1、第6章 LIN总线和MOST总线 第6章 LIN总线和MOST总线6.1 LIN总线总线6.2 MOST总线总线第6章 LIN总线和MOST总线 由于使用的电子部件越来越多，各个控制单元之间的数据传递就要求采用新的传送通道，但是CAN数据总线系统已不能满足数据传输性能的多样化要求，因此一些新型的网络传输系统，如LIN、MOST、BluetoothTM等数据总线传输系统便应运而生。例如奥迪A8轿车的车载网络系统就包含了以上多种总线传输系统，其车载网络拓扑图如图6-1所示。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-1 奥迪A8轿车的车载网络拓扑图 第6章 LIN总线和MOST总线 6.1 LIN总线
2、总线6.1.1 概述概述LIN是Local Interconnect Network的缩写。Local Interconnect(局域互联)表示所有的控制单元都装在一个有限的空间内(如车顶)，所以它也被称为“局域子系统”。如图6-2所示为奥迪A8中带有LIN总线单元的舒适系统。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-2 奥迪A8中带有LIN总线单元的舒适系统第6章 LIN总线和MOST总线 A级网络目前首选的标准是LIN总线。LIN总线是用于汽车分布式电控系统的一种新型低成本串行通信系统。主从结构的单线12 V的总线通信系统，主要用于智能传感器和执行器的串行通信。LIN的标准简化了现有的基于多
3、路的解决方案，同时降低了汽车电子装置的开发、生产和服务费用。它的媒体访问采用的是单主/多从的机制，不需要进行仲裁，在从节点中不需要晶体振荡器而能进行自同步，极大地减少了硬件平台的成本。LIN 的目标是为现有汽车网络(例如CAN 总线)提供辅助功能，因此LIN总线是一种辅助的总线网络。在不需要CAN 总线的带宽和多功能的场合，比如智能传感器和制动装置之间的通信，使用LIN总线可大大节省成本。LIN的主要特性如下：第6章 LIN总线和MOST总线(1)低成本，因为几乎所有基于通用UART接口的微控制器都具备LIN所必需的硬件；(2)只需要一根数据传输线；(3)传输速率最高可达20 Kb/s；(4)
4、单主控器/多从设备模式无需仲裁机制，通过单主/多从的原则即可保证系统安全；(5)从节点不需晶振或陶瓷震荡器就能实现自同步，节省了从设备的硬件成本；(6)保证信号传输的延迟时间；(7)不需要改变LIN从节点的硬件和软件，就可以在网络上增加节点；(8)通常一个LIN网络上的节点数目小于12个，共有64个标志符。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-3 奥迪A6 05空调系统的LIN子系统实物图 第6章 LIN总线和MOST总线 6.1.2 LIN总线的组成和工作原理总线的组成和工作原理1LIN主控制单元主控制单元LIN主控制单元连接在CAN数据总线上，如图6-3所示。它执行LIN的主功能，其主要
5、作用如下：(1)该控制单元用于监控数据传递和数据传递的速率，并发送信息标题。(2)该控制单元的软件内设定了一个周期，这个周期用于决定何时将哪些信息发送到LIN数据总线上多少次。(3)该控制单元在LIN数据总线与CAN总线之间起“翻译”作用，它是LIN总线系统中唯一与CAN数据总线相连的控制单元。(4)通过LIN主控制单元可进行LIN系统自诊断。第6章 LIN总线和MOST总线 2LIN从控制单元从控制单元在LIN数据总线系统内，单个的控制单元、传感器及执行元件都可看作LIN从控制单元。传感器内集成有一个电子装置，该装置用于对测量值进行分析。数值是作为数字信号通过LIN总线传递的。有些传感器和执
6、行元件只使用LIN主控制单元插口上的一个针脚。LIN执行元件都是智能型的电子部件或机电部件，这些部件通过LIN主控制单元的LIN数字信号接收任务。LIN主控制单元通过集成的传感器来获知执行元件的实际状态，然后进行规定状态和实际状态的对比。LIN从控制单元的特点如下：第6章 LIN总线和MOST总线(1)接收、传递或忽略与从主系统接收到的信息标题相关的数据；(2)可以通过一个“叫醒”信号叫醒主系统；(3)检查所接收数据的总量；(4)对所发送的数据的检查总量进行计算；(5)同主系统的同步字节保持一致；(6)只能按照主系统的要求同其他子系统进行数据交换。第6章 LIN总线和MOST总线 3数据传递过
