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【維修資料】奧迪的MOST總線系統結構與原理

01-01

光纖數據總線信號衰減增大的原因


1、 光導纖維的曲率半徑過小



如果光導纖維彎曲(折疊)的半徑小于5mm,那么在纖芯的拐點處就會產生模糊(不透明,與折疊的有機玻璃相似),這時必須更換光導纖維。


2、 光導纖維的包層損壞




3、 端面刮傷




4、 端面臟污




5、 端面錯位(插頭殼體碎裂)




6、 端面未對正(角度不對)




7、 光導纖維的端面與控制單元的接觸面之間有空隙(插頭殼體碎裂或未定位)




8、 端套變形




光導纖維的防彎折裝置


在鋪設光導纖維時,安裝了防彎折裝置(波形管),用以保證最小25mm的曲率半徑。




*不允許用下述方法維護光導纖維及其構件:

  • 熱處理之類的維修方法,如釬焊、熱粘結及焊接。

  • 化學及機械方法,如粘貼、平接對接

  • 兩條光導纖維線絞合在一起,或者一根光導纖維與一根銅線絞合在一起。

  • 包層上打孔、切割、壓縮變形等:另外裝入車內時不可有物體壓到包層。

  • 端面上不可臟污,如液體、灰塵、工作介質等。只有在插接和檢測時才可小心地取下保護蓋。

  • 在車內鋪設時不可打結,更換光導纖維時注意其正確的長度。



MOST總線的環型結構




MOST總線系統的一個重要特征就是它的環形結構。


控制單元通過光導纖維沿環形方向將數據發送到下一個控制單元。這個過程一直在持續進行,直至首先發出數據的控制單元又接收到這些數據為止。這就形成了一個封閉環。通過數據總線自診斷接口和診斷CAN來對MOST總線進行診斷。


系統管理器

系統管理器與診斷管理器一同負責MOST總線內的系統管理。


在03年型的AUDI A8上,數據總線診斷接口J533(網關)起診斷管理器的作用。前部信息系統控制單元J523執行系統管理器的功能。


系統管理器的作用如下:

  • 控制系統狀態

  • 發送MOST總線信息

  • 管理傳輸容量



MOST總線系統狀態


休眠模式

這時MOST總線內沒有數據交換,裝置處于待命狀態,只能由系統管理器發出的光啟動脈沖來激活。靜態電流被降至最小值。


休眠模式的激活條件:

  • MOST總線系統上的所有控制單元都已準備好要切換到休眠狀態。

  • 其它總線系統沒有通過網關提出任何要求。

  • 自診斷未激活。



在上述的條件下,MOST總線可通過下述方法切換到休眠狀態:

  • 在起動蓄電池放電時,由蓄電池管理器經網關

  • 通過自診斷儀器激活“傳輸模式


備用模式

無法為用戶提供任何服務,給人的感覺就好象是系統已經關閉一樣。這時MOST總線系統在后臺運行,但所有的輸出介質(如顯示屏、收音機放大器等)都不工作或不發聲。


這種模式在起動及系統持續運行時被激活。



備用模式的激活:

  • 由其它數據總線通過網關激活,如司機車門的開鎖/開門,點火開關接通

  • 由MOST總線上的某個控制單元來激活,如打入的電話


通電

控制單元完全接通,MOST總線上有數據交換,用戶可使用所有功能。




進入通電狀態的前提條件:

  • MOST總線處于備用狀態

  • 其它數據總線通過網關激活,如S觸點,顯示屏工作

  • 通過用戶的功能選擇來激活,如通過多媒體操縱單元E380



信息幀


系統管理器以44.1KHz脈沖頻率向環狀總線上的下一個控制單元發送信息幀(Frames)


脈沖頻率

由于使用了固定的時間光柵,脈沖頻率允許傳遞同步數據。同步數據傳遞這樣一些信息,諸如聲音和動態圖象(視頻),這些信息必須以相同的時間間隔來發送。


44.1KHz這個固定的脈沖頻率與數字式音頻裝置(如CD機、DVD機、DAB收音機)的傳遞頻率是相同的,這樣就可以將這些裝置連接到MOST總線上了。


一個信息幀的大小為64字節,可分成以下幾部分(見圖示)


信息幀的結構



(1字節等于8位)


信息幀的各部分

1、 起始區表示一個信息幀的開始,每段信息幀都有自己的起始區。



2、分界區用于區分起始區和緊跟著的數據區。


MOST總線在數據區最多可將60個字節的有效數據發送到控制單元。


數據分為兩種類型:

  • 聲音和視頻作為同步數據

  • 圖片、用于計算的信息及文字作為異步數據。


數據區的分配是可變的,數據區的同步數據在24-60個字節之間,同步數據的傳遞具有優先權。


異步數據根據發射器/接收器的地址(標識符)和可用異步總容量,以4個字節為一個數據包被記錄并發送到接收器上。



兩個校驗字節傳遞以下信息:

  • 發射器/接收器地址(標識符)

  • 接收器的控制指令(如放大器聲大/聲小)


一個信息組中的校驗字節在控制單元內匯成一個校驗信息幀。一個信息組中有16個信息幀。校驗信息幀內包含有控制和診斷數據,這些數據由發射器傳送到接收器,稱之為根據地址進行的數據傳遞。



(示例)

發射器-前部信息控制單元

接收器-放大器

控制信號-聲大/聲小


3、信息幀的狀態區包含用于給接收器發送信息幀的信息。



4、奇偶校驗區用于最后檢查數據的完整性,該區的內容將決定是否需要重復一次發送過程。




MOST總線的功能流程




系統起動(喚醒)

如果MOST總線處于休眠模式,那么首先須通過喚醒過程將系統切換到備用模式。如果某一控制單元(系統管理器除外)喚醒了MOST總線,那么該控制單元就會向下一個控制單元發射一種專門調制的光(稱為伺服光)。


環狀總線上的下一個控制單元通過在休眠模式下工作的光電二極管來接收這個伺服光并將此光繼續下傳。該過程一直進行到系統管理器為止,系統管理器根據傳來的伺服光來識別是否有系統起動的請求。然后系統管理器向下一個控制單元發送一種專門調制的光(稱為主光)。這個主光由所有的控制單元繼續傳遞,光導發射器(FOT)接收到主光后,系統管理器就可識別出環形總線現在已經封閉了,可以開始發送信息幀了。




首批信息幀要求MOST總線上的控制單元提供標識符。系統管理器根據標識符向環形總線上的所有控制單元發送實時順序(實際配置),于是就可以進行根據地址的數據傳遞了。


診斷管理器將報告上來的控制單元(實際配置)與一個所安裝的控制單元存儲表(規定配置)進行對比。如果實際配置與規定配置不相符,診斷管理器就會存儲相應的故障。這時喚醒過程就結束了,可以開始數據傳遞了。





音頻是視頻作為同步數據的傳遞




為了容易明白,這里我們以AUDI A8“03型車上播放音樂CD為例來進行說明。用戶通過多媒體操縱單元E380和信息顯示單元J685來選擇CD上的曲目。操縱單元E380通過一根數據線將控制信號傳給前部信息控制單元J523-系統管理器。


然后系統管理器在不斷發送的信息幀內加入一個帶有以下校驗數據的信息組(16幀):

  • 發射器地址:前部信息控制單元J523,環形位置3

  • 數據源的接收器地址:CD機,環形位置3(取決于裝備情況)

  • 控制指令:播放第10個曲目;分配傳送通道


CD機(數據源)確定數據區中有哪些字節可以用于傳送它的數據。


然后加入帶有以下校驗數據的信息組:

  • 信息源發射器地址:CD機環形位置(取決于裝備情況)

  • 系統管理器的接收器地址:前部信息控制單元J523,環形位置1

  • 控制指令:CD的數據傳送到通道01, 02, 03, 04 (立體聲)


同步傳遞的數據管理




前部信息控制單元 J523用帶有以下校驗數據的信息組:

  • 發射器地址:前部信息控制單元 J523,環狀位置1

  • 接收器地址:數字式音響包控制單元J525,環形位置(取決于裝備情況)

  • 控制指令:讀出通道 01, 02, 03, 04 并通過揚聲器播出;當前的音響效果設定,如音量、前后音量平衡、左右音量平衡、低音、高音、中音;關閉靜音切換。


向數字式音響包控制單元J525(數據接收器)發出播放音樂的指示。


CD上的數據先被保存在數據區,直至信息幀經環形總線又到達CD機(數據源)為止。這時這些數據就被新的數據所取代,該循環又重新開始。這樣可使得MOST總線上的所有輸出裝置(音響包、耳機)都可使用同步數據。系統管理器通過發送相應的校驗數據來確定哪個裝置使用數據。


傳遞通道

音頻和視頻的傳遞需使用每個數據區的數個字節。數據源會根據信號類型預定一些字節,這些已被預定的字節就稱為通道。一個通道包含一個字節的數據。


信號

通道/字節

單聲道

2

立體聲

4

環繞立體聲

12

通過這種預定通道的方式,多個數據源的同步數據就可以同時傳遞了。


圖片、文本和功能作為異步數據的傳遞




這些數據(導航系統的地圖顯示、導航計算、互聯網、E-Mail)是按異步數據傳遞的。


異步數據源是以不規則的時間間隔來發送這些數據的。為此每個數據源將其異步數據存儲到緩沖寄存器內。然后數據源開始等待,直至接收到帶有接收器地址的信息組。


數據源將數據記錄到該信息組數據區的空閑字節內。記錄是以每四個字節為一個數據包的形式進行的。接收器讀取數據區中的數據包并處理這些信息。異步數據停留在數據區,直至信息組又到達數據源。數據源從從數據區提取數據,在合適的時候用新數據取代這些數據。



診斷


診斷管理器

除系統管理器外,MOST總線還有一個診斷管理器。該管理器執行環形中斷診斷,并會將MOST總線上的控制單元診斷數據傳給診斷控制單元。在Audi A8“03車上,數據總線診斷接口J533就是執行自診斷功能的。




系統故障

如果數據傳遞在MOST總線上的某一位置處中斷,由于總線是環形結構,因此就稱之為環形中斷。


發生環形中斷的原因:

  • 光導纖維斷路

  • 發射器或接收器控制單元的供電有故障

  • 發射器或接收器控制單元損壞


環形中斷診斷


環形中斷診斷導線


如果MOST總線上出現環形中斷,那么就無法進行數據傳遞了,因此就使用診斷線來進行環形中斷診斷。診斷線通過中央導線連接器與MOST總線上的各個控制單元相聯。要想確定環形中斷的具體位置,就必須進行環形中斷診斷。環形中斷診斷是診斷管理器執行元件診斷內容的一部分。


環形中斷的影響:

  • 音頻和視頻播放終止

  • 通過多媒體操縱單元無法控制和調整

  • 診斷管理器的故障存儲器中存有故障“光纖數據總線斷路”




環形中斷診斷開始后,診斷管理器通過診斷線向各控制單元發送一個脈沖。這個脈沖使得所有控制單元用光導發射器(FOT)內的發射單元發出光信號。


在此過程中,所有控制單元檢查:

  • 自身的供電及其內部的電控功能

  • 從環形總線上的前一個控制單元接收光信號


MOST總線上的控制單元在一定時間內會應答,這個時間的長短由控制單元軟件來確定。環形中斷診斷開始后到控制單元作出應答有一段時間間隔,診斷管理器根據這段時間的長短就可判斷出哪一個控制單元已經作出了應答。


應答的內容


環形中斷診斷開始后,MOST總線上的控制單元發送以下兩種信息:

  • 控制單元電氣方面正常--也就是說,本控制單元的電控功能正常,如供電情況。

  • 控制單元光學方面正常--也就是說,本控制單元的光電二極管接收到環形總線上位于其前面的控制單元發出的光信號。


診斷管理器通過這些信息就可識別:

  • 系統是否有電氣故障(供電故障)

  • 哪兩個控制單元之間的光導數據傳遞中斷了


信號衰減增大的環形中斷診斷




環形中斷診斷只能用于判定數據傳遞是否中斷。診斷管理器的執行元件診斷還有一項功能,就是通過降低光功率來進行環形中斷診斷,用于識別增大的信號衰減。通過降低光功率來進行環形中斷診斷,其過程與上述是相同的。


但有一點是不同的:即控制單元接通光導發射器(FOT)內的發光二極管時有3dB的衰減,也就是說光功率降低了一半。如果光導纖維(LWL)信號衰減增大,那么到達接收器的光信號就會非常弱,接收器會報告“光學故障”于是診斷管理器就可識別出故障點,并且在用檢測儀查尋故障時會給出相應的幫助信息。

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