МУЛЬТИПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ МУЛЬТИПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
В мультиплексной системе передачи данных (MPX) LEXUS IS F применяется последовательный канал передачи данных, и разные виды данных передаются последовательно.. Таким образом, передача информации может осуществляться по одному кабелю связи.
Данные последовательной связи состоят из битов и кадров. Бит представляет собой элементарную единицу, представленную двоичными значениями «0» и «1». Количество информации представляется количеством битов. Кадр – это группа битов. Кадр состоит из заголовка, указывающего начало блока данных, и кода конца, указывающего на завершение кадра.
Посредством канала последовательной связи различные ЭБУ объединены в единую сеть и могут обмениваться разнообразной информацией. Такая система называется мультиплексной системой передачи данных.
Сеть связи ВЕAN реализована с использованием кольцевой схемы и схемы «шина» для подключения блоков ЭБУ. Такой принцип передачи данных получил название «замкнутая гирляндная цепь». В «замкнутой гирляндной цепи» связь сохраняется даже в случае появления обрыва в каком-либо из участков сети.
Сеть AVC-LAN построена по схеме «звезда», в центре которой располагается головное устройство аудиосистемы или многофункциональный дисплей.
Для сети BEAN в случае, когда выводится DTC, указывающий на прекращение обмена данными с ЭБУ, разъемы могут быть отсоединены, или 2 точках шин передачи данных может быть обрыв. Если обрыв возник лишь на 1 шине связи, неисправность не регистрируется.
Для сети BEAN в случае, когда обрывы возникли на 2 шинах связи в местах, показанных на рисунке, выводится DTC прекращения обмена данными с ЭБУ, находящимися между этими 2 шинами.
Различия между CAN, BEAN и AVC-LAN
Протоколы CAN, BEAN и AVC-LAN задают руководящие принципы для данных. Руководящие принципы включают скорость связи, тип кабеля связи, тип привода и длину слова данных. Данные руководящие принципы установлены для обеспечения обмена данными между блоками ЭБУ.
| Функция управления | Система управления движением | Электрооборудование кузова | Электрооборудование кузова |
|---|---|---|---|
| Протокол | CAN (стандарт ISO) | BEAN (LEXUS) | AVC-LAN (LEXUS) |
| Скорость передачи данных | 500 кбит/с* (макс. 1 Мбит/с) | Макс. 10 кбит/с* | Макс. 17,8 бит/с* |
| Кабель связи | Витая пара | Одиночный кабель AV | Витая пара |
| Тип привода | Дифференциальная линия передачи напряжения | Однопроводная линия передачи напряжения | Дифференциальная линия передачи напряжения |
| Длина слова данных | 1-8 байт (переменная) | 1-11 байт (переменная) | 0-32 байт (переменная) |
*: Единица измерения »б/с» означает «бит в секунду’.
В системе CAN используется многозвездочная схема соединения шин. С главной шиной соединены 2 разъема распределительных блоков. Каждый разъем распределительного блока «продлевает» вспомогательную шину и дает возможность всем подключенным к нему ЭБУ обмениваться данными.
В сети BEAN используются одиночные кабели AV (автомобильные виниловые). Передача данных в сетях CAN и AVCLAN осуществляется по витым парам.
| Кабель связи | Описание |
|---|---|
| Одиночный кабель AV для сети BEAN | Легкий одиночный кабель связи, состоящий из одной жилы, окруженной изоляцией. Для обеспечения связи к данной линии подается напряжение. Такая система называется однопроводной линией передачи напряжения. |
| | Пара сплетенных изолированных линий. Для передачи одного сигнала на один из проводов кабеля подается положительное напряжение (+), а на другой – отрицательное (-). Данная система, называемая дифференциальной линией передачи напряжения, способна снижать шум. |
ЭБУ сетевого шлюза выполняет следующие функции.
Источник
Шина передачи данных IE-Bus и AVC-LAN автомобилей Toyota
Современные автомобили Toyota как правило имеют 3 основные цифровые шины: CAN, BEAN и AVC LAN.
