Járműinformatika. 1. Óra. Kőrös Péter

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Járműinformatika. 1. Óra. Kőrös Péter"

Krisztián Szilágyi
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 Járműinformatika 1. Óra Kőrös Péter

2 Ajánlott irodalom Gépjárművek buszhálózatai Dr. Kováts Miklós, Dr. Szalay Zsolt (ISBN ) Multiplexed Networks for Embedded Systems Dominique Paret (ISBN )

3 Járműinformatikai rendszereket generáló és fenntartó irányvonalak a járműiparban Két főbb generáló ok: Jogszabályi (főleg emissziós és biztonsági előírások) Piaci verseny (menetkomfort, multimédiás célok azaz kényelmi funkciók) Új irányzat: X by- Wire rendszerek (elektronikai és informatikai rendszereken alapuló módon): Fékvezérlés Kormányvezérlés Motorvezérlés Befecskendezés, irányjelzők, központi zár, tempomat Automataváltó, blokkolásgátló, klímavezérlés, elektronikus tükör Légzsák, navigáció, asszisztens rendszerek X by-wire rendszerek, telematika, ad-hoc hálózatok

4 Járműinformatikai rendszerek jellemzői Jellemzően buszrendszerek (lehet más topológia is) Fő célja kábelezés egyszerűsítése (ha egy mai autóban minden egység külön-külön saját jelkábelekkel csatlakozna, akkor a kábelezés tömege meghaladná a jármű önsúlyát) Mechatronikai, kompakt és önálló alrendszerek térnyerése Kormányszervó ESP Motorvezérlés Stb. Biztonság (kapcsolatok számának csökkentése, önszabályozás) Ár!

5 Járműinformatikai kommunikációs protokollokkal szemben támasztott követelmények Képes legyen sok szereplős vezérlőegységek kiszolgálásra (csomópontok) Kellő adatátviteli sebesség Integráció, komplex rendszerek igényei Adat sérthetetlenség Biztonságkritikusság? Ár!

6 Járműinformatikai kommunikációs protokollok

7 Járműves buszrendszerek osztályozása Alaprendszerek: SubBus: CAN (High-Speed, Low-Speed) SAE J1567 (C 2 D), SAE J1850 (PWM) SAE J1850 (PWM) VAN Nagysebeségű / Valós idejű rendszerek ByteFlight FlexRay SAE J2106 TTCAN TTP Multimedia D2B BSD Ford UBP GM Single-Wire-CAN I2C K-Line/L-Line/ISO9141/KWP2000 LIN RS-232, RS485 SAE J2058 SPI Vezeték nélküli kapcsolat: Bluetooth GigaStar WLAN (IEE ) IEEE1394 MOST

8 Buszrendszerek átviteli sebessége alapján való besorolása SAE szabvány szerint A-osztály B-osztály C-osztály < 10 kbit/s kbit/s 100 kbit/s 1 Mbit/s Diagnosztika Komfort funkciók Karosszéria- és Komfortelektronika Valósidejű adatfeldolgozó és multimédia rendszerek

9 Adatátviteli sebesség (Bit/s) Buszrendszerek költsége és adatátviteli sebessége 25M 10M TTP 1M D 2 B Domestos Digital Bus CAN Zweidrahtbus 20K J1850 Relatív költségek ( ) 0,5 1,0 2,5 5,0

10 Buszrendszerek összehasonlító táblázata Specifikáció Rel. Ár/Csomópont Kicsi (~1 ) Közepes(~2 ) Magas (~5 ) Medium Egy vezetékes Két vezetékes Optikai Átviteli sebesség 20 Kbit/s 1 Mbit/s 22,5 Mbit/s Adatmennyiség Kicsi Közepes Magas 2009 Közepes(~3 ) 2x Két vezetékes 2x10 Mbit/s Magas Busz-kezelés Buszhozzáférás Résztvevők száma Master/Slave Multi-Master Master/Slave Aszinkron Aszinkron Szinkron / Aszinkron Master + 16 Slaves Javasolt: Max. 32 Max. 64 Multi-Master Szinkron / Aszinkron Nem definiált

11 Buszrendszerek alkalmazási területei egy járműben LIN Fedélzeti elektronika Légkondicionálás Lopásvédelem Ajtó és világítási modulok Gateway CAN (TTCAN) Hajtás és járműdinamikai funkciók Hajtómű-vezérlés Motorvezérlés ABS ESP Gateway FlexRay Elektromos fékezés Elektromos kormányzás Elektromos hajtás Tűzfal MOST Infotainment Multimédia Internet Navigáció

