FACUL TATEA DE AUTOMATICĂ, CALCULATOARE ȘI [622787]

UNIVERSITATEA DIN CRAIOV A
FACUL TATEA DE AUTOMATICĂ, CALCULATOARE ȘI
ELECTRONICĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

Alin Condeescu

COORDONATOR ȘȚIINȚIFIC:
Prof. univ. dr. Ionete Cosmin

Septembrie 2017
CRAIOVA

UNIVERSITATEA DIN CRAIOV A
FACUL TATEA DE AUTOMATICĂ, CALCULATOARE ȘI
ELECTRONICĂ

Protocoale de comunicație în industria
auto – CAN, LIN, FlexRay , Most

Alin Condeescu

COORDONATOR ȘȚIINȚIFIC:
Prof. univ. dr. Ionete Cosmin

Septembrie 2017
CRAIOVA

Cuprins
Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 5
Capitolul 1. Industria auto în România ………………………….. ………………………….. ……………… 6
1.1 Evoluția sistemelor electrice și electronice pe autovehicule ………………………….. ………. 9
1.2 Multiplexarea ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 11
1.3 Sarcin ile de comunicare ………………………….. ………………………….. ……………………….. 17
1.4 Integritatea datelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 17
1.5 Capacitate în timp real ………………………….. ………………………….. …………………………. 18
Capitolul 2. Clasificarea protocoalelor de comunicație auto ………………………….. …………….. 20
2.1 Protocoale de comunicație pentru automobile ………………………….. ………………………. 20
2.2 Evoluția sistemelor electrice/electronice de pe automobile ………………………….. ……… 20
2.3 Arhitectura sistemelor seriale și a nodurilor de procesoare din automobile …………….. 32
2.4 Schimb fiabil de date în automobil cu CA N ………………………….. …………………………. 33
2.4.1 CAN standard, implementare și interfață ………………………….. ……………………….. 33
2.4.2 Controlul evenimentelor și distribuirea mesajelor ………………………….. …………… 34
2.4.3 Metoda de acces la magistrala CSMA / CA ………………………….. ……………………. 35
2.4.4 Transmisia de date ………………………….. ………………………….. ………………………… 36
2.4.5 Confirmarea mesajelor CAN primite ………………………….. ………………………….. … 37
2.5 Protocolul LIN. Schimb de date ………………………….. ………………………….. …………….. 38
2.51 Motivele de la baza apariției LIN ………………………….. ………………………….. ……… 38
2.5.2 LIN Consortium ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 39
2.5.3 Comunicare master -slave ………………………….. ………………………….. ……………….. 40
2.5.4 Transmisia datelor prin cadre LIN ………………………….. ………………………….. ……. 40
2.5.5 Funcțiile de gestionare ………………………….. ………………………….. …………………… 41
2.5.6 Dezvoltarea rețelei prin sistemele LIN Bus ………………………….. ……………………. 42

2.5.7 LIN – Aspectul rețelei ………………………….. ………………………….. ……………………. 42
2.5.8 Strategii curente și viitoare pentru testele de conformitate cu masterul LIN ……… 43
2.6 FlexRay pentru schimbul de date în aplicații de siguranță extrem de importante …….. 45
2.6.1 FlexRay – răspunsul la cerințele ridicate de transmitere a datelor în automobil …. 46
2.6.3 FlexRay arhitectura de comunicare – Timp -declanșat, toleranță la erori și flexibil 47
2.6.4 Comunicarea FlexRay: deterministă și dinamică ………………………….. …………….. 48
2.6.5 Transmis ia de date protejată prin CRC ………………………….. ………………………….. 49
2.6.6 Sistemul optim de operare pentru aplicațiile FlexRay ………………………….. ………. 49
2.6.7 Software încorporat pentru sistemele FlexRay ………………………….. ……………….. 52
2.6.8 Calibrarea ECU cu XCP pe FlexRay ………………………….. ………………………….. … 54
2.7 MOST pentru transmiterea datelor multimedia ………………………….. …………………….. 55
2.7.1 MOST, începuturi și cooperare ………………………….. ………………………….. ……….. 55
2.7.2 Managementul sistemului ………………………….. ………………………….. ………………. 56
2.7.3 Modelarea funcțională ………………………….. ………………………….. …………………… 56
2.7.4 MOST, interfață de rețea ………………………….. ………………………….. ………………… 57
2.7.5 Cele mai multe rețele ………………………….. ………………………….. …………………….. 57
Capito lul 3. Diagnoză auto ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 60
3.1 Aplicații existente ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 60
3.2 Standardul ODB II ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 62
3.3 Circuitul integrat ELM 327 ………………………….. ………………………….. …………………… 67
3.4 Diagnoza inteligentă și semnificația ei ………………………….. ………………………….. ……. 69
3.5 Citirea codurilor de eroare, prelucrarea memoriei de erori ………………………….. ……… 70
Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 75
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 77

