Bluetooth в автомобильной диагностике

На сегодня распространенная технология —соединение

диагностического разъема автомобиля через последовательный интерфейс или кабель USB с персональным или портативным компьютером. Когда система Bluetooth полностью обоснуется в

транспортных средствах, она позволит наладить эту связь без проводов. Необходимо, однако, преодолеть некоторые проблемы, в частности, необходима стандартная спецификация, но эта проблема решается.

Простое приложение, доступное уже сегодня, заключается в том, чтобы использовать связь Bluetooth вместо диагностического кабеля. Однако еще требуйся физическое подсоединение устройства связи к автомобилю, что хотя и устраняет потребность в кабельной связи, не позволяет достичь многого. Но как только система Bluetooth будет полностью интегрирована с автомобилем, она позволит легко установить связь с компьютером вместо линии диагностической связи (ALDL), так же она может заменить в бортовую диагностическую связь (OBD). Накопленный к сегодняшнему дню опыт будет, однако, очень полезен.

Система, показанная на рис. 4.37. просто собирает

С AN-сообщения преобразует их в пакеты Bluetooth и передает на приемник. Там они будут развернуты и представлены компьютеру опять как CAN-сообщения.

Резюме

Система. Bluetooth уже присутствует в автомобиле и должна здесь остаться. Возможности системы безграничны, и если ее правильно использовать, она будет взаимно выгодна для изготовителей и потребителей. Конвергенция различных технологий кажется неизбежной, и автомобили, оснащаемые

системой Bluetooth, ясно поощряют это явление. Коммуникации и системы активации голосом уже используются, диагностические системы на подходе!

Кроме мультиплексирования

Техника, которая использует существующие липни электропередач и для передачи информации, была разница компанией Video. Этот метол вместо специально проложенных сигнальных проводов использует обычные провода энергоснабжения. Такой подход к передаче данных устраняет потребность в отдельных проводах коммуникаций.

Система, наливаемая «связь по линиям электропередач» требует только два провода для обеспечения функций передачи данных и энергии. «Традиционное » мультиплексирование нуждается, по крайней мере, в четырех проводах - два для данных и два для электропитания. Поэтому данный метод позволяет уменьшить вес, а также число соединений и прополов в системе.

Интерфейсные устройства связи по линиям электропередач ведут обработку данных, снимая сигнал, подведенный к линии электропередачи. Интерфейсы связи могут быть установлены в электронных блоках управления (ECU) или размешены в разъемах. Исследование показало, что система может отрабатывать критические функции управления по проводам вроде тех, которые требуются для управления рулевой колонкой и тормозами.

Поскольку число про кодов уменьшается, это обстоятельство

могло бы способствовать добавлению избыточности в критические системы без увеличения числа проводов, используемых в настоящее время. Технология совместима с 14-и и 42-х вольтовыми системами и, как ожидается, войдет в эксплуатацию к 2006 году.

Обновление CAN-сети

Общество автомобильных инженеров (SAE) определило

три категории сетей, внедряемых в аппаратные средства автомобиля. Эта классификация категорий основана на скорости и функциях. Мультиплексирование класс А:'

♦ низкая скорость (менее 10 кбит/с) для систем комфорта (система развлечений, аудиосистема, маршрутный компьютер и т.д.).

Большинство функций класса А требуют недорогой,

относительно медленной связи и часто используют семейство универсальных синхронных приемо-перебнтчиков (UART). Эти функции, однако, являются приватизированными, и не были стандартизировать.

Мультиплексирование класс В:

♦ средняя скорость (10-125 кбит/с) для передачи общей информации (различна» аппаратура, приборы контроля скорости транспортного средства, индикаторы состава выхлопных газов и т.д.).

SAЕ принял ЛН50 как стандартный протокол для

сети класса В. Протокол Л 850 был проверен на практике в течение нескольких лет и получил широкое распространение. Он внедрен на многих производствах и в транспортные средств» для разделения данных и ли в гностических целей. Стандарт SAE Л85Э стал результатом объединенных усилий «Большой тройки» (Ford, GM and Chrysler). Данный стандарт имеет две основных версии:

1. VPW (Variable Pulse Width – переменная ширина импульса) со скоростью передачи 10.4 кбит/с- используется единственный

перевод шины данных.

2. PWVt (Pulse Width Modulation т инротно-импульсная модуляция) со скоростью передачи 41,6 кбит/с- используется двухпроводная дифференциальная шина.