7、程数据传递过程一个LIN子系统总是在主系统发送相应的信息标题要求它发送时才向LIN数据总线系统发送数据。其所发送的数据可供每个LIN数据总线参与单元接收。工作流程如图6-4所示，LIN-信息1表示主系统要求子系统1提供数据；LIN-信息2表示主系统要求子系统2提供数据；LIN-信息3表示主系统为子系统发送数据，比如向子系统2发送。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-4 LIN总线的数据传递流程 第6章 LIN总线和MOST总线 图6-5 奥迪A6 05空调系统的LIN子系统框图 第6章 LIN总线和MOST总线 例如，如图6-5所示的奥迪A6 05空调系统的LIN子系统，其LIN总线数据传
8、递过程如下。(1)带有子反馈的空调装置的LIN信息的传递流程如图6-6所示，具体说明如下：空调装置在LIN总线系统上发送标题查询制冷剂温度；传感器G395读取标题并进行转换，然后将当时的制冷剂温度值放到LIN总线系统上；制冷剂温度被空调装置识别。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-6 带有子反馈的空调装置的LIN信息的传递流程 第6章 LIN总线和MOST总线(2)带有主反馈的空调装置的LIN信息的传递流程如图6-7所示，具体说明如下：空调装置在LIN总线系统上发送标题调节鼓风机的等级；所发送的标题用于新鲜空气鼓风机等级的调节；空调装置发送所希望的鼓风机等级；新鲜空气鼓风机读取信息，相应地
9、控制鼓风机。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-7 带有主反馈的空调装置的LIN信息的传递流程 第6章 LIN总线和MOST总线 4.信号信号(1)信号电平可分为如下两种：隐性电平。如果无信息发送到LIN数据总线上，或者发送到LIN数据总线上的是一个隐性信号，那么数据总线导线上的电压就是蓄电池电压。显性电平。为了将显性信号传到LIN数据总线上，发送控制单元内的收发报机将数据总线导线接地，如图6-8所示。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-8 LIN总线上的信号电平 第6章 LIN总线和MOST总线(2)信号传递安全性。在进行隐性电平和显性电平的收发时，需通过预先设定的公差值来保证数据传
10、输的稳定性，即发送信号电压必须满足隐性电平大于电源电压的80%、显性电平小于电源电压的20%的条件，如图6-9左侧所示。为了在有干扰辐射的情况下仍能收到有效的信号，允许接收的电压值范围要宽一些，即隐性电平大于电源电压的60%，显性电平小于电源电压的40%，如图6-9右侧所示。通过这种方式可确保LIN总线上信号传递的安全性。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-9 LIN总线上信号传递的电压范围要求 第6章 LIN总线和MOST总线 5.信息格式信息格式(1)信息标题的格式如图6-10所示，具体内容如下：同步暂停区。同步暂停区的长度至少为13位(二进制的)，以显电平发送。这13位的长度是固定的
11、，这样才能准确地通知所有的LIN子控制单元有关信息的起始点的情况。其他信息是以最长为位(二进制的)的显电平来一个接一个传递的。同步暂停中的信息会连同主波形(Low-Signal低信号)一起被发送并且明确地表示这是一个信息的开始。同步限制区。同步限制区中的信息会连同从属波形一起被发送(High-Signal高信号)并且表明这是同步暂停的结束。同步限制区至少为1位，且为隐性。第6章 LIN总线和MOST总线 同步区。同步区由0101010101这个二进制位序构成，所有的LIN子控制单元通过这个二进制位序来与LIN主控制单元进行匹配(同步)。所有控制单元的同步对于保证正确的数据交换是非常必要的。如果
12、失去了同步性，那么接收到的信息中的某一数位值就可能会发生错误，该错误会导致数据传递错误。确认区。确认区的长度为8位，前6位是回应信息识别码和信息长度，后两位是校验位。回应数据区的个数在08之间，用于检查数据传递是否有错误。当出现识别码传递错误时，校验可防止与错误的信息适配。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-10 信息标题的格式 第6章 LIN总线和MOST总线(2)信息内容的格式如图6-11所示。在信息内容中，确认领域中确定的数据领域个数会被传输。每个数据领域都以一个主导初始符开始，紧跟着要传输的数据字节，并以一个从属终止符结束。每个数据领域的长度为10个位。检查总量用于识别传输的错误。