5
Introducere
În condițiile actuale în care automobilului i se impun exigențe sporite privind fiabilitatea,
confortul, securitatea, ca și constrângeri severe privind consumul de combustibil, poluarea și
zgomotul, toate acestea la un cost cât mai redus, echipamentul elec tric și electronic a căpătat un rol
deosebit și a suferit o evoluție spectaculoasă. Dacă în circa 100 de ani, echipamentul electric de bază a
rămas cam același, suferind doar mici îmbunătățiri, iar o carte despre acest echipament era foarte
subțire, în ult imii 15 ani s -au produs atât de multe schimbări încât o carte devine neîncăpătoare pentru
noile echipamente apărute. Practic evoluția este atât de rapidă încât din momentul în care începe
redactarea unei cărți în acest domeniu și până la finalizarea ei, de ja au apărut o serie de evoluții și
schimbări importante. În contextul actual în care echipamentul electric și electronic al automobilului
capătă o importanță deosebită, practic nemaiexistând nici un subansamblu care să nu fie comandat,
monitorizat sau opt imizat prin mijloace electrice și electronice, lucrarea prezintă o importanță
deosebită. În lucrare s -a acordat o atenție deosebită atât cunoașterii, calculului și construcției
echipamentelor analizate cât și corelării acestora, respectiv funcționării în c omun a echipamentului
electric cu agregatele deservite. În același timp, având în vedere evoluția dinamică din acest domeniu,
în cadrul fiecărui capitol se face o analiză a direcțiilor posibile de evoluție viitoare. Modul concis de
prezentare, ponderea red usă acordată descrierii și modului de funcționare a componentelor analizate,
schematizarea principială, dau lucrării o utilitate maximă și o notă de generalizare în studierea
protocoalelor de comunicații ale automobilelor.

6
Capitolul 1. Industria auto în România
În anul 2016 au fost produse la nivel mondial mai mult de 80 de milioane de autovehicule,
incluzând automobile și autoutilitare. Datorită acestor vânzări, industria auto este cel mai important
sector al economiei cu cele mai mari venituri.
În anul 2015 au fost vândute la nivel mondial un număr de 79.9 milioane de automobile noi:
22.9 milioane în Europa, 21.4 milioane în Asia -Pacific, 19.4 milioane în SUA și Canada, 4.4 milioane
în America Latină, 2.4 milioane în Orientul Mijlociu și 1.4 milioane în Africa. Piețele din America de
Nord și Japonia au stagnat, în timp ce alte piețe ca cele din America de Sud și unele părți din Asia au
crescut puternic. Din cele mai importante piețe, China, Rusia, Brazilia și India au cunoscut cele mai
mari creșteri; Chi na devenind atât cel mai mare producător de automobile, cât și cea mai mare piață
după masiva creștere din 2009. În primele 5 luni din 2010, numărul total de automobile vândute a fost
de 7.61 milioane în China (4.62 milioane în SUA) și numărul total de vâ nzări așteptate este în jur de
17 milioane (13.65 milioane în 2009), adică aproape dublu decât piața din SUA.
Aproape 250 milioane de autovehicule sunt utilizate în Statele Unite. La nivel global erau în jur
de 806 milioane de mașini și camioane ușoare în anul 2007, consumând aproximativ 982 miliarde de
litrii de combustibil anual. Aceste date cresc însă rapid, în special în China.
OEM(original Equipment Manufacturer) -urile din industria auto lucrează în mod continuu la
dezvoltarea de vehicule mai sigure, mai inteligente și mai eficiente din punct de vedere energetic.
Multe dintre soluțiile implementate sunt datorate noilor module de control electronic (ECM), făcând
ca electronica să fie sectorul cu dezvoltarea cea mai rapidă din cadrul elementelor auto.
Microcontrolerele cu memorie flash, înalt integrate, ce dispun de management energetic, se află la
baza ECM -urilor, și sunt elemente cