工作狀態(tài)的工作狀態(tài)lFlexRay也存在與錯誤相關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移在時鐘同步和時鐘校正錯誤的錯誤計數(shù)器的數(shù)值基礎(chǔ)上加以管理的。FlexRay 網(wǎng)絡(luò)有一個或一個以上傳輸同步信息的同步節(jié)點。當(dāng)個別節(jié)點的時鐘與FlexRay同步節(jié)點時鐘有所出入時，就會出現(xiàn)時鐘校正錯誤。在收到任意一條同步信息后，節(jié)點會將其時鐘與同步節(jié)點的時鐘相比較，并根據(jù)同步需要做出必要的變化。每個節(jié)點都要進(jìn)行錯誤計數(shù)，其中包括時鐘同步

24、中連續(xù)發(fā)生錯誤的次數(shù)。同時，節(jié)點還要監(jiān)測和幀轉(zhuǎn)移/接受狀態(tài)相關(guān)的錯誤，其中包括語法錯誤、內(nèi)容錯誤、總線干擾錯誤以及轉(zhuǎn)移沖突所導(dǎo)致的錯誤。l一旦某節(jié)點發(fā)現(xiàn)該類錯誤，就會通知主機(jī)處理器。錯誤計數(shù)器的使用取決于應(yīng)用用途和系統(tǒng)設(shè)計。8、FlexRay的工作狀態(tài)的工作狀態(tài)l錯誤狀態(tài)圖8、FlexRay的工作狀態(tài)的工作狀態(tài)（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，可以滿足對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求非常高

25、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。四、四、byteflightbyteflight總線總線1、byteflight簡介簡介（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)

26、纖維，且可朝兩個方向雙向傳輸數(shù)據(jù)?？刂茊卧詴r間和事件觸發(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)。圖圖 byteflight系統(tǒng)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（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)。圖圖 byteflight數(shù)據(jù)電碼的結(jié)構(gòu)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)）；CRC

27、H高位循環(huán)冗余碼校驗；CRCL低位循環(huán)冗余碼校驗2、byteflight系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸 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 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）（2

28、）衛(wèi)星式控制單元 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 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） 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（安全

29、和信息模塊）圖 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）。（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)星式控制單元交換數(shù)據(jù)的發(fā)送

30、和接收模塊SE。圖 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（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 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；Z3循環(huán)3；Z4循環(huán)4 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 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（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)