Bussysteme im Fahrzeug: Der MOST-Bus

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Lucas Scholz
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1 Bussysteme im Fahrzeug: Der MOST-Bus Andreas Beßlein in-tech GmbH in-tech.de/karriere facebook.com/intechkarriere

2 AGENDA 1. Einleitung 2. Umsetzung im Fahrzeug 3. Datenübertragung 3.1 Signalübertragung 3.2 Frames 3.3 Verwaltung durch Master 4. Kommunikation 4.1 Kontrollkanal 4.2 Synchronkanal 5. Das MOST-Device 5.1 Physical Interface 5.2 MOST Transceiver 5.3 Network Service 5.4 Applikationsschicht 6. Node Adressierung

3 Bus Medium Bitdauer Datenrate LIN Einzeldraht 0,52 µs 19,2 kbit/s CAN Zweidraht (ungeschirmt) ~ 2 µs max. 1 Mbit/s FlexRay Zweidraht (geschirmt) 100 ns 10 Mbit/s MOST Lichtwellenleiter 40 ns 6,6 ns 25 Mbit/s 150 Mbit/s Verbreitete Bussysteme im Fahrzeug

4 MOST Media Oriented Systems Transport Entwicklung eines leistungsfähigen Bus-Systems für Multimediaanwendungen: Spezielle Anforderungen im Automotive-Bereich Kernmitglieder: Audi, BMW, Daimler, Harman/Becker, Microchip (ehemals SMSC) MOST Cooperation

5 Die MOST Cooperation Quelle:

6 Standardisierung der Vernetzung von Infotainmentgeräten Teilung der Entwicklungskosten Erfüllung der speziellen Anforderungen im KFZ Vereinfachung der Entwicklung Einfache Integration zukünftiger Komponenten Transport großer Datenmengen Ziele

7 Ringtopologie aus max. 20 Teilnehmern TN verbunden durch Lichtwellenleiter Einheitliches Kommunikationsprotokoll Master-Slave Verfahren Headunit Lautsprecher DVD- Changer Amplifier Topologie & Buszugriff

8 Vorteile: + Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) + Geringes Gewicht + Hohe Übertragungsgeschwindigkeiten + Galvanische Trennung + Eine Leitung für rx-tx Nachteile: Einschränkungen beim Verlegen Anfälligkeit gegen Alterung Hitzeempfindlichkeit Physical layer

9 - Ringstruktur - Zentrales GW - Flexibilität bzgl. Ausstattung Head Unit AM/FM Tuner CD Changer or Display Control Unit Voice Control MD-Changer Diagnostic CAN Dashboard CAN Gateway / BEM Body CAN Standard Sound TV Tuner DVD Nav or or Premium Sound Loudspeaker Microphone Nav Asia BDM Generator or DM Fast Heater Generator Powertrain CAN CAN Extended MOST Bluetooth Mobile Phone DVD Player DAB or or Nav USA Car Interface Box Cradle SDARS MOST im Fahrzeugverbund (Bsp.: MMI-High Audi AG) Quelle: Grzemba, A.: MOST-The Automotive Multimedia Network. Franzis Verlag, Poing,

10 Clock Data Biphase code Takt Vorteile: - Implizite Übertragung des Clock-Signals - Synchronisierung auf die Clock jederzeit möglich Nachteil: Bitrate nur halbe Clockfrequenz Datenübertragung über Halbbits

11 - 64 Bytes/Frame (512 Bit), 16 Frames = 1 Block 32 Kontrollbytes - Synchron- (Audiodaten) und Asynchronkanal (Burstdaten), insgesamt 60 Bytes (480 Bit) Einteilung durch Boundary Descriptor festgelegt Boundary Kontrollkanal, 2 Bytes (16 Bit) Synchronkanal (Streaming Data) Präambel: 4 Bit, Synchronisierung mit PLL, Kompensierung der Phasenverschiebung Asynchronkanal (Packet Data) Frame Control + Paritätsbit (Detektion von Bitfehlern im Frame) (7 + 1 Bit) Boundary Descriptor: 4 Bit, Anzahl der Quadlets für Synchronkanal, Wert zwischen 6 und 15, Verwaltet durch Timing Master MOST Frame

12 Timing Master Network Master Connection Master Power Master - Erzeugt Systemtakt und generiert Frames - Startet bei Synchronität aller Teilnehmer (Lock) die Kommunikation durch Festlegung des SBC (Synchronous Bandwidth Control Register) - Verwaltet, erstellt und verteilt die Central Registry - Meldet Network Change Events - System Scan, System Status OK/NotOK - Verwaltet und reserviert die Verbindungen (Synchronkanal) - Schaltet Licht Ein/Aus - Startet den Einschlafprozess - Überwacht Status der Spannungsversorgung Verwaltung durch Master

13 1 Kontrollnachricht: 32 Bytes Arbitration + Admin (4 Bytes) Type of Message: 1 Byte, kennzeichnet Low-Level- Botschaften (nur auf Systemebene) Transmission Status (ACK/NAK): 2 Bytes, Übertragung erfolgreich, Cache blocked oder CRC error FBlockID.InstID.FunctionID.TelID.TelLen.OpType.Data Quell- und Zieladresse (je 2 Bytes) Message ID + Payload:17 Bytes FBlockID: 8 Bit InstID: 8 Bit FktID: 12 Bit OpType: 4 Bit TelID: 4 Bit TelLen: 4 Bit Payload: 12 Byte CRC: 2Bytes Admin Keine (2 Bytes) automatische Retransmission auf Systemebene Der Kontrollkanal

