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  • 1. 常见汽车电子串行通信总线类型概述 1.1 不同总线总线信号对比 1.2 不同总线类型差异 1.3 不同总线通信速率对比 2. 总线物理层(Physical Layer) 2.1 收发器(Transeceiver)作用 2.2 物理层举例 2.3...

    内容提要

    引言

    1. 常见汽车电子串行通信总线类型概述

    1.1 不同总线的总线信号对比

    1.2 不同总线类型的差异

    1.3 不同总线通信速率对比

    2. 总线的物理层(Physical Layer)

    2.1 收发器(Transeceiver)的作用

    2.2 物理层举例

    2.3 物理层的控制

    2.4 总线信号波形与电磁兼容(EMI)

    3. 总线协议

    3.1 总线信号--显性&隐性电平 vs.逻辑信号高(1)低(0)

    3.2 单端(Single Ended)与差分(Differential)总线

    3.3 单向(Unidirectional)总线与双向(Bi-Directional)总线

    3.4 半双工(Simplex/Half-Duplex)通信与全双工(Full-Duplex)通信

    3.5 半双工vs.全双工通信

    3.6 总线节点

    4. 总线碰撞检测和总线错误类型及处理

    4.1 总线的碰撞检测

    4.2 总线碰撞处理机制--冲突回退(Collision "Back-OFF")

    4.3  总线碰撞处理机制--决策

    4.4 总线错误检测类型--校验和错误(CRC Error)、帧错误(Framing Error)和奇偶校验错误(Parity Error)检测

    5. 总线的电容兼容性(EMC/EMI)、低功耗特性

    5.1 总线的EMI考虑

    5.2 低功耗与唤醒(wake-up)

    5.3 自供电数据总线

    6. 常见汽车电子串行通信总线特性总结

    6.1 CAN总线特性总结

    6.2 DSI总线特性总结

    6.3 ISO 9141(K/L-Line)总线特性总结

    6.4 J 1850总线特性总结

    6.5 LIN总线特性总结

    6.6 SWCAN总线特性总结

    总结

    总线选择考量与选择标准

    引言

    之前《细说汽车电子通信总线》系列公众号文章已经介绍了CAN 2.0 A/B, CAN-FD和LIN总线协议(点击文章标题即可直接跳转阅读):

    细说汽车电子通信总线之CAN 2.0 总线协议详解》;

    细说汽车电子通信总线之CAN-FD 总线协议详解》;

    细说汽车电子通信总线之LIN总线协议详解》;

    很多读者留言问,除了CAN和LIN之外,汽车电子应用中还有没有其他常用的串行通信总线?它们之间的区别是怎样的,该如何选择等?

    最近找到一份Freescale/NXP官网(www.nxp.com)的公开文献资料,介绍了相关内容,非常全面清晰地回答了以上问题,下面我就将这些精彩内容整理分享给大家,希望对大家有所帮助!

    1. 常见汽车电子串行通信总线类型概述

    常见汽车电子串行通信总线包括CAN(Controller Area Network,控制器域网络)总线、DSI(Distributed System Interface,分布式系统接口)总线、ISO 9141 K线(ISO 9141 K-Line)、ISO 9141 K/L线(ISO 9141 K/L-Line)、SAE J1850、LIN(LocalInterconnect/Interface Network,局域互联/接口网络)总线和SWCAN(Single WireController Area Network,单线控制器域网络 )总线等。

    1.1 不同总线的总线信号对比

    1.2 不同总线类型的差异

    1.3 不同总线通信速率对比

    2. 总线的物理层(Physical Layer)

    2.1 收发器 (Transeceiver)的作用

    2.2 物理层举例

    2.3 物理层的控制

    2.4 总线信号波形与电磁兼容(EMI)

    3. 总线协议

    3.1 总线信号--显性&隐性电平 vs.逻辑信号高(1)低(0)

    3.2 单端(Single Ended)与差分(Differential)总线

    3.3 单向(Unidirectional)总线与双向(Bi-Directional)总线

    3.4 半双工(Simplex/Half-Duplex)通信与全双工(Full-Duplex)通信

    3.5 半双工vs.全双工通信

    3.6 总线节点

    3.6.1 主节点功能

    4. 总线碰撞检测和总线错误类型及处理

    4.1 总线的碰撞检测

    4.2 总线碰撞处理机制--冲突回退(Collision "Back-OFF")

    4.3  总线碰撞处理机制--决策

    4.4 总线错误检测类型--校验和错误(CRC Error)、帧错误(Framing Error)和奇偶校验错误(Parity Error)检测

    5. 总线的电容兼容性(EMC/EMI)、低功耗特性

    5.1 总线的EMI考虑

    5.2 低功耗与唤醒(wake-up)

