CAN是Controller Area Network的縮寫,是國際標準化的串行通信協議,它是由博世公司開發的面向汽車的通信協議,經過ISO11519和ISO11898的標準化,它已成為業內通用的汽車網絡數據傳輸協議。
ISO11519 是通信速度為 125kbps 以下的 CAN 低速通信標準,追加新約ISO 11519-2后傳輸速度最高 125kbps,總線最大長度1Km/40kbps。ISO11898 是通信速度為 125kbps-1Mbps 的 CAN 高速通信標準,通信速度最高1Mbps,總線最大長度為40m/1Mbps。
低速CAN通常用于燈光類、電動窗、門鎖、電動椅、遙控門鎖、電子儀表、駕駛信息、自動空調、故障診斷等信息,高速can則用于發動機控制、 變速器控制、 剎車控制、 懸掛控制、 ABS等功能。
CAN設立之初,是為了方便車內ECU之間通訊,但隨著車內ECU的增多,以及汽車的智能化發展,車內數據的通訊需求,在日益增大,而原有的CAN已經越來越難滿足要求。
在美國SAE的標準中,將汽車網絡數據傳輸劃分為A、B、C、D四個等級,其中C類是面向高速、實施閉環控制的多路傳輸,速度最高可達1Mbps,用與車身電子的舒適性模塊和顯示儀表等設備中。
上述的can協議中,歐洲汽車廠商大多使用“高速CAN”作為C類總線,實際上就是ISO11898-1中位速率高于125kb/s的那部分標準。?美國則在卡車及其拖車、客車、建筑機械和農業設備中大量使用專用的通訊協議SAE?J1939。SAE?J1939是一種基于高速CAN的比較成熟的車用高層協議,其位速率為250kb/s。?
D類總線劃分為低速、高速和無線三大范疇,SAE中的IDB-C(Intelligent?Transportation?System?Data?Bus-CAN:基于CAN的智能交通系統數據總線)、IDB-M(IDB-Multimedia:智能交通系統多媒體數據總線)和IDB-Wireless(基于無線通訊方式的智能交通系統數據總線)。
為了滿足車內高速數據傳輸的需求,相繼產生了新的高速數據傳輸協議,如D2B Optical、MOST、IEEE1394、Byte-flight、 FlexRay、TTP、Ethernet、LVDS、MIPI CSI-2等。
D2B是針對多媒體數據通信的一種協議,由英國C&CElectronics公司推動,使用Smart Wire非屏蔽雙絞線對或單光纖。奔馳和捷豹等廠商使用了這種協議。D2B的傳輸速度為5.6Mbit/s。
MOST(Media?Oriented?Systems?Transport)媒體導向系統傳輸網絡協議,是由德國Oasis Silicon System公司開發,得到了BMW、奔馳、哈曼等公司的支持。
MOST是實線傳輸,而且是光纖線路傳輸,而且可以是塑料光纖(比較省成本),使用光纖可以讓信息傳量加大,未來的傳輸提升潛力也較高,同時也較能堅穩傳輸(因為沒有接地回路,也不受電磁干擾)。
在物理層上,傳輸介質本身是有塑料保護套、內芯為?1?mm?的?PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)光纖,OEM?供應商可以將一束光纖像電線一樣捆成光纜。光纖傳輸采用?650?nm(紅色)的?LED?發射器(650?nm?是?PMMA?光譜響應中的低損耗“窗口”)。數據以?50?Mbaud、雙相編碼的方式發送,最高數據速率為?24.8?Mbps。
byteflight協議由BMW聯合Motorola,Elmos及Infineon公司聯合開發,主要用于機動車輛中的安全臨界應用。該系統應用在BMW 7系列汽車中,主要用于安全氣囊系統中時間臨界(time-critical)數據的傳輸。
另外,還可用于傳輸車身及底盤電子系統的相關數據。byteflight的傳輸速率為10Mbps,采用塑料光纖作為傳輸介質。
FlexRay總線是由寶馬、飛利浦、飛思卡爾和博世等公司共同制定的一種新型通信標準,專為車內聯網而設計,采用基于時間觸發機制,具有高帶寬、容錯性能好等特點,在實時性、可靠性和靈活性方面具有一定的優勢。
FlexRay具有高速、可靠及安全的特點. FlexRay在物理上通過兩條分開的總線通信,每一條的數據速率是10MBit/s。
FlexRay支持先進的汽車高速控制應用的未來要求,通信協議由"TDMA"和"事件"兩部分構成。"TDMA"在啟動時根據所有后續參與的節點定義,是唯一的傳輸通道標識符。