13、第6章 LIN总线和MOST总线 图6-11 信息内容的格式 第6章 LIN总线和MOST总线 6LIN总线系统的物理结构总线系统的物理结构LIN总线系统的物理结构如图6-12所示，其中的4个信号收发两用机中的任何一个都可以接通所属的晶体管，由此将LIN总线电线与负极连接。在这种情况下，会由一个发送器传输一个主导位。如果晶体管都不导通，则LIN总线电路上均为高电压。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-12 LIN总线系统的物理结构 第6章 LIN总线和MOST总线 6.1.3 LIN总线在汽车上的应用总线在汽车上的应用1LIN在汽车上的应用范围在汽车上的应用范围典型的LIN总线应用是汽车中
14、的联合装配单元，如门、方向盘、座椅、空调照明灯、湿度传感器、交流发电机等。对于这些成本比较敏感的单元，LIN广泛地使用了一些机械元件，如智能传感器制动器或光敏器件。这些元件可以很容易地连接到汽车网络中，且它们的维护很方便。在LIN总线的系统中通常将模拟信号量用数字信号量所替换，这将使总线性能优化。以下汽车电子控制系统若使用LIN来实现将会得到非常完美的效果。第6章 LIN总线和MOST总线(1)车顶：湿度传感器、光敏传感器、信号灯控制、汽车顶篷等。(2)车门：车窗玻璃、中控锁、车窗玻璃开关、吊窗提手等。(3)车头：传感器、小电机、方向盘、方向控制开关、挡风玻璃上的擦拭装置、方向灯、无线电、空调
15、、座椅、座椅控制电机、转速传感器等。第6章 LIN总线和MOST总线 2.LIN总线控制实例如图6-13所示，雨刮器操纵信号的控制流程如下：(1)驾驶员将雨刮器杆放到雨刮器间歇位置；(2)转向柱电子设备J257读取雨刮器杆的实际位置；(3)J257通过舒适性CAN向车载控制单元发送位置信息；(4)车载控制单元J517通过LIN向雨刮器J400发出指令，从而运行间歇位置模式。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-13 雨刮器操控电路 第6章 LIN总线和MOST总线 6.1.4 故障实例故障实例1.控制单元内部短路导致控制单元内部短路导致LIN总线不能通信总线不能通信1)故障现象一辆2010款
16、奥迪Q5车，搭载2.0TSI发动机(CDN)，行驶里程为5006 km，前刮水器失灵，天窗打不开，车顶卷帘也不能开启。第6章 LIN总线和MOST总线 2)故障诊断接通前风窗玻璃刮水器开关间歇挡，发现刮片始终快速工作，调节刮水器开关无效；然后连接VAS5052A，显示前风窗玻璃后视镜底座上的雨量和光照识别传感器(G397)有故障。更换G397后前刮水器工作恢复正常，但天窗和车顶卷帘还是打不开。再次连接VAS5052A，进入舒适系统控制单元(J393)，显示“本地数据总线3通信故障”。根据图6-14所示，可知本地数据总线3是J245(天窗控制单元)、J394(车顶卷帘控制单元)、E284(车库门
17、操作开关)、G578(防盗装置传感器)、G355(湿度传感器)等控制单元通往J393的LIN数据总线。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-14 网络拓扑图 第6章 LIN总线和MOST总线 读取数据流发现LIN数据总线电平及其含义如下：位0“空”；位1“天窗总线电平错”；位2“警报喇叭总线电平错”；位3“本地总线4电平错”。从数据流分析可知，这路LIN数据总线的故障有两种可能：一是这路LIN数据总线上的某控制单元或传感器有故障，导致LIN数据总线无法通信；二是这路LIN数据总线本身有问题，但要报故障的LIN数据总线对搭铁或对正极短路/断路。第6章 LIN总线和MOST总线 J393与从控单
18、元(如J245、J394、G578、G355、E284等)相连。作为CAN数据总线与LIN数据总线间的网关，J393根据协议通过总线进行控制，控制何时通过总线发送何种信息并负责处理所有发生的故障。LIN数据总线连接了多个从控单元，当主控单元发送了正确ID时，从控单元会接收。当某一从控单元出现故障时，LIN数据总线上的其他从控单元会被关闭。第6章 LIN总线和MOST总线 虽然现在的故障是从J393里读取的，数据流也显示天窗总线电平错，但不能就认为J245或J393一定有问题。G397既然已损坏，应分析其损坏的原因。G397是通过另一路LIN数据总线将信号输送到车载电网控制单元(J519)并由J