Шина CAN это стандартизированная ISO шина данных для транспортных средств и используется в основном для критических узлов, таких как система управления двигателем, система поддержки курсовой устойчивости, для диагностики автомобиля и т.д. Шина работает по витой паре с разветвлением на устройства. Дифференциальное напряжение 1.5-2.5 и 2.5-3.5 В. Скорость передачи данных составляет 500 кбит/с с длинной пакета данных от 1 до 8 байт.
BEAN используется для управления второстепенными системами, например кондиционер, различные индикаторы на панели приборов, т.е. системы не критичные по времени в отличие от оборудования управляемое по CAN шине. Шина BEAN работает по одному проводу, скорость передачи данных 10 кбит/с, размер пакета данных от 1-11 байт.
AVC LAN – это шина обмена данными мультимедийных систем автомобиля (аудио, видео, навигационная система, аудио усилитель) и является частью системы Body Electrical System Control. AVC LAN считается подмножеством стандарта IE-Bus(Electrical Interface Bus), разработанного фирмой NEC для автомобильной промышленности . Шина работает чуть быстрее чем BEAN, но медленнее чем CAN.
Топология сети на автомобилях Toyota, звезда. Все мультимедийные устройства подключаются к центральному головному устройству, которое управляет всеми.
AVC LAN работает со скоростью 17.8 кбит/с с длинной пакета данных 0-32 байта. подключение шины двух проводное по витой паре. Уровни напряжения шины в диапазоне от — 0.5 В до 6 В. Дифференциал напряжения используется для предоставления логики 1 и 0. Разница в 20 мВ представляет логическую 1, а разность напряжений 120 мВ или более, представляет логический 0. На концах шина терминируется резисторами 120 Ом, а каждое устройство на шине защищается резистором 180 Ом.
- Логический 0 — (TX+)-(TX-) >= 120 мВ
- Логическая 1 — (TX+)-(TX-) >= 20 мВ
Логика передачи бит AVC LAN
Кодировка сигнала представляет собой импульсы с различными временными интервалами, всего протокол предусматривает 3 типа данных.
- Стартовый бит — служит как указатель, устройствам на шине, начала передачи данных
- Бит 0 — передача логического нуля
- Бит 1 — передача логической единицы
Рассмотрим каждый из них более детально.
Стартовый бит:
Длительность положительного импульса может быть в пределах от 150 мкс до 171 мкс, соответственно и меняется длительность отрицательного. Длительность периода находиться в районе 193 us. Для начала измерения длительности всегда используется момент синхронизации от положительного фронта и измерение длительности положительного импульса. Логика определения начала передачи данных – если полученная длительность положительного импульса больше 150 мкс – то это начало передачи последовательности данных.
Бит 0:
Общая длительность в районе 39-40 мкс. Правила измерения те же, что и для преамбулы. Бит 0 в такой системе передачи данных является доминирующим. Он имеет приоритет при арбитраже на шине, это позволяет устройствам с меньшим адресом выигрывать арбитраж, т.е. они имеют больший приоритет в сети.
Бит 1:
Значение длительностей могут незначительно отличаться, так отрицательная длительность может быть 18-19 мкс. А полная длительность периода в районедо 40 мкс. Для декодирования можно использовать принцип если длительность положительного импульса больше 27 мкс значит получен “0”, если меньше “1”.
На картинке ниже представлен формат пакета данных шины IE-Bus.
Формат пакета данных шины IE-Bus.
Каждое устройство в сети IE-Bus имеет свой уникальный адрес. Одномоментно только одно устройство может передавать данные на шине.
Таблица некоторых стандартных устройств и их адресов:
| 110 | EMV | 120 | AVX | 128 | 1DIN TV |
| 140 | AVN | 144 | G-BOOK | 160 | AUDIO H/U |
| 178 | NAVI | 17C | MONET | 190 | AUDIO H/U |
| 1AC | CAMERA-C | 180 | Rr-TV | 1C0 | Rr-CONT |
| 1C2 | TV-TUNER2 | 1C4 | PANEL | 1C6 | G/W |
| 1C8 | FM-M-LCD | 1D8 | G/W for Trip | 1EC | Body |
| 1F0 | RADIO TUNER | 1F1 | XM | 1F2 | SIRIUS |
| 230 | TV-TUNER | 240 | CD-CH2 | 250 | DVD-CH |
| 280 | CAMERA | 360 | CD-CH1 | 3A0 | MD-CH |
| 17D | TEL | 440 | DSP-AMP | 530 | ETC |
| 5C8 | MAYDAY | 1A0 | DVD-P | 1D6 | CLOCK |
| 1F4 | RSA | 1F6 | RSE | 480 | AMP |
| 1CC | ST.WHEEL CTRL |
На некоторых автомагнитолах, есть возможность узнать коды зарегистрированных на шине устройств, для этого необходимо на включённой магнитоле зажав одновременно кнопки 1 и 6, три раза нажать кнопку DISC, после чего кнопками TRACK можно пролистать список зарегистрированных на шине адресов.