12 Alapfogalmak Bitek és Byte-ok Legkisebb információs egység: bit (0 vagy 1) Jelölése: b 8 bit = 1 byte (2 8 =256 különböző érték, de számábrázolásban 0-255) Jelölése: B 1MB = KB = B = bit CAN hálózatok jellemző adatátviteli sebessége a járműiparban 500kbit/s (62.5 KB/s, MB/s)

13 Alapfogalmak Az adatátvitel sebessége (sávszélesség): Egységnyi idő alatt továbbított jelek mennyisége Informatika: MB/s (HDD: 120 MB/s, SSD: 220 MB/s) Hálózatok: kb/s -> kbps (modem: 56 kbps, ADSL: 1024 kbps, kábeles internet: 50 Mbps) Járműinformatika: Baud/s, kbaud/s -> bps, kbps

14 Alapfogalmak Real-Time rendszerek: Nem azonnali beavatkozást jelent, hanem a időbeli korlátok teljesülését. Átvételi idő Várakozási idő Válaszolási idő Szünet Idő Aktiválási időpont Relatív határvonal Abszolút határvonal

15 Alapfogalmak Szinkron és aszinkron adatátvitel: Aszinkron: Nem folyamatos kommunikáció Start és Stop jelek Szünetek (mindig hosszabb egy bitidőnél) Szinkron: Folyamatos adatátvitel lehetséges Jel-szinkronizáció (bonyolultabb elektronika) Üzenetek tagolása

16 Alapfogalmak Bitkódolás (információ nem mindig egyenlő a fizikai jellel) NRZ (Non Return to Zero) MAN (Manchester kód) PWM (Pulse With Modulation) 0 1

17 Hálózati fogalmak

18 Alapfogalmak Hálózati topológiák Busz Lánc Csillag Teljes Gyűrű

19 Csillag topológia Jellemzően SubBus rendszerek topológiája Master-Slave rendszerek Közvetlen címzés Előnyök: A hálózat egyes résztvevőinek kiesése a központi egység kivételével - nem jelenti a hálózat működésképtelenségét. Csillagközéppont jól elrejthető, védhető. Hátrányok: Központi egység kiesésekor a teljes hálózat működésképtelen. Csillag

20 Lánc topológia Egyoldalú Gateway (jelerősítés funkció, repeater) Ismétlés funkció Előnyök: Egyszerű telepítés Hátrányok: Szakadás vagy egy egység kiesése estén a hálózat csak a hiba helyéig működőképes. Lánc

21 Gyűrű topológia Jellemzően nagysebességű, nem irányítási feladatokat hajt végre Előnyök: Egyszerű rendszer Hátrányok: Szakadás vagy egy egység kiesése estén a hálózat működésképtelen. Gyűrű

22 Busz topológia Egységek minden adatot látnak Multi-Master funkció szükséges Előnyei: Egyszerű egy új egység csatlakoztatása Csak a jeltovábbító fizikai közeg kiesése jelenti a hálózat működésképtelenségét Hátrányai: Korlátozott méret (fizikai kiterjedés) Buszhozzáférés szervezése Busz

23 Buszkapcsolati módszerek felosztása Hozzáférés a buszhálózathoz Meghatározott (vezérelt) Sztochasztikus (véletlenszerű) Központi vezérlés (LIN) Decentralizált vezérlés (FlexRay) Ütközésmentes (CAN) Nem ütközésmentes (Ethernet)

24 Hálózatok közötti kapcsolatok Elvben lehetséges egy, minden vezérlőegységet összekötő hálózatra. Miért kell úgynevezett Gateway-eket (Bridge-eket) alkalmazni mégis a hálózatok között? Mert olcsóbb rendszer lesz! Könnyű illeszthetőséget biztosítanak Jól tagolható, rendszerezhető az informatikai rendszer Biztonsági funkciókat valósítanak meg

25 Gateway (Bridge) Két hálózat között biztosít kapcsolatot, szűrő funkciókat is elláthat CAN hálózat 1 CAN hálózat 2 Gateway