    5.3 自供电数据总线

    6. 常见汽车电子串行通信总线特性总结

    6.1 CAN总线特性总结

    6.2 DSI总线特性总结

    6.3 ISO 9141(K/L-Line)总线特性总结

    6.3.1 ISO 9141 K-Line总线特性总结

    6.3.2 ISO 9141 L-Line总线特性总结

    6.4 J 1850总线特性总结

    6.5 LIN总线特性总结

    6.6 SWCAN总线特性总结

    总结

    总线选择考量与选择标准

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  • 常见的串行通信接口

    千次阅读 2019-07-19 16:39:30
    串行通信接口 引脚 通信方式 通信方向 UART TXD RXD GND 异步通信 全双工 单总线 DQ:发送/接收 异步通信 半双工 SPI SCK MISO MOSI ...
    串行通信接口 引脚 通信方式 通信方向
    UART

    TXD

    RXD

    GND

    异步通信

    全双工

     

    单总线 DQ:发送/接收 异步通信 半双工
    SPI

    SCK

    MISO

    MOSI

    同步通信 全双工
    I2C

    SK

    SDA:输入/输出

    同步通信 半双工

     

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  • 当前主流汽车混合网络主要由 CAN、LIN、Flex Ray、MOST...**CAN(Controller Area Network)**是1983年德国BOSCH公司研发一种共享式双线串行通信总线,最高传输速率为1MBit/s,具有非破坏性仲裁,分布式实时控制...

    当前主流的汽车混合网络主要由 CAN、LIN、Flex Ray、MOST、LVDS 等车载网络总线构成。这些网络标准都是由汽车行业制定,属于较封闭的标准,很难与外部设备及网络服务连接,有浓重的汽车行业的特色。

    CAN(Controller Area Network)是1983年德国BOSCH公司研发的一种共享式双线串行通信总线,最高传输速率为1MBit/s,具有非破坏性仲裁,分布式实时控制,可靠的错误处理和检测机制等特性。并且ISO标准化组织将CAN通信进行了标准化,因此,目前CAN网络是车载通信的主干网络。CAN网络的优势是成本低,可靠性高,可以用于汽车动力系统、底盘和车身电子等领域,不足之处是CAN总线属于共享式总线,通信速率相对较低,不能满足汽车总线带宽日益增加的需求。

    CAN FD(CAN with Flexible Data-Rate)是Bosch公司2011年发布的CAN的替代总线,在继承了CAN总线的绝大多数特性的同时,弥补了CAN总线在总线带宽和数据长度的不足,将数据位最大的字节数提高至64位,最高通讯速率可达8MBit/s甚至更高,显著提高了通信速率,降低总线负载。CAN FD可以兼容传统CAN网络,因此,目前车内的控制网络正逐步的由CAN网络向CAN FD网络迁徙。

    LIN(Local Interconnect Network)通信技术于2001年运用于汽车工业,作为CAN网络的一种补充,也属于一种低成本的串行总线技术,LIN总线网络采用单主多从的模式架构,使用单信号线进行传输,主、从节点间的通信有具体的规则,只有主节点需要,从节点才能发送信息,不需要总线仲裁。LIN总线最主要的优势在于相比CAN总线更为低廉的成本,带宽仅有不到20KBps,多应用于带宽要求不高的舒适系统。

    Flex Ray,于2005年应用于汽车领域,是继CAN和LIN之后的新一代汽车控制总线技术,同样属于共享式总线技术,带宽可达10Mbps,是一种具备时间可确定性的、分布式时钟同步的、故障容错的总线标准。Flex Ray的主要优势在于相比CAN总线具有较高的带宽,可以满足汽车关键应用的要求,但是同样作为共享式总线技术,其成本却很高,仅适用于豪华车中的线控系统(如悬挂控制、换挡控制、刹车控制、转向控制等)。

    MOST(Media Oriented Systems Transport)是由德国MOST Cooperation(MOST合作组) 2001年制定的一个针对汽车领域的多媒体应用通信标准,以解决传统总线不适用于汽车娱乐信息传输的不足。由于MOST通信物理层使用的是光纤传输,采用环形网络拓扑结构,其线束质量轻、抗干扰性强、带宽高、信号衰减少,最新的MOST-150标准速率可达150MBit/s,可同时传输音像流数据、文件数据等。目前,MOST的带宽性能能够满足汽车的需求,但是它的扩展性差,技术开发周期长,专利技术成本昂贵,难以得到普及,也仅仅应用于中高端车中。

    LVDS(Low Voltage Differential Signaling)虽然它不是专门为汽车领域所设计的,但是它相比于MOST技术有着更低的成本,且最高带宽可达655 Mbps,是一种低压差分高速信号标准,受到众多普通厂商的青睐,被视为MOST技术的替代产品。但是LVDS技术也有比较严重的缺陷,为了满足汽车严格的电磁兼容(EMC, Electromagnetic Compatibility)、电磁干扰(EMI, ectromagnetic Interference)等要求,它的传输线缆增加了较厚的传输屏蔽层,增加了车重,并且在传输协议上,LVDS属于点对点的图像传输技术,每个接口只能有一个摄像头或者一个视频输出口,严重限制了扩展性能。

    以下是这几种总线技术的对比:

    总线名称 通信速度 通信介质 成本 应用范围
    LIN 20Kb/s(车身) 单线缆 大灯、灯光、门锁、电动座椅等
    CAN 125K~1Mb/s(状态信息) 非屏蔽双绞线 汽车空调、电子指示、故障诊断等
    CANFD 5Mb/s 非屏蔽双绞线 汽车空调、电子指示、故障诊断等
    FlexRay 1M~10Mb/s(实时控制) 双绞线/光纤 引擎控制、ABS、悬挂控制、线控转向等
    MOST/1394 150Mb/s 双绞线/光纤 汽车导航系统、多媒体娱乐等
    LVDS 850Mb/s 双绞线串/并行 车载摄像头
    TTP/C 10Mb/s 双绞线/光纤 用于安全关键领域,航空电子设备或汽车领域 X-by-Wire应用
    Ethernet 1Gb/s 非屏蔽双绞线 汽车多媒体通讯、主干网和诊断
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  • 本文简单统计了常见的串行通信协议的Spec所定义的最高误码率(Bit Error Ratio,BER)要求,并做必要的简单说明。 1、PCI Express:Gen1(2.5Gbps)/Gen2(5Gbps)/Gen3(8Gbps)/Gen4(16Gbps)/Gen5(32Gbps)均要求BER低于...

    本文简单统计了常见的串行通信协议的Spec所定义的最高误码率(Bit Error Ratio,BER)要求,并做必要的简单说明。

    1、PCI Express:Gen1(2.5Gbps)/Gen2(5Gbps)/Gen3(8Gbps)/Gen4(16Gbps)/Gen5(32Gbps)均要求BER低于10-12。作为计算机系统最底层的数据总线,10-12的BER要求符合其定位,不过在16Gbps和32Gbps速率下达到这样的误码率要求是一个非常大的挑战;

    2、CoaXPress:CXP-1(1.25Gbps)/CXP-2(2.5Gbps)/CXP-3(3.125Gbps)/CXP-5(5Gbps)/CXP-6(6.25Gbps)/CXP-10(10Gbps)/CXP-12(12.5Gbps)均要求BER低于10-12。CoaXPress作为一种工业相机接口,传输的是视频数据,10-12的BER要求是高于其他主流的视频接口的BER要求(10-9)的。不过采用同轴线缆,让10-12也并非难事;

    3、CPRI:CPRI-1/2/3/4/5/6/7均要求BER低于10-12;

    4、DisplayPort(DP/eDP):RBR(1.62Gbps)/HBR(2.7Gbps)/HBR2(5.4Gbps)/HBR3(8.1Gbps)均要求BER低于10-9,不过在V2.0版本的Spec,将HBR3(8.1Gbps)的BER要求进一步降低至10-6。相比于HDMI,DP采用数据包形式,更容易实现数据校验,错误处理,更容易去适应高误码率的场景;

    5、HDMI:所有速率场景下均要求BER低于10-9;

    6、Ethernet:1000BASE-X/10GBASE-R均要求BER低于10-12;

    7、JESD204B:所有速率均要求BER低于10-12;

    8、SRIO:所有速率均要求BER低于10-12;

    9、SLVS-EC:所有速率均要求BER低于10-10,考虑到SLVS-EC是一种低摆幅的接口,过长的PCB走线或者板级接口(FPC走线?)仍然将是一个较大的挑战;

    10、V-by-One:所有速率均要求BER低于10-9;

    11、SATA:所有速率均要求BER低于10-12;

    12、MIPI APHY:G1(2Gbps)/G2(4Gbps)标准版本要求BER低于10-9,G1(2Gbps)/G2(4Gbps)带RTS版本(Optional)要求BER低于10-18;G3(8Gbps)标准版本(PAM4)要求BER低于10-19,G3(8Gbps)8B/10B版本(Optional)要求BER低于10-9;G4(12Gbps,PAM8)/G5(16Gbps,PAM16)要求BER低于10-19;

    13、SMPTE SDI:????

    14、USB3:???

     

    持续更新中。。。。。

    注:原文最早发表于本人的ChinaAET博客(http://blog.chinaaet.com/justlxy/

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