MOST網(wǎng)絡(luò )協(xié)議在車(chē)輛上的應用

　　摘要： 汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展主要受汽車(chē)電子的驅動(dòng)，未來(lái)車(chē)輛中大約需要20多種多媒體設備，這類(lèi)網(wǎng)絡(luò )要求很高的數據傳輸速率(250kbps～400Mbps)。由于具有低成本、抗干擾、高帶寬、實(shí)時(shí)同步高質(zhì)量通信等優(yōu)點(diǎn)，MOST(Media Oriented Systems Transport)協(xié)議在車(chē)上網(wǎng)絡(luò )技術(shù)應用的前景最為廣闊。

　　關(guān)鍵詞： 汽車(chē)電子;MOST;網(wǎng)絡(luò )協(xié)議

　　汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展

　　汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展動(dòng)力，主要來(lái)源于汽車(chē)電子的越來(lái)越多的使用。調查資料證明，在目前的汽車(chē)創(chuàng )新中，70%來(lái)源于電子系統的革新。前兩年國產(chǎn)汽車(chē)還把防抱死制動(dòng)系統(ABS)作為一項汽車(chē)檔次標準，現在這樣的新技術(shù)層出不窮，比如牽引力控制(TCS)、電子制動(dòng)力分配(EBD)、電子行駛穩定系統(ESP)、剎車(chē)輔助(BA)等等。另一組數據推出，1977年全球汽車(chē)的電子系統平均每輛是110美元，到了2001年這個(gè)數字是1800美元，2003年超過(guò)了2000美元。

　　美國汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )(SAE)將汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )根據速率劃分為A、B、C三個(gè)等級(表1)：A類(lèi)面向傳感器/執行器控制的低速網(wǎng)絡(luò )，速率通常只有1Kbps~10Kbps，主要應用于電動(dòng)門(mén)窗、座椅調節、燈光照明等控制;B類(lèi)面向獨立模塊間數據共享的中速網(wǎng)絡(luò )，速率一般為10Kbps~100Kbps，主要應用于電子車(chē)輛信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統;C類(lèi)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1Mbps，主要用于懸架控制、牽引控制、先進(jìn)發(fā)動(dòng)機控制、ABS等系統。

　　車(chē)上媒體網(wǎng)絡(luò )協(xié)議

　　目前由于CAN網(wǎng)絡(luò )協(xié)議有著(zhù)多方面的優(yōu)勢，是應用范圍最廣的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )標準。由于汽車(chē)越來(lái)越多的多媒體等信息設備，這些網(wǎng)絡(luò )技術(shù)要求更高的數據傳送速率(250Kbps~400Mbps)，CAN等網(wǎng)絡(luò )協(xié)議達不到這樣的要求。因此MOST等高速網(wǎng)絡(luò )協(xié)議標準就應運而生了，目前該類(lèi)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)采用的協(xié)議主要有MOST、集成數據傳送總線(xiàn)、1394、藍牙等。

　　IDB(智能數據總線(xiàn))首次確定了汽車(chē)行業(yè)用于信息、通信和娛樂(lè )系統的接口標準,目前SAE已將各種IDB設備分為3類(lèi):低速(IDB-C)、高速(IDB-M)和無(wú)線(xiàn)通信(IDB-Wireless)，IDB-M包括D2B、MOST、IDB-1394等傳輸速率較高的標準和協(xié)議，D2B技術(shù)于20世紀80年代后期由Philips、Sony等公司共同開(kāi)發(fā)，D2B技術(shù)使汽車(chē)變成了一個(gè)流動(dòng)的多媒體工具。但D2B產(chǎn)生巨額應用之后,由于其速度太慢,因而在1998年,Audi、BMW、DaimlerChrysler、Harman/Becker、Motorola、Oasis SiliconSystems、Johnson Controls、Delphi Delco 等公司又聯(lián)合開(kāi)發(fā)了MOST(媒體系統數據交換)協(xié)議。它是專(zhuān)門(mén)用于汽車(chē)工業(yè)的多媒體光纖網(wǎng)絡(luò )標準,速率可達50Mbps。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在業(yè)界率先采用了MOST協(xié)議，DaimlerChrysler等歐洲汽車(chē)制造商均計劃采用該協(xié)議。

　　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，是為了新的多媒體設備應用在汽車(chē)上，以及其他諸如以流媒體傳輸效率為主要目標的市場(chǎng)而設計的。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模式錯綜復雜的布線(xiàn)、繁瑣的連接器、陳舊的控制以及厚重的銅線(xiàn)等不能滿(mǎn)足現代汽車(chē)外圍設備需要的這些矛盾。

　　MOST技術(shù)頻率響應非常好等等采用一根塑料光纖傳輸所有控制和信號信息。塑料光纖具有許多優(yōu)點(diǎn)，如質(zhì)量非常輕，一些現代轎車(chē)上有幾公里長(cháng)的布線(xiàn)，汽車(chē)傳統的銅布線(xiàn)昂貴、復雜并且不可變。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )、汽車(chē)上所有多媒體設備用單獨的塑料光纖媒介傳輸各種信號，降低了成本，同時(shí)擴展了功能。當越來(lái)越多復雜的多媒體系統應用于汽車(chē)上時(shí)，MOST 使設備之間的高速數據交換成為可能，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)數據不受電磁干擾的影響，也能夠消除由于傳統銅線(xiàn)傳輸數據造成的電磁干擾。

　　MOST技術(shù)使硬件不再是多媒體應用發(fā)展的限制因素，所有各層的應用發(fā)展已經(jīng)被定義和標準化，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，允許在不同的設備上交換信息。還定義了一種傳輸機制：在設備間建立了數據流的連接，這種連接僅需要很低的功耗，因此大部分帶寬可以應用于真正需要傳輸的數據，所以網(wǎng)絡(luò )利用率很高。在硬件方面，通過(guò)塑料光纖進(jìn)行數據交流，使硬件設備成本降低。硬件的同步不需要在每個(gè)節點(diǎn)有緩存和信號處理也不需要信息數據包處理，環(huán)狀拓撲結構使網(wǎng)絡(luò )的連接最少。

　　MOST除了定義協(xié)議、硬件和軟件層的傳輸控制、實(shí)時(shí)、數據包的高效性之外，還具有以下特性：

　　(1)獨立系統時(shí)鐘。(2)無(wú)中央處理器。(3)當一個(gè)新的外圍設備添加到網(wǎng)絡(luò )中或從網(wǎng)絡(luò )中移出，MOST支持自動(dòng)安裝，允許采用多種拓撲結構，包括星形和環(huán)形，大多數汽車(chē)裝置都采用環(huán)形布局。(4)節點(diǎn)之間的延遲通過(guò)MOST的內部協(xié)議來(lái)補償，具有理想的同步效果。(5)MOST的概念形成了一個(gè)真正的P2P網(wǎng)絡(luò )，即允許任何一個(gè)節點(diǎn)直接無(wú)阻礙的與另外的節點(diǎn)通信(對話(huà))。(6)使用輕松：簡(jiǎn)單的連接器、無(wú)交流循環(huán)、無(wú)輻射、即插即用、虛擬網(wǎng)絡(luò )管理。(7)寬應用范圍：應用于帶寬從kbps到幾Mbps(將來(lái)可以達到150Mbps)，高品質(zhì)完整數據，具有低抖動(dòng)特性，支持異步和同步數據傳輸，一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中最多支持64個(gè)設備。(8)同步帶寬：達到24.5Mbps同步數據吞吐量(相當于15聲道的CD 音質(zhì)，將來(lái)可以達到150 Mbps)。(9)異步帶寬：達到15Mbps異步數據吞吐量。(10)機動(dòng)性：實(shí)時(shí)通道和寬帶數據包，遙控和信息流控制，可變的仲裁機制，對不同的協(xié)議傳輸是透明的，協(xié)議獨立并且面向對象。(11)與消費者和PC產(chǎn)業(yè)協(xié)同：有無(wú)PC機都可以運轉，與PC流和即插即用標準一致。(12)低運行成本：適合運用于對成本敏感的外圍設備。

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　　汽車(chē)中的外圍設備的數量正快速的增加。圖1顯示了最新汽車(chē)的標準配置。

圖1  現代汽車(chē)外圍設備

　　MOST的幀結構

　　MOST的數據傳送使用512比特的幀，以及16個(gè)幀的塊(圖 2)。幀的重復率為44.1kHz(每幀22.67 ms)，每個(gè)幀內除了前導碼和其它內部管理位以外，還包含有同步、異步和控制數據?？偩€(xiàn)是完全同步的,設計師可將網(wǎng)絡(luò )內的任何設備指定為主設備，其它所有節點(diǎn)都從主設備處獲得自己的時(shí)鐘。網(wǎng)絡(luò )完全是即插即用的，當上電或有連接改變時(shí)，有一個(gè)尋找設備的過(guò)程。主節點(diǎn)上保持著(zhù)一個(gè)所連設備的中心注冊處。

圖2  MOST總線(xiàn)的塊結構和幀結構能實(shí)現同步數據的虛擬通道以及能實(shí)現控制數據的CSMA調整地分組式傳輸

　　產(chǎn)品支持水平的不斷提高展現了這一總線(xiàn)的發(fā)展。實(shí)現MOST 結點(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(chǎng)的主要供應商是Infineon公司，該公司最近推出了自己ODIN MIT/MIR4 收/發(fā)模塊的規格。它們符合已定義的 4引腳物理外形，提供波長(cháng)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合在一起，集成在一片Infineon公司現在生產(chǎn)的IC上，而上一代芯片則是從Oasis Silicon Systems 公司獲得的。

　　小結與前景

　　未來(lái)的汽車(chē)駕駛室將具備以下一些設備和功能：高質(zhì)量的數字式無(wú)線(xiàn)電和多個(gè)高質(zhì)量的主動(dòng)揚聲器(在一些豪華車(chē)上可多達14個(gè)或更多)，GPS或蜂窩基站導航系統，語(yǔ)音控制和語(yǔ)音指導，多個(gè)LCD視頻顯示器，DVD和CD來(lái)的視頻、語(yǔ)音數字記錄系統，杜比數碼5.1聲道環(huán)繞立體聲影院，高級安全系統有蜂窩電話(huà)訪(fǎng)問(wèn)和無(wú)線(xiàn)傳輸的能力等等。

　　今天的豪華車(chē)和將來(lái)的標準車(chē)型將會(huì )整合所有這些或更多設備，有一種強勁的需求希望通過(guò)一個(gè)可靠的、很強適應性的、低成本和高性能的數字網(wǎng)絡(luò )將所有這些設備連接起來(lái)。MOST技術(shù)正可解決這一市場(chǎng)需求，現在MOST的傳輸速率達24.5Mbps超過(guò)當今市場(chǎng)的需求，將來(lái)MOST技術(shù)的發(fā)展可以滿(mǎn)足更多的功能性，MOST技術(shù)必將得到快速的發(fā)展。

　　參考文獻：

　　1. 秦貴和, 媒體設備連接網(wǎng)絡(luò )協(xié)議MOST，計算機應用,2003,(S1)

　　2. 魏學(xué)哲,孫澤昌,陳覺(jué)曉, 汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )分類(lèi)方法及其主流協(xié)議發(fā)展趨勢，汽車(chē)工程,2003,2

　　3. http://www.oasis.de

　　4. http://www.mostcooperation.com