Дополнительно, каждое устройство может иметь свои логические (внутренние) адреса устройств.
| 01 | communication ctrl | 58 | navigation ECU | 80 | GPS receiver |
| 21 | SW | 23 | SW with name | 25 | command SW |
| 12 | communication | 60 | tuner | 74 | Audio amplifier |
| 61 | tape deck | 62 | CD | 63 | CD changer |
| 34 | front passenger monitor | 24 | SW converting | 85 | voice control |
| E5 | Trip info | 55 | Bluetooth tel | 56 | information drawing |
| 5D | Climate ctrl drawing | 5E | Audio drawing | 5F | trip info drawing |
| 28 | beep dev in HU | 29 | beep via speakers | E0 | climate ctrl dev |
| 5C | camera |
| 1 | Стартовый бит |
| 2 | Команда устройству (не широковещательный пакет) |
| 3 | Адрес передающего устройства: EMV |
| 4 | Адрес получателя: DSP-AMP |
| 5 | control field — ЗАПИСЬ данных |
| 6 | Длинна данных: 5 байт |
| 7 | 0x0 Когда устройство дает команду устройству, т.е. не широковещательный пакет |
| 8 | От логического устройства Audio drawing |
| 9 | Логическому устройству beep via speakers |
| A | Команда |
| B-.. | Параметры команды (продолжительность сигнала от 1 до 4) |
| broadcast (C) | going to LAN check mode | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | FFF | F | 3 | 0 | 1 | C | |||||||||||||
| broadcast (C) | back from LAN check mode | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | FFF | F | 3 | 12 | 1 | 0 | |||||||||||||
| broadcast (C) | LAN restart | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | FFF | F | 3 | 12 | 1 | 1 | |||||||||||||
| broadcast (C) | any device is use | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | FFF | F | 3 | 12 | 1 | 46 | |||||||||||||
| broadcast (C) | xx=60,61,62,63… logic device ID in use | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | FFF | F | 4 | 12 | 1 | 45 | xx | ||||||||||||
| broadcast (C) | xx=frequency, yy=0 — radio is oFF, yy=1 — radio is ON | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | D | 60 | 31 | F1 | yy | yy | 81 | xx | xx | xx | 81 | 0 | 80 | 0 | |||
| broadcast (C) | AF+REG enable | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | D | 60 | 31 | F1 | 1 | 1 | 81 | 0 | 1 | 1 | 81 | 10 | 80 | 0 | |||
| broadcast (C) | VOLUME vv=0-FF | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | F | 74 | 31 | F1 | 90 | vv | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 0 | 0 | 0 | 3 | 0 | |
| broadcast (C) | BASS bb=0B-15 : 0B=-5, 10=0, 15=+5 | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | F | 74 | 31 | F1 | 90 | vv | 10 | 10 | bb | 10 | 10 | 0 | 0 | 0 | 3 | 0 | |
| broadcast (C) | TREB tt=0B-15 : 0B=-5, 10=0, 15=+5 | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | F | 74 | 31 | F1 | 90 | vv | 10 | 10 | 10 | 10 | tt | 0 | 0 | 0 | 3 | 0 | |
| broadcast (C) | FADE ff=0B-15 : 0B=F5, 10=0, 15=R5 | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | F | 74 | 31 | F1 | 90 | vv | 10 | ff | 10 | 10 | 10 | 0 | 0 | 0 | 3 | 0 | |
| broadcast (C) | BALANCE bb=09-17 : 09=Left7, 10=0, 17=Right7 | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | F | 74 | 31 | F1 | 90 | vv | bb | 10 | 10 | 10 | 10 | 0 | 0 | 0 | 3 | 0 | |