19、519控制刮水器动作的。询问驾驶人得知，上述故障是在汽车装潢店为前风窗玻璃贴太阳膜后出现的，而G397与G355是装在前风窗玻璃后视镜底座上的。拆下后视镜底座，将G355拆下打开，发现G355有进水痕迹，且其电路板上存在氧化物。第6章 LIN总线和MOST总线 G355是湿度传感器，用于测量空气湿度、传感器周围温度和前风窗玻璃温度。该车具有自动除霜功能，当车内温度较高而车外温度较低、风窗玻璃出现结雾时，J393会根据G355的信号判断结雾趋势，并适时启动除霜功能，以防风窗玻璃上结雾。由于G355进水而导致内部电路短路，使其无法与J393通信，J393将无法联络LIN数据总线上的所有从控单元，J
20、245和J394等从控单元被关闭，所以天窗和卷帘无法工作。第6章 LIN总线和MOST总线 3)故障排除因为G355传感器外围电路正常，供电和搭铁良好，LIN数据总线连接正常，且更换一只G355价格近千元，于是使用棉球粘上酒精，清洗电路板及外壳，然后晾干、装复试机，从而使得天窗和车顶卷帘启闭正常。第6章 LIN总线和MOST总线 2.线路短路造成线路短路造成LIN总线不通信总线不通信1)故障现象一辆2006年出厂的上海大众保罗(POLO)自动挡轿车，采用的是BCC发动机，累计行驶约8.1万km，出现右前、右后、左后电动车窗不能升降，但左前电动车窗能正常工作的现象。第6章 LIN总线和MOST总
21、线 2)故障诊断通过检查发现，操纵驾驶人侧车窗升降开关(E40)，驾驶人侧车窗能正常升降；操纵驾驶人侧电动窗主开关板上的右前车窗升降开关(E81)、右后车窗升降开关(E55)、左后车窗升降开关(E53)，车窗均不能升降；分别按下右前、右后、左后车门上的车窗升降开关也不能控制该侧车窗升降。第6章 LIN总线和MOST总线 连接VAS505lB，接通点火开关，点击引导性功能，查询舒适系统控制单元内的故障储存，没有发现故障代码；转到自诊断功能，进入舒适系统查看舒适系统控制单元内的编码是否正确。查看后发现编码为19，即正常。因为该车的车门控制单元采用的是LIN-BUS总线控制，其控制原理为：左前车门的
22、控制单元是LIN-BUS主控制单元，右前、右后、左后的车门控制单元是LIN-BUS从控制单元，当按动驾驶人侧主开关板上右前车窗升降开关(E81)时，开关信号会传送给驾驶人侧车门控制单元(J386)；J386将开关信号转换为数字信号，然后通过LIN-BUS总线传输到右前车门控制单元；右前车门控制单元接收到相应的信号后，执行右前电动车窗升降。两后门车窗的控制原理也是一样的。因为驾驶人侧车窗升降开关(E40)直接将开关信号输送给J386，J386接收到开关信号后立即执行左前车门的电动车窗升降，因此左前车门的电动车窗升降和LIN-BUS总线没有关系。第6章 LIN总线和MOST总线 通过查阅电路图，发
23、现4个车门控制单元的电源都是由S163熔丝供给的。S163熔丝在发动机室内蓄电池熔丝架上，该熔丝还给燃油泵继电器、X触点继电器、燃油泵预供电继电器、转向信号灯开关供电。发动机能正常起动，转向信号灯也能正常工作，因此可以判定熔丝S163正常；4个车门控制单元的搭铁点在换挡杆前的中央通道上，是共用的搭铁点，所以怀疑可能是线路内部断路造成这种现象。为了排除这种可能性，拆开右前门内饰板，拔下右前车门控制单元上的8针黑色导线侧连接器，测量其上端子2(与红/黄色导线相连)、端子1与棕色导线间的电压，结果约为蓄电池电压，说明供电正常。第6章 LIN总线和MOST总线 根据以上分析和测量结果，判断其他3个车门
24、电动车窗不能升降可能与LIN-BUS总线有直接的关系。接着检查LIN-BUS总线的通信是否存在断路现象。测J386与右前车门控制单元(J387)导线连接器间的LIN-BUS总线(白/紫色导线)是否导通，结果电阻为无穷大，表明该线路断路。查阅布线图得知J386与J387间的LIN-BUS总线(紫/白)中间有2个线束连接器，分别在左前、右前A柱中部。接下来分段测量该LIN-BUS总线。测量J386与左前A柱中部连接器间该导线的电阻为无穷大，因此把左前车门的线束抽出检查，发现LIN-BUS总线(紫/白)已经折断。第6章 LIN总线和MOST总线 3)故障排除修复折断的LIN-BUS总线。第6章 LI
25、N总线和MOST总线 6.2 MOST总线总线6.2.1 MOST总线简介总线简介在奥迪A8车上，还使用了光纤数据总线系统，这种数据总线系统被称为MOST总线(MOST是Media Oriented System Transport的缩写)。MOST是一种用于多媒体数据传送的网络系统。在奥迪车上，MOST技术用于信息系统的数据传递。信息系统能提供很多信息及娱乐多媒体服务，如图6-15所示。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-15 基于MOST总线的信息系统 第6章 LIN总线和MOST总线 1.多媒体传输的速率多媒体传输的速率这种光纤数据传输对于实现信息系统的所有功能具有重要意义，因为以前