26 Gateway két különböző hálózat között (Firewall) Az adattovábbítás egyirányú CAN hálózat 1 LIN hálózat Gateway

27 SuperGateway Minden hálózatot képes kezelni, egyre gyakoribb központi egység (minden hálózatra fel van fűzve) GSM CAN hálózat 1 Bluetooth Super Gateway WLAN VAN hálózat CAN hálózat 2 FlexRay LIN

28 Az elektronikus vezérlőrendszer elemeinek áttekintése

Vezérlőrendszerek egységei Szenzorok és előírt

Fojtószelep-állás Lambdaszonda Kopásmérők

sebessége Vezérlőegység Logika Vezérlő Szabályozó

Diagnosztika Beavatkozó elemek (aktuátorok) Relék

29 Vezérlőrendszerek egységei Szenzorok és előírt érték-adók Gázpedál-állás Levegőtömeg mérés Fojtószelep-állás Lambdaszonda Kopásmérők Akkumulátor feszültség Sebességfokozat Jármű sebessége Vezérlőegység Logika Vezérlő Szabályozó Look-up-Table Állapotgép Ellenőrző modul Diagnosztika Beavatkozó elemek (aktuátorok) Relék EGAS-állító Gyújtógyertyák Szekunder levegő Vezérműtengelyvezérlés Motorfordulatszámmérő

30 Szenzorok Fizikai, kémiai, elektromos mennyiségek Szenzor Leggyakrabban elektromos kimeneti jel Zavarások (hőmérséklet, Tápfeszültség ingadozások)

31 Szenzorok integráltsági foka Átviteli út Elektronika nélkül Szenzor Zavarásra érzékeny Vezérlőegység (Jelfeldolgozó, A/D átalakító) 1. Integráltsági fok Szenzor (Jelfeldolgozó) Zavarásra szegény Vezérlőegység (A/D átalakító) 2. Integráltsági fok Szenzor (Jelfeldolgozó, A/D, BUS csatlakozás) Zavarmentes Vezérlőegység (BUS csatlakozási pont) 3. Integráltsági fok Szenzor (Jelfeldolgozó,A/D, BUS csatlakozás, mikroszámítógép) Zavarmentes Vezérlőegység (BUS csatlakozási pont)

32 Leggyakrabban előforduló szenzorok Fordulatszám szenzorok: Gyorsulásszenzorok Magnetorezisztív jeladók MEMS Indukciós jeladók Képalkotás, térfigyelés Elfordulás- és perdület-szenzorok: Optikai MEMS (Microelectromechanical systems) Video Ultrahang Lézer Fényhatás, esőérzékelő Hőmérséklet szenzorok: Optikai érzékelők NTC, PTC elemek Szögjel adók Potenciméter Hall szenzorok Indukciós

33 Vezérlőegység Szenzoros jelek feldolgozása (analóg, digitális) Memória (EEPROM) Mikroprocesszor Döntések, logika Vezérlés Szabályozás Számítások Önellenőrzés Diagnosztika Teljesítményelektronika

34 Beavatkozók (aktuátorok) Elektromechanikus működtetők Vezérlőegység által kiadott elektromos jelet mechanikai munkává alakítja (elfordulás, elmozdulás) Jellemzően külső terhelés biztosítja a 0 állapotot (rugó, laprugó stb.) Mágnesszelepek Proporcionális szelepek Közvetlen mágneses Elektrohidraulikus

35 Számrendszerek és az átváltások műveletei Bináris Egy helyiértéken 0 vagy 1 (fizikai jel reprezentálása) Hexadecimális Egy helyiértéken 0 15 (helyiérték értékkészlete: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F) Decimális Egy helyiértéken

36 Tízes számrendszerből kettesbe (osztás 2-vel)

37 Kettesből tizenhatos számrendszerbe C 7 7 C7

38 Tízes számrendszerből tizenhatosba (osztás 16-tal) C C7

39 Tizenhatos számrendszerből tízesbe BC x x x7 = 256x x = 3015

40 Kettes számrendszerben való összeadás XOR kapu igazságtáblája

41 Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

Járműinformatika bevezetés II. 2. Óra

Járműinformatika bevezetés II. 2. Óra Járműves buszrendszerek osztályozása Alaprendszerek: SubBus: CAN (High-Speed, Low-Speed) SAE J1567 (C 2 D), SAE J1850 (PWM) SAE J1850 (PWM) VAN Nagysebeségű / Valós