| broadcast (C) | TAPE IN | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | 7 | 61 | 31 | F1 | 1 | 4 | 0 | 0 | |||||||||
| broadcast (C) | TAPE PLAY | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | 7 | 61 | 31 | F1 | 1 | 84 | 0 | 0 | |||||||||
| broadcast (C) | DOLBY ON | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | 7 | 61 | 31 | F1 | 1 | 84 | 0 | 2 | |||||||||
| broadcast (C) | SKIP | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | 7 | 61 | 31 | F1 | 1 | 84 | 40 | 0 | |||||||||
| broadcast (C) | REVERSE | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | 7 | 61 | 31 | F1 | 1 | 89 | 0 | 0 | |||||||||
| broadcast (C) | FAST FORWARD | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | 7 | 61 | 31 | F1 | 1 | 88 | 0 | 0 | |||||||||
| broadcast (C) | REPEAT | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | 7 | 61 | 31 | F1 | 1 | 84 | 10 | 0 | |||||||||
| broadcast (C) | RANDOM | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | 7 | 61 | 31 | F1 | 1 | 4 | 10 | 0 | |||||||||
| broadcast (C) | TAPE EJECT | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | 7 | 61 | 31 | F1 | 0 | 3 | 0 | 0 | |||||||||
| broadcast (C) | NO TAPE | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | 7 | 61 | 31 | F1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||||||||
| broadcast (C) | TAPE DECK not ready (??) | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | 4 | 61 | 31 | 9F | 0 | ||||||||||||
| broadcast (C) | internal CD Player not ready (??) | |||||||||||||||||||
| 0 | 160 | 1FF | F | B | 62 | 31 | F1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||||
| device-to-device (P) | request to play Beep tt=1-?? duration | |||||||||||||||||||
| 1 | 110 | 440 | F | 5 | 0 | 5E | 29 | 60 | dd | |||||||||||
| device-to-device (P) | press on screen xx,yy — position xx=0-FF, yy=0-FF | |||||||||||||||||||
| 1 | 110 | 178 | F | 8 | 0 | 21 | 24 | 78 | xx | yy | xx | yy | ||||||||
| device-to-device (P) | BALANCE slide d-direction d=9C up, d=9D down, r=1-4 relative pos. | |||||||||||||||||||
| 1 | 190 | 440 | F | 5 | 0 | 25 | 74 | d | r | |||||||||||
| device-to-device (P) | BALANCE bb=9-17 | |||||||||||||||||||
| 1 | 190 | 440 | F | 5 | 0 | 25 | 74 | 91 | bb | |||||||||||
| device-to-device (P) | FADE ff=9-17 | |||||||||||||||||||
| 1 | 190 | 440 | F | 5 | 0 | 25 | 74 | 92 | ff | |||||||||||
| device-to-device (P) | BASS bb=B-15 | |||||||||||||||||||
| 1 | 190 | 440 | F | 5 | 0 | 25 | 74 | 93 | bb | |||||||||||
| device-to-device (P) | MID mm=B-15 | |||||||||||||||||||
| 1 | 190 | 440 | F | 5 | 0 | 25 | 74 | 94 | mm | |||||||||||
| broadcast (C) | CD status: ss=10-play, ss=80-load, ss=01-open, ss=02=err1, ss=03-wait dd-disc no, tt-track no, mm-play time min., ee-play time sec pp=0-normal, pp=2-disc rand, pp=4-rand,pp=8-disc rep.,pp=10-rep.,pp=20-disc scan, pp=40-scan | |||||||||||||||||||
| 1 | 360 | 1FF | F | B | 63 | 31 | F1 | 01 | ss | dd | tt | mm | ee | pp | 80 | |||||
Для подключения к шине используются специализированные микросхемы, драйверы шины. Например микросхема HA12240FP (маркировка на микросхеме A2240, CA0008, CA0013) , µPD6708, uPD72042 .
Драйвер шины IE-Bus микросхема HA12240FP 
Драйвер шины IE-Bus микросхема HA12240FP
Источник