14 FBlockID.InstID.FunctionID.TelID.TelLen.OpType.Data - FBlöcke für typische Funktionen von MOST-Co standardisiert - System-FBlöcke: - Network Master: FBlockID 0x02 - Connection Master: FBlockID 0x03 - Power Master: FBlockID 0x04 - NetBlock: FBlockID 0x01 + hält Liste mit FBlockIDs des Nodes + verwaltet alle Adressen des Nodes (physikalisch, logisch, Gruppe) + kommuniziert mit Network Master (FBlockIDs, InstIDs, ShutdownQueries, Adressanfragen, ) - Enhanced Testability FBlock

15 Quelle: MOST Specification Rev. 3.0 E2 FBlockIDs

16 FBlockID.InstID.FunctionID.TelID.TelLen.OpType.Data Verfügbare Funktionen Beispiel FBlock AudioDiskPlayer (Auszug) Verfügbare OpTypes FktIDs 0x000 Notification 0x001 NotificationCheck 0x002 SourceInfo 0x100 Allocate 0x101 DeAllocate 0x102 SourceActivity 0x103 SourceName 0x104 DeckStatus 0x200 TimePosition 0x201 TrackPosition 0x202 MagazineStatus 0x410 Scan 0x451 Repeat 0x452 OpTypes und Functions Quellen: MOST FunctionBlock AudioDiskPlayer Rev MOST Specification Rev. 3.0 E2

17 FBlockID.InstID.FunctionID.TelID.TelLen.OpType.Data - Segmentierung falls mehr als 12 Byte Payload - Erstes Datenbyte: Telegramm-Counter => 11 Byte für Daten - TelLen: Anzahl der Datenbytes des Telegramms (zusammen mit Counter daraus die Nachrichtenlänge berechenbar) TelID Quelle: MOST Specification Rev. 2.5

18 - Mehrere Allokierungen gleichzeitig möglich: 1 Quelle sendet auf mehreren Kanälen/Bytes, mehrere Senken empfangen die selben Kanäle - Meist 2 Bytes pro Kanal => bis zu 15 simultane Stereo-Connections möglich - Reservierung der Kanäle gewährleistet pufferfreie Synchronübertragung (geringere Komplexität der Nodes, Kostenreduzierung) - Maximale Nutzdaten-Bandbreite (SBC=15) 15 x 4 x 8 x 44.1kHz = 44,1 khz - Niedrigstes Byte der Connection ist Namensgeber Synchronkanal Asynchronkanal Kanal-Allokierung I

19 Initiator Quelle: MOST Specification Rev. 3.0 E2 Quelle Connection Master Senke (De)Allocate: Quelle allokiert Kanäle beim Timing Master und teilt das Ergebnis dem Connection Master mit From To FB IID FID OpT L Übersetzung C S NetBlock.01.FBlockIDs.Get S C ResourceAllocate.Num of channels=04 S C B AudioDiskPlayer.01.Allocate.Processing S C C AudioDiskPlayer.01.Allocate.Result(00,01,02,03) C Controller S Sla e Kanal-Allokierung II

20 Quelle: MOST Specification Rev. 3.0 E2 Genormte Funktionsblöcke Adressiert und segmentiert die Nachrichten MOST-Chip, z.b. OS8104, Bypass, CRC, Bitstream- Synchronisierung FOT (Fiber Optical Transceiver): Receiver, Transmitter Aufbau des MOST-Steuergerätes

21 - 16 Bit Adressen Quelle: MOST Specification Rev. 3.0 E2 Node Adressierung I

22 Network Master Physikalische Adresse: S-phys-0 Logische Adresse: S-log-0 Physikalische Adresse: S-phys-3 Logische Adresse: S-log-3 Physikalische Adresse: S-phys-1 Logische Adresse: S-log-1 Physikalische Adresse: S-phys-2 Logische Adresse: S-log-2 From To FB IID FID OpT L Übersetzung C S-phys NetBlock.01.FBlockIDs.Get C S-phys NetBlock.02.FBlockIDs.Get C S-phys NetBlock.03.FBlockIDs.Get S-log-2 C C 0 00.NetBlock.02.FBlockIDs.Status S-log-1 C C 6 00.NetBlock.01.FBlockIDs.Status.(.AudioDiskPlayer... S-log-3 C C 0 00.NetBlock.03.FBlockIDs.Status C 03C8 2 1 A00 C 1 00.NetworkMaster.01.Configuration.Status.Ok Node Adressierung II

23 Links: - MOST-Specification - Grzemba, A.: MOST-The Automotive Multimedia Network. Franzis Verlag, Poing, Infos, Ne s, E ents, Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

24 Wer wir sind als Startup- Unternehmen gegründet Mittlerweile Standorte national in München, Ingolstadt, Stuttgart, Leipzig und Wolfsburg, sowie international in Greenville, S.C. (USA), Shenyang (China) in Vorbereitung Aktuell ca. 400 Mitarbeiter Tendenz: weiter wachsend Standorte Garching/München Ingolstadt Stuttgart Leipzig Wolfsburg Greenville, S.C. (USA) In Vorbereitung: Shenyang (China)

25 INGENIEURE UND TECHNIKER Elektro- und Informationstechnik Fahrzeugtechnik Informatik Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau Quereinsteiger offen bodenständig Wen wir suchen. Studenten, Absolventen, Young Professionals, sowie Quereinsteiger.

26 Warum in-tech? Wir sind ein nettes Team Wir halten zusammen Wir bilden aus und weiter... Wir haben Spaß und wir wurden bereits zwei Mal (2011 und 2012) mit dem Siegel Deutschlands beste Arbeitgeber ausgezeichnet.

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