26、所使用的CAN数据总线系统的传输速度无法满足相应的数据量的传送。视频和音频所要求的数据传输率达Mb/s，如图6-16所示。仅仅是带有立体声的数字式电视信号，就需要约6 Mb/s的传输速度。而MOST总线的传输速率可达到21.2 Mb/s。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-16 多媒体的传输速率 第6章 LIN总线和MOST总线 图6-17 传统多媒体信号传输的解决方案 第6章 LIN总线和MOST总线 图6-18 多媒体的MOST总线传输 第6章 LIN总线和MOST总线 2MOST总线系统的状态总线系统的状态(1)休眠模式。MOST总线系统的休眠模式如图6-19所示。这时，MOST总线
27、内没有数据交换，所有装置处于待命状态，只能由系统管理器发出的光启动脉冲来激活，静态电流被降至最小值。启动睡眠模式的前提条件如下：总线上的所有控制单元显示为准备进入睡眠模式；其他总线系统不经过网关向MOST提出要求；诊断不被激活。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-19 休眠模式 第6章 LIN总线和MOST总线(2)备用模式。MOST总线系统的备用模式如图6-20所示。备用模式无法为用户提供任何服务，给人的感觉就好象是系统已经关闭一样。这时，MOST总线系统在后台运行，但所有的输出介质(如显示屏、收音机放大器等)都不工作或不发声。这种模式在启动及系统持续运行时被激活。第6章 LIN总线和M
28、OST总线 图6-20 备用模式 第6章 LIN总线和MOST总线 启动备用模式的前提条件如下：可由其他数据总线经由网关激活，比如，驾驶座位旁车门打开/关闭；可以由总线上的一个控制单元激活，比如一个要接听的电话。(3)通电工作模式。MOST总线系统的通电工作模式如图6-21所示。此时，控制单元完全接通，MOST总线上有数据交换，用户可使用所有功能。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-21 通电工作模式 第6章 LIN总线和MOST总线 启动通电工作模式的前提条件如下：MOST总线处在备用模式；可由其他数据总线激活；可以通过使用者的功能选择来激活，如通过多媒体E380的操纵单元。第6章 LI
29、N总线和MOST总线 6.2.2 MOST总线的组成和工作原理总线的组成和工作原理MOST网络的每一个控制单元内都装有一个光电转换器和一个电光转换器。MOST环形总线的结构为两个控制单元之间以光学方式点对点连接，如图6-22所示。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-22 MOST网络的结构图 第6章 LIN总线和MOST总线 1控制单元控制单元MOST总线控制单元的主要部件如图6-23所示。图6-23 MOST总线控制单元的结构图 第6章 LIN总线和MOST总线(1)光导纤维和光导插头。光信号通过光导纤维和光导插头进入控制单元，或传往下一个总线用户，如图6-24所示。图6-24 光纤插头
30、的结构图 第6章 LIN总线和MOST总线(2)电气插头。该插头用于供电、环断裂自诊断以及输入/输出信号，如图6-25所示。图6-25 MOST网络的接口插头 第6章 LIN总线和MOST总线(3)内部供电装置。由电气插头送入的电再由内部供电装置分送到各个部件，这样就可单独关闭控制单元内的某一部件，从而降低了静态电流。(4)收发单元光导发射器(FOT)。该装置由一个光电二极管和一个发光二极管构成。到达的光信号由光电二极管转换成电压信号后传至MOST收发机。发光二极管的作用是把MOST收发机的电压信号再转换成光信号。转换出的光波的波长为650 nm，是可见红光。数据经光波调制后由光导纤维传到下一
31、个控制单元。第6章 LIN总线和MOST总线(5)MOST收发机。MOST收发机由发射机和接收机两个部件组成。发射机将要发送的信息作为电压信号传至光导发射器。接收机接收来自光导发射器的电压信号并将所需的数据传至控制单元内的“标准微控制器(CPU)”。控制单元不需要的其他信息由收发机来传送，而不是将数据传到CPU上，这些信息原封不动发送至下一个控制单元。(6)标准微控制器(CPU)。标准微控制器(CPU)是控制单元的核心元件，它的内部有一个微处理器，用于操纵控制单元的所有基本功能。(7)专用部件。这些部件用于控制某些专用功能，例如CD播放机和收音机调谐器。第6章 LIN总线和MOST总线 2.光