Движущей силой дли разработки стандарт» JJ850 стаю американское законодательство по регулированию выбросов (CARB), потому что некоторые положения американского законодательства требовали реализации диагностических инструментов для систем, связанных с контролем состава

выхлопных газов. O BD -И определяет, что сохраненные

коды ошибки должны быть доступны через диагностический разъем при использовании стандартного протокола. OBD-II определяет американский стандарт Л 850 и европейский стандарт ISO 9141-2.

Мультиплексирование класс С:

♦ высокая скорость (от 125 кбит/с до 1 Мбит/с и более) для управления в реальном масштабе времени (распределение подачи мощности, управление динамикой транспортного средства, контроль рулевой колонки и т.д.).

Таблица 4.9 Стандарт ISO11898 (CAN высокая скорость)

Сигнал	Пассивное состояние, В	Активное состояние, В
Минимум	Номинал	Максимум	Минимум	Номинал	Максимум
CAN-высокий уровень	2.0	2.5	3.0	2.75	3.5	4.5
CAN-низкий уровень	2.0	2.5	3.0	0.5	1.5	2.25
CAN-высокий уровень	1.6	1.75	1.9	3.85	4.0	5.0
CAN-низкий уровень	3.1	3.25	3.4		1.0	1.15

Таблица 4.10 Стандарт ISO11519 (CAN низкая скорость)

Сигнал	Пассивное состояние, В	Активное состояние, В
Минимум	Номинал	Максимум	Минимум	Номинал	Максимум
CAN-высокий уровень	1.6	1.75	1.9	3.85	4.0	5.0
CAN-низкий уровень	3.1	3.95	3.4		1.0	1.15

Таблица 4.11. Длина кабеля CAN-шин

Длина шины, м	Максимальная скорость передачи, кКбит/с

Основным протоколом класса С является стандарт CAN 2.0. Этот протокол может работать со скоростями до 1Мбит/с, и был разработан фирмой Robert Bosch GmbH в начале восьмидесятых годов прошлого века. Раннее внедренная версия САМ 1.2 (теперь известная как CAN 2.0 А) учитывала только II-разрядный идентификатор сообщения, ограничивая таким образом количество различных сообщений числом 2032. Последняя версия, CAN 2.0 В. поддерживает оба стандарта: II-разрядный и расширенный 29-раарядный идентификатор. Это новшество позволяет создавать миллионы различных сообщений.

Высокоскоростная сеть стандарта CAN (класс

С) может рассматриваться как движение со скоростью

100 км/ч, тогда как с протоколом класса В это было бы только 2 км/ч. Время прохождения сигнала, называемое временем задержки, является критичным для .сметем реального времени и управления безопасностью, для которых любые задержки могут оказаться опасными.

CAN-спецификации компании Bosch не описывает спецификаций физического уровня. Это имело следствием появление двух основных принципов проектирования физического уровня. Оба вида осуществляют связь, используя дифференциальное напряжение на парс проводов, и обычно

классифицируются на физические уровни с высокой и низкой скоростью. Архитектура уровня низкой скорости может модифицироваться в метод работы с однопроводной связью (относительно земли), когда один из пары проводов имеет неисправность из-за короткого замыкания или обрыва.

Вследствие физической природы схемной части, требуемой для выполнения этой функции, такая архитектура для скорости шины выше чем 125 кбит/с оказывается очень дорогой. Вот почему 125 кбит/с — граница между быстрым и медленным стандартами CAN.

Два провода работают в дифференциальном режиме. другими словами, они несут взаимно инвертированные напряжения (чтобы уменьшить влияние электромагнитных помех). Уровни напряжений зависят от того, какой из стандартов используется. Напряжение на двух проводах, именуемое как высокое -CAN и низкое -CAN, представлено в табл. 4.9 и табл. 4.10 соответственно.

Напряжения на CAN-шине в нерабочем состоянии находился на пониженном уровне, чтобы уменьшить мощность, отводимую с узлов (см. табл. 4.9).

Максимальная длина шин дли CAN-сети зависит от используемой скорости передачи битов, потому что фронт волны сигнала бита должен успеть дойти до самого удаленного узла и вернуться назад прежде, чем бит будет выбран. В слегающей таблице приведены шины различной длины и связанные с этим максимальные скорости передачи данных. Это не проблема для легконого автомобиля, но могла бы ей стать на большом грузовике (табл. 4.11).

Согласно стандарту ISO ! 1898 импеданс кабеля должен быть 120 ± 12 Ом, Это может быть экранированная или неэкранированная витая пара. Продолжаются работы и по однопроводному стандарту (SAE J241 Г).