"事件"部分的節點采用Bytefligh協議。可以說FlexRay 是從Byteflight 之上發展起來的。FlexRay 即保證了系統對于安全性的要求,設計了很高的通信帶寬水平和容錯能力,又盡量保持靈活性,降低節點成本。
系統高度可擴展,從單通道總線到雙通道多星型拓撲結構。甚至允許在一個系統中同時有單通道和雙通道的節點。
TTP (Time-triggered protocol)原先應用于航空產品,安全性設計非常嚴格,基于嚴格的TDMA時序安排,具有非常可靠和容錯的特性。系統中包含的每一個節點都和其他節點由兩個重復的通道連接。這些節點可以被復制,并分組成為容錯單元(FTUs)來彌補通信錯誤。
由于重復信息同時在兩個不同的通道上發送,所以傳輸信息的時間和量值都被復制。該協議的節點成本比其他協議的成本更高。 其中 TTP/C 屬于C類協議,用于實時控制。
IDB-1394為采用IEEE1394技術的智能傳輸系統數據總線,其傳輸速度高達400Mbps的數字網絡,適用于傳輸高質量視訊、多聲道音訊以及信息娛樂應用中的高速數據。
由于過去IEEE 1394傳輸標準在日本的消費性電子業界受到很大的重視,所以IDB-1394芯片亦由日本的廠商搶先推出,未來在所有汽車電子系統的發展中,車用娛樂也將會是最早開發及應用的一塊。
Ethernet是以太網,原本以太網只見于PC、網絡設備等,近幾年它的身影也出現在汽車端。目前在汽車上最先進的車載以太網技術是使用低廉的非屏蔽雙絞線,100MBits/s速率傳輸影音數據。這一技術稱為BroadR-Reach技術,并被OPEN Alliance SIG聯盟[1]標準化。
該聯盟的下一目標是推廣以太網作為車載網絡,到2015年應用到汽車的娛樂和輔助駕駛系統。部分OEM廠商預測,最早2018年以太網將成為關鍵汽車技術。
隨著自動駕駛的發展,車載以太網現有的傳輸速率顯然不能滿足日益增長的要求,而以太網技術本身經歷了標準以太網(10Mbps)、快速以太網(100Mbps)和千兆以太網(Gigabit Ethernet)的發展,因此業內對以太網在汽車上的應用持樂觀態度。
LVDS(Low Voltage Differential Signaling)是一種低擺幅的差分信號技術,它使得信號能在差分PCB 線對或平衡電纜上以幾百Mbps的速率傳輸,其低壓幅和低電流驅動輸出實現了低噪聲和低功耗。
IEEE 在兩個標準中對LVDS 信號進行了定義。ANSI/TIA/E IA -644 中,推薦最大速率為655Mbps ,理論極限速率為1.923Gbps。
MIPI(Mobile Indstry Processor Interface)移動行業處理器接口,成立于2003年,組織涵蓋眾多業內知名芯片廠商,包括ARM、飛思卡爾、英特爾等。
MIPI CSI-2是移動行業中使用最廣泛的相機接口。它因其易用性和支持廣泛的高性能應用程序而得到廣泛采用,包括1080p,4K,8K及以上視頻以及高分辨率攝影,應用范圍包括信息娛樂,安全或基于手勢的控制的汽車智能車應用。
MIPI CSI(MIPI Camera Serial Interface)是MIPI中的攝像頭協議組,另外還有基帶、應用處理器、顯示接口的工作組。
最新版本MIPI CSI-2 v2.1可以在MIPI聯盟的兩個物理層中實現:MIPI C-PHY SM v1.2和MIPI D-PHY SM v2.1。它向后兼容所有以前的MIPI CSI-2規范。
性能是通道可擴展的,例如,使用三通道(九線)MIPI C-PHY v1.2接口提供高達24 Gbps,或使用四通道(十線)MIPI D-PHY提供18 Gbps MIPI CSI-2 v2.1下的v2.1接口。
在汽車智能化過程中,越來越多的高清攝像頭進入了汽車零部件的采購范疇,傳統720P的攝像頭數據量龐大,除了在環視中使用,結合深度學習的圖像識別應用,也愈發廣泛。
對數據的精度、延時性要求都在增加,如何保證多路攝像頭的數據高效、穩定的傳輸到處理器當中,成了眾多自動駕駛公司需要解決的難題。MIPI CSI傳輸協議高效的傳輸速率,成了很多自動駕駛公司的一個選項。
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原文標題:誰能滿足自動駕駛Gb/s級數據傳輸?| GGAI技術研討
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