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usb基本概念

隨著現今的電子技術不斷地發展,將原本僅限於消費性產品與PC周邊的電子技術已經廣泛應用於汽車的各個領域,並改善了汽車的性能。使得汽車在安全、舒適、節能與環保等各方面都有了大幅度地進步。

而汽車上的電子裝置成本將占汽車整體成本的25%以上。汽車已經由單純的機械產品發展成為高級的機電一體化產品。因此,如何將原本僅在PC周邊的相關技術切入到汽車產業是一個相當重要的課題。

隨著通訊、網路技術向上發展,加上新的車用通訊協定不斷被開發出來,過去這三項規範已不符合目前車內龐大電控系統所需,並逐漸開枝散葉衍生出各式不同車用電子式設備,如:行動多媒體系統平台(Mobile Media)、安全匯流排(Safety Bus)、電子線圈操控(X-by-wire)及車內偵測網路系統(Diagnostics)…等等。一般來說,車內網路的協定、規範大多是針對不同的工作環境所制定,具體來說,未來可能成為車內網路主流通訊協定,大致可分為:LIN、CAN、FlexRay及MOST等,為的就是最後能實現如同家庭居家網路般的車內網路系統平台。

而要能在日趨複雜化的車用電控系統中準確又穩當地控制車子的各個ECU,除了車用電子設備完美的詮釋之外,設備與主要汽車電腦控制台(汽車電控系統中心)之間無故障的通訊(資料傳輸)環境也格外重要。可以預測得到的,當電子元件之間資料傳輸量越來越大,過去的線纜串聯技術已不敷使用,過多的線纜連接只會增加安裝的困難,也讓車內電子控制單元變得更加複雜。

因此,在20多年前,德國汽車廠便提出了匯流排CAN通訊協定(Controller Area Network;控制器區域網路)。這也是目前車用網路領域中被最常用到的技術。簡言之,CAN是一項多工串列通訊協定,串聯起分散在車內電子模組的相關資訊,是一種一主多從,且多重播送的車內通訊協定,主要控制車內各電子系統裝置及ECU之間交換資訊,構成一道嚴謹的車輛電子控制網路。這種”多主對等”式系統,與一般的”一主多從”式系統不同(如,RS-485)。基本設計規範要求有高的位元速率,高抗電磁干擾性,而且能夠檢測出產生的任何錯誤。隨著汽車上的電子裝置越來越多,各裝置間訊號傳遞也跟著複雜話起來。而以車內較短的傳輸距離,CAN能提供快速的傳輸速率。相較於其它匯流排系統,CAN通訊匯流排的這些特性,很自然地在汽車電控傳輸系統中受到廣泛應用。因此,CAN匯流排的相關應用與設計可以適時地切入到車輛電子中。

為了將傳統PC主機與汽車電子的產業結合,首先,就是要整合這兩種周邊技術。若考量不拆卸PC主機機殼及即插即用、熱插拔為前提,目前以USB介面為首要的考量。

在低成本考量下,LIN(Local Interconnect Network;互連式區域網路)次匯流排也成為汽車網路系統中令人期待的新串列通訊系統。這套系統是由歐洲汽車製造協會所開發出來,其具備短距離、低速網路通訊、低成本的特色,被應用在汽車上各式電子系統的低速通訊協定。

由圖1得知,CAN匯流排連接傳動裝置控制單元、燈控單元、門控單元、座椅控制單元以及儀錶板控制單元等。由LIN匯流排所構成的LIN網路,為CAN網路的輔助網路,它連接車窗控制單元、雨刷控制單元、天窗控制單元等低速傳輸設備。因此,本計畫研究將以兩種通訊協定互通性為主,以CAN完成車體內部通訊,而LIN則用於部分的電路系統,分別負責車內不同的電子設備,讓LIN「次」匯流排,名符其實的輔助現有汽車網路系統(CAN匯流排),在不須高速、寬頻傳輸的汽車電控系統,能以較低成本的LIN匯流排替代,如:車身控制、駕駛資訊、制動裝置間通訊、系統智慧感測器等,以降低使用成本。

圖1、 CAN/LIN匯流排之車輛電子通訊網路平台的建構示意圖 (本資料摘取自http://www.lin-subbus.org)

因此,需要一套快速又有效率的USB-CAN/LIN汽車網路系統,更快速且更確實的來控制各個CAN節點裝置的動作,或是量測其節點狀態。

本網站將整合LIN與CAN兩種車輛電子通訊網路,建置一個USB CAN/LIN Dongle並搭配具備CAN與LIN節點的實習單板,提供車輛產業或學術界研發或測試之用。整個產品的配置示意圖如圖2所示。其中,CAN/LIN節點亦可實現一個CAN/LIN閘到器。


圖2、本網站所提供的車輛電子的開發工具組-(1)USB CAN/LIN Dongle與CAN/LIN節點連接示意圖


本網站所提供的車輛電子的開發工具組,如下所列:

1. USB CAN/LIN Dongle
2. CAN/LIN節點





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