Выгода от внедрения внутренней сети автомобили

могут быть подытожены следующим образом:

♦ для выполнения каждой функции требуется меньшее количество проводов. Это уменьшает размер и стоимость соединительного

жгу а, а также его вес. Надежность, доступность в обслуживании и проблемы компоновки улучшаются;

♦ объединенные данные датчиков (вроде скорости транспортного средства, температуры двигателя и температуры воздуха) могут быть распределены между всеми Это устраняет потребность в избыточных датчиках;

♦ набор функций может быть расширен через изменение программного обеспечения, в отличие от существующих систем, которые требуют дополнительного модуля или контактов

разъема для каждой добавленной функции;

♦ благодаря сети можно помучить новые свойства автомобиле, сохраняя, например, информацию о предпочтении в манере езды,

о положении сидений, об усилии гидроусилителя руля, о положении зеркал и настройках радиоприемника.

Поскольку потенциальные возможности сетевого проектирования еще не скоро распространятся на автомобили относительно малой стоимости, изготовители в настоящее время могут предложить весь спектр функций только на автомобилях

высокого класса. Вероятно также., что функции класса А (очень низкой скорости) переместятся на стандартные сети, такие как Л 850 и CAN. На этом пути они окажутся полезными при наличии распределения данных и стандартизации.

Вопросы для самопроверки

Вопросы

Ответьте на следующие вопросы для проверки своих

знаний:

1. Составьте список 10-ти желательных свойств кабельного вывела/разъема.

•2. Объясните, почему ЭМС такая важная проблема для конструкторов электронных систем автомобиля.

3. Ответьте, почему удобна возможность рассматривать системы транспортного средства как «черные ящики», состоящие из входов,

функций управления и выколов.

4. Вычислите идеальный размер медного кабеля, требуемого для схемы топливного насоса. Насос потребляет 8 А от батареи 12 В.

Максимальное допустимое снижение напряжения ? 0,5 Л.

5. Объясняю , что означает «контактов сопротивление» выключали.

6. Обоснуйте, почему плавкий предохранитель имеет непрерывную и пиковую оценку номинала.

7. Опишите работу транспортного средства, использующего CAN -систему.

8. Объясните термин «проверка ошибок» а отношении мультиплексной системы кабельной сети.

9. Назовите четыре типа электрических схем и опишите два преимущества и два недостатка для каждого типа.

10. Опишите, как цветной код или числовой код систем электропроводки может помочь технику в диагностике электрических ошибок.

Задание

Подготовьте два листа бумаги, на первом напишите выгоды от использования стандартных кабельных жгутов и связанных с ними методов, а на втором изложите преимущество от использования мультиплексной системы кабельной сети. После заполнения

двух листов сделайте вывод, какой из технических приемов является предпочтительным для использования в будущем.

Убедитесь, что способны обосновать ваш вывод соответствующими аргументами!

Вопросы с несколькими вариантами ответов

Выход системы с замкнутым контуром имеет:

1. Нулевое воздействие на вход системы.

2. Непосредственное воздействие на вход системы

3. Входные характеристики.

4. Тенденции выхода.

Кабель, описанный как 14/0.3 будет выдерживать ток до:

1. 3,75 А.

2. 5,75 А.

3. 8,75 А.

4. 11,75 А.

Типичный цист провода, который является кабелем питания, согласно европейскому коду:

1. Красный.

2. Коричневый.

3. Черный.

4. Белый.

Обсуждая величину сопротивления, оказываемого проводником» техник А говори!, что большая длина проводника имеет меньшее сопротивление. Техник Б говорит, что чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем большее с о противление

он имеет.

К то прав?

1. Только А .

2. Только Б.

3. И А , и Б.

4. Ни А , ни Б.

Реле можно рассматривать как:

1. Удаленный управляемый выключатель.

2. Магнитный резистор.

3. Антимагнитный конденсатор.

4. Нагревательное устройство.

Запирающееся устройство может использоваться на электрическом соединителе, чтобы:

1. Увеличить сопротивление.

2. Уменьшить сопротивление.

3. Улучшить безопасность.

4. Воспрепятствовать любопытству.

Техник А говорит, что выбор размера кабеля зависит от напряжения, которое кабель должен будет передавать. Техник Б говорит, по эмпирическому правилу одна жила медного провода диаметром 0,3 мм будет благополучно проводить 0,5 А.

К то прав?

1. Только А .

2. Только Б.

3. И А , и Б.

4. Н и А , ни Б.

Грязь на электрическом соединении, вероятно, станет причиной:

1. Высокого сопротивления.

2. Низкого сопротивления.

3. Короткого замыкания.

4. Разомкнутой цепи.

Мультиплексная система кабельной разводки будет, вероятно, использовать:

1. Три главных провода.