1、车载网络技术,第四章 媒体导向系统传输网络MOST 汽车系 曹晓琳,4.1 MOST概述 4.2 MOST网络结构和通信协议 4.3 MOST应用实例,4.3 MOST应用实例,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,实例一 MOST网络主控制器的设计实现,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,一、 MOST主控制器结构和网络搭建,MOST标准配置节点,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,一、 MOST主控制器结构和网络搭建,二、芯片选择 1、MOST 网络接口控制器的选择,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计
2、实现,2、微控制器的选择 对主控制器进行设计时，微控制单元的选择是相当灵活的。目前，ARM、AVR、51处理器在嵌入式领域中应用较为广泛。 当MOST节点需要进行复杂的图像处理时，必须选择运算能力较强的32位ARM处理器；而当MOST主控制器主要负责处理控制数据时，8位处理器即可满足其运算需求。,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,在8位处理器当中，51的电路简单、易于编程。但是一旦数据量增加、软件结构复杂时，该芯片运算速度与执行效率过低的缺点就暴露无遗。 由于整个网络服务与上层应用程序全部集中在微控制单元中执行，软件的结构与数据的流向相对复杂，因此选择运算能力适中的A
3、VR处理器较为合适。 在AVR处理器当中，Atmega128的运算速度快、功耗低、程序存储器与数据存储器都比较大。本系统选择了Atmega128作为微控制单元。,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,三、 MOST主控制器的功能设计 MOST网络中，主控制器侧重于处理控制数据、对整个网络进行管理。在功能上，大体上可以分为三个部分： （1）在系统运行的过程中，主控制器需要完成初始化，检查网络接口控制器与微控制单元之间的连接状况，并使整个网络保持连通。 （2）由于网络接口控制器与微控制单元之间使用I2C方式进行通信，因此，主控制器内部必须实现一个底层的驱动，使两者能够进行I2
4、C通信。 （3）主控制器需要实现一个消息的处理机制，使其能够通过MOST网络收发消息，从而对其它节点进行控制，使网络实现相关的功能。,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,四、 MOST接口控制器的硬件设计 1、光电转换模块设计,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,2、 I2C通信模块设计,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,3、 电源模块设计,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,4、 时钟模块设计,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,五、微控制器的硬件设计 1、存储器扩展设计
5、,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,2、 串行通信模块设计,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,3、 在线烧录模块设计,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,4、 电平转换模块设计,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,六、 MOST主控制器的软件设计 根据服务对象的不同，将网络服务模块分成底层网络服务与高层网络服务两部分进行设计。底层网络服务主要面向网络接口控制器，为底层消息的传输提供服务；而高层网络服务位于底层网络服务之上，主要面向上层应用，为上层应用提供网络服务的API函数。这样就使上层应用在收
6、发消息时，不必了解底层的传输机制，只需要调用相关网络服务的API函数即可。 本文将主控制器的软件程序分为网络通信初始化、I2C驱动、底层网络服务、高层网络服务四个部分进行设计。,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,1、网络通信初始化 （1）对Amega128进行初始化； （2）对OS81050进行初始化； （3）对网络服务进行初始化。,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,2、底层网络服务程序设计,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,3、高层网络服务程序设计,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,七、系
7、统调试,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,43 MOST应用实例 - MOST网络主控制器的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,实例二 车载MOST/CAN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,
8、一、问题的提出 车载网关的研发受到了汽车厂商的关注。目前常见的车载网关有 CAN/LIN 网关、多路 CAN 网关，IPV6_CAN 网关等。 2001 年，MOST Cooperation 提出了车载 MOST/CAN 网关在应用层的理论模型。欧洲一些汽车厂商对于 MOST/CAN 网关的研发已初具规模，MOST/CAN 网关的各项性能已经通过试验测试。国内的研发机构也建立了相应的车载 MOST/CAN 网关的理论模型，但网关还处于试验阶段，离实际应用还有一定距离。,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,二、车载 MOST/CAN 网关功能需求分析 网关工作主要包括
9、两个过程： 一、通过车上的人机交互界面，操作者向 MOST 人机交互节点发送控制命令； 二、车载 CAN 网络的节点发送或反馈车体状态信息,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,网关需要实现的功能具体可分为以下几个方面： 1. 网关作为MOST网络中的节点可以接收MOST网络中的数据帧并与MOST网络中其他节点进行通信。 2. 网关作为CAN网络中的节点可以接收CAN网络中的报文数据并与CAN网络中其他节点进行通信。 3. 网关解析从MOST网络接收到的数据，提取控制命令并封装成CAN网络识别的报文数据格式发送至CAN网络中目的节点；解析从CAN网络接收到的报文数据，
10、提取相关节点执行数据并封装成MOST网络识别的数据帧格式发送至 MOST网络目的节点。 4. 网关工作异常时，能够及时输出错误信息，并进行错误处理。,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,三、车载 MOST/CAN 网关的硬件结构,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,四、车载 MOST/C
11、AN 网关的软件结构,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,五、协议转换 通过网关的总体设计可知，两种网络的通信协议转换是在网关应用层完成的，应用层除了解析两种网络数据外，还需要给数据匹配目的节点地址等路径信息。因此，需要在应用层构建一个路由表用来保存各种传输路径的相关数据，表中的每一个路由都提供了从源网络到目的网络的一条路径，并进行数据包的转发。路由表是实现MOST/CAN 网关高效通信的基础。,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/C
12、AN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,六、车载 MOST/CAN 网关的硬件设计 1、核心芯片选择 MOST 网络控制器 OS81050 微控制器 ATmega128 外部数据存储器及锁存器 CAN 总线控制器 MCP2515 CAN 总线收发器 TLE6250GV33 2、MOST 网络通信模块设计 3、CAN 网络通信模块设计 4、网关主控模块设计,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,七、车载 MOST/CAN 网关的软件设计 1、主程序设计 2、MOST 网络模块软件设计 3、CAN 网络模块软件设计 4、数据转换
13、程序设计,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,八、系统测试,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,43 MOST应用实例 - 车载MOST/CAN网关的设计实现,测试结论 通过对车载MOST/CAN网关的多次测试，可以得到如下结论： 1.网关作为MOST网络的一个节点，实现了与MOST网络中其它节点的数据传输。 2.网关作为CAN网络的一个节点，实现了
14、与CAN网络中其它节点的数据传输。 3.网关系统实现了两种网络的数据交互，在数据转换过程中保持了数据的完整。 4.网关设计的各项功能都达到了预期目标。 5.通过测试，也发现网关系统的相关性能仍需进一步加强。主要包括减少MOST与CAN网络的内部延时；提高系统在超载时的可靠性及系统对主控单元的利用率。,43 MOST应用实例 - MPC5668EVB,43 MOST应用实例 - MPC5668EVB,复习： 4.3 MOST应用实例 实例一 MOST网络主控制器的设计实现 一、MOST主控制器结构和网络搭建 二、芯片选择 三、MOST主控制器的功能设计 四、MOST接口控制器的硬件设计 五、微控
15、制器的硬件设计 六、MOST主控制器的软件设计 七、系统调试 实例二 车载MOST/CAN网关的设计实现 一、问题的提出 二、车载 MOST/CAN 网关功能需求分析 三、车载 MOST/CAN 网关的硬件结构 四、车载 MOST/CAN 网关的软件结构 五、协议转换 六、车载 MOST/CAN 网关的硬件设计 七、车载 MOST/CAN 网关的软件设计 八、系统测试,43 MOST应用实例,复习： 4.3 MOST应用实例 实例一 MOST网络主控制器的设计实现 一、MOST主控制器结构和网络搭建 二、芯片选择 三、MOST主控制器的功能设计 四、MOST接口控制器的硬件设计 五、微控制器的硬件设计 六、MOST主控制器的软件设计 七、系统调试 实例二 车载MOST/CAN网关的设计实现 一、问题的提出 二、车载 MOST/CAN 网关功能需求分析 三、车载 MOST/CAN 网关的硬件结构 四、车载 MOST/CAN 网关的软件结构 五、协议转换 六、车载 MOST/CAN 网关的硬件设计 七、车载 MOST/CAN 网关的软件设计 八、系统测试,43 MOST应用实例,