32、电二极管光电二极管(1)光电二极管的结构见图6-26。光电二极管内有一个PN结，光可以照射到这个PN结上。图6-26 光电二极管的结构图 第6章 LIN总线和MOST总线(2)光电二极管的作用。它的作用是将光波转换成电压信号。如果光或红外线辐射照到PN结上，就会产生自由电子和空穴，从而形成一个穿越PN结的电流。也就是说，作用到光电二极管上的光越强，流过光电二极管的电流就越大。这个过程称为光电效应。光电二极管反向与一个电阻串联。如果照射光的强度增大，流过光电二极管的电流增大，那么电阻上的压降也就增大了，于是光信号就被转换成电压信号了，如图6-27所示。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-27
33、 光电效应 第6章 LIN总线和MOST总线 3光导纤维光导纤维光导纤维的任务是将在某一控制单元发射器内产生的光波传送到另一控制单元的接收器，如图6-28所示。图6-28 光导纤维内的光波传送 第6章 LIN总线和MOST总线(1)使用光导纤维的注意事项如下：光波是直线传播的，不可弯曲，但光波在光导纤维内必须以弯曲的形式传播。发射器与接收器之间的距离应可以达到数米远。机械应力作用如振动、安装等不应损坏光导纤维。在车内温度剧烈变化时应能保证光导纤维的功能。(2)车载光导纤维应具有的特点如下：光波在光导纤维中传送时的衰减应较小。光波应能通过弯曲的光导纤维来传送。光导纤维应是柔性的。在-4085的温
34、度范围内，光导纤维应能保证功能。第6章 LIN总线和MOST总线(3)光导纤维的结构。光导纤维由多层构成，如图6-29所示。纤芯是光导纤维的核心部分，是用有机玻璃制成的光导线。纤芯内的光根据全反射原理几乎无损失地传导。透光的涂层由氟聚合物制成，它包在纤芯周围，对全反射起关键作用。黑色包层由尼龙制成，它用来防止外部光的照射。彩色包层起到识别、保护及隔温作用。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-29 光导纤维的结构 第6章 LIN总线和MOST总线(4)光波在光导纤维中的传送有如下几种情况。在直的光导纤维中传送。光导纤维将一部分光波沿直线传送，但绝大部分光波是按全反射原理在纤芯表面以“之”字形
35、曲线传送的，如图6-30所示。在弯的光导纤维中传送。光波通过全反射在纤芯的涂层界面上反射，从而可以弯曲传送，如图6-31所示。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-30 光波在直的光导纤维中传送 第6章 LIN总线和MOST总线 图6-31 光波在弯的光导纤维中传送 第6章 LIN总线和MOST总线 全反射。当一束光以小角度照射到折射率高的材料与折射率低的材料之间的界面时，那么光束就会被完全反射，这就叫做全反射，如图6-32所示。图6-32 全反射 第6章 LIN总线和MOST总线 光导纤维中的纤芯是折射率高的材料，涂层是折射率低的材料，所以全反射发生在纤芯的内部。这个效应取决于从内部照射到
36、界面的光波角度。如果该角度过陡，那么光波就会离开纤芯，从而造成较大损失。当光导纤维弯曲或弯折过度时就会出现这种情况。光导纤维的曲率半径不可小于25 mm。第6章 LIN总线和MOST总线(5)光纤端面。为了使传输过程中的损失尽量小，光导纤维的端面应光滑、垂直、洁净，因此应使用专用的切削工具。但需要注意的是，切削面上的污垢和刮痕会加大传送损失(衰减)。光通过纤芯的端面传送至控制单元的发射器/接收器。在生产光导纤维时，为了将光导纤维固定在插头壳体内，使用了激光焊接的塑料端套或黄铜端套。第6章 LIN总线和MOST总线 4.光纤总线内的信号衰减光纤总线内的信号衰减(1)光纤总线内的信号衰减的定义。为
37、了能对光导纤维的状态做出评价，就需要测量信号衰减的情况。如果在传输的过程中，光波的功率减小了，这种情况就称为衰减。衰减(A)用分贝(dB)来表示。分贝不是一个绝对值，它是两个值的比值。因此分贝也就没有被定义成专门的物理量。例如：在确定声压和音量时也会用到分贝这个单位。在进行衰减测量时，衰减值是对发射功率和接收功率的比值取对数后得出的。其计算公式为衰耗常数(A)=10 lg(发射功率/接收功率)第6章 LIN总线和MOST总线 例如10 lg(20W/10W)=3 dB这就是说，对于衰耗常数为3 dB的光导纤维来说，光信号会衰减一半。由此可知，衰耗常数越大，信号传送的效果就越差。如果有几个部件一
38、同传送光信号，那么与电气部件中串联的电阻相似，各个部件的衰耗常数应加起来成为一个总的衰耗常数，如图6-33所示。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-33 光纤总线内的信号衰减 第6章 LIN总线和MOST总线(2)光纤数据总线信号衰减增大的主要原因如图6-34所示，具体说明如下：1光导纤维的曲率半径过小。如果光导纤维弯曲(折叠)的半径小于5 mm，那么在纤芯的拐点处就会产生模糊(不透明，与折叠的有机玻璃相似)，这时必须更换光导纤维。2光导纤维的包层损坏。3端面刮伤。4端面脏污。5端面错位(插头壳体碎裂)。6端面未对正(角度不对)。7光导纤维的端面与控制单元的接触面之间有空隙(插头壳体碎裂或
39、未定位)。8端套变形。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-34 光纤数据总线信号衰减增大的主要原因 第6章 LIN总线和MOST总线 5MOST总线的环型结构总线的环型结构 图6-35 MOST总线的环型结构 第6章 LIN总线和MOST总线(1)环型结构。MOST总线系统的一个重要特征就是它的环形结构。控制单元通过光导纤维沿环形方向将数据发送到下一个控制单元。这个过程一直在持续进行，直至首先发出数据的控制单元又接收到这些数据为止，这就形成了一个封闭环。例如奥迪A6 2005款MMI(多媒体界面)basic plus系统的光纤回路图，如图6-36所示。图中，通过数据总线自诊断接口和诊断CA
40、N来对MOST总线进行诊断。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-36 奥迪A6MMI basic plus系统的光纤回路 第6章 LIN总线和MOST总线(2)系统管理器。系统管理器与诊断管理器一起负责MOST总线内的系统管理。在03年款的奥迪A8上，数据总线诊断接口J533(网关)起诊断管理器的作用，前部信息系统控制单元J523执行系统管理器的功能。系统管理器的作用如下：控制系统状态；发送MOST总线信息；管理传输容量。(3)基于光纤传输的车载多媒体系统电路实例。以奥迪A6 2005款MMI basic plus系统为例，该系统主要包括多媒体装置操纵单元、数字式收音机、收音机(K箱)、导
41、航系统、电话、移动电话适配装置、电视调谐器、媒体播放器等核心装置。第6章 LIN总线和MOST总线 6.2.3 MOST总线的诊断总线的诊断1.诊断管理器诊断管理器除系统管理器外，MOST总线还有一个诊断管理器。该管理器执行环形中断诊断，并将MOST总线上的控制单元的诊断数据传给诊断控制单元。在奥迪A8车上，数据总线诊断接口J533执行自诊断功能。第6章 LIN总线和MOST总线 2.系统故障系统故障引发MOST系统发生故障的原因一般有以下几方面：(1)电源性故障。MOST总线系统的核心部分是含有IC芯片的电控模块，其正常的工作电压在10.5 V15 V之间。若电源提供的工作电压偏离该值，则各
42、电控模块便无法正常工作。第6章 LIN总线和MOST总线(2)传输链路的故障。传输链路出现故障时，一般都会导致光信号的衰减，故分析MOST总线的故障时，关键是确定光衰减的原因。导致光信号衰减的主要原因如下：受热过度。E65所采用的光纤，其设计的极限温度一般不超过85，故在进行烤漆或焊接等高温作业时，漆房或焊炬的温度过高，极易使光纤受损，应格外小心。第6章 LIN总线和MOST总线 过度拉伸、弯曲与擦伤。一些技术人员在检查光纤的连接情况时，经常拉扯光纤，这容易造成过度拉伸，使光纤的横断面变小，导致光衰减；另外，在铺设光纤时，应该十分小心，因为MOST的光纤允许的最大曲率半径仅为50 mm。若超过
43、此值，光信号的衰减将成倍增长，从而引发通信错误。若光纤被擦伤，导致封装层损坏，会造成光逃逸，同样会影响信号的正常传输。脏物、油污的影响。众所周知，许多维修工人在检修汽车时，双手经常沾满灰尘与油污，如果此时不小心碰触到裸露的光纤末端，那么，脏物或油污便会吸收光，从而造成光衰减。值得注意的是，光纤一旦损坏，一般只能维修一次；否则，光衰减将成倍增加。第6章 LIN总线和MOST总线(3)控制模块的故障。因为MOST总线采用的是环形网络结构，所以如果系统中某一个控制模块出现了故障，将会造成整个系统的通信中断，即所谓的“环形断裂”。(4)系统的软件故障。若系统的传输协议或软件程序属于低版本或有缺陷，也会
44、使系统出现混乱而无法正常工作。第6章 LIN总线和MOST总线 3.环形中断诊断环形中断诊断如果MOST总线上出现环形中断，如图6-37所示，那么就无法进行数据传递，最终产生的影响如下：(1)音频和视频播放终止；(2)无法控制和调整多媒体操纵单元；(3)诊断管理器的故障存储器中存有“光纤数据总线断路”故障。可以使用诊断线来进行环形中断诊断。诊断线通过中央导线连接器与MOST总线上的各个控制单元相联。要想确定环形中断的具体位置，就必须进行环形中断诊断。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-37 环形中断诊断 第6章 LIN总线和MOST总线 环形中断诊断开始后，诊断管理器通过诊断线向各控制单元
45、发送一个脉冲。这个脉冲使得所有控制单元用光导发射器内的发射单元发出光信号。在此过程中，所有控制单元需检查自身的供电及其内部的电控功能是否正常以及能否从环形总线上的前一个控制单元接收到光信号。MOST总线上的控制单元在一定时间内会应答，这个时间的长短由控制单元软件来确定。环形中断诊断开始后到控制单元作出应答有一段时间间隔，诊断管理器根据这段时间的长短就可判断出哪一个控制单元已经作出了应答。第6章 LIN总线和MOST总线 环形中断诊断开始后，MOST总线上的控制单元发送以下两种信息：控制单元电气方面正常，也就是说本控制单元的电控功能正常，如供电情况；控制单元光学方面正常，也就是说本控制单元的光电
46、二极管可接收到环形总线上位于其前面的控制单元发出的光信号。诊断管理器通过这些信息就可识别系统是否有电气故障及哪两个控制单元之间的光导数据传递出现了中断。第6章 LIN总线和MOST总线 4.信号衰减增大的环形中断诊断信号衰减增大的环形中断诊断环形中断诊断只能用于判定数据传递是否中断。诊断管理器的执行元件还有一项诊断功能，那就是通过降低光功率来进行环形中断诊断，主要用于识别增大的信号衰减。通过降低光功率来进行环形中断诊断，其过程与普通环形中断诊断是相同的，如图6-38所示。但有一点不同，即控制单元接通光导发射器内的发光二极管时有3 dB的衰减，也就是说光功率降低了一半。如果光导纤维信号衰减增大，
47、那么到达接收器的光信号就会非常弱，从而接收器会报告“光学故障”，于是诊断管理器就可识别出故障点，并且在用检测仪查寻故障时会给出相应的帮助信息。第6章 LIN总线和MOST总线 图6-38 信号衰减增大的环形中断诊断 第6章 LIN总线和MOST总线 5.利用光学备用控制单元利用光学备用控制单元VAS 6186进行进行MOST总线测总线测试试光学备用控制单元VAS 6186的实物如图6-39所示。如果认为一个MOST总线控制单元出现了故障，那么可将MOST复述器连接在这个位置上，如图6-40所示。如果MOST回路这时能正常工作，说明故障就出在拔出来的控制单元上。第6章 LIN总线和MOST总线
48、图6-39 VAS 6186实物图 第6章 LIN总线和MOST总线 图6-40 用VAS 6186进行MOST总线测试 第6章 LIN总线和MOST总线 6.2.4 光导纤维的维修光导纤维的维修1.光导纤维的维护光导纤维的维护(1)光导纤维的防弯折装置。在铺设光导纤维时，会安装防弯折装置(波形管)，用以保证最小25 mm的曲率半径，如图6-41所示。图6-41 防折弯波形管 第6章 LIN总线和MOST总线(2)不允许用下述方法维护光导纤维及其构件：热处理之类的维修方法，如钎焊、热粘结及焊接。化学及机械方法，如粘贴、平接对接。两条光导纤维线绞合在一起，或者一根光导纤维与一根铜线绞合在一起。包
49、层上打孔、切割、压缩变形等，另外装入车内时不可有物体压到包层。端面上不可脏污，如液体、灰尘、工作介质等。只有在插接和检测时才可小心地取下保护盖。在车内铺设时不可打结，更换光导纤维时注意其正确的长度。第6章 LIN总线和MOST总线 2.光纤的维修光纤的维修 图6-42 维修设备VAS 6223 第6章 LIN总线和MOST总线 使用VAS6223对光纤进行维修的过程如下。(1)光纤的粗剪切如图6-43所示。图6-43 粗剪切 第6章 LIN总线和MOST总线(2)光纤的精剪切如图6-44所示。注意不要剪得太快，避免光纤的折断。剪切效果要达到截面平滑的效果，如图6-45所示。图6-44 精简剪切
50、 第6章 LIN总线和MOST总线 图6-45 剪切效果 第6章 LIN总线和MOST总线(3)安装铜制弯杆。给光纤安装铜制弯杆的步骤如图6-46所示。安装后的效果如图6-47所示。图6-46 安装铜制弯杆 第6章 LIN总线和MOST总线 图6-47 安装效果 第6章 LIN总线和MOST总线 6.2.5 故障实例故障实例1.控制单元内部损坏导致的控制单元内部损坏导致的MOST总线故障总线故障1)故障现象故障现象一辆奥迪A6L 2.0T，行驶里程为1万千米，MMI无法打开。2)故障诊断故障诊断先用VAS5052诊断J533有无光学断路故障，若有，则光信号无法到达其他MOST-Bus控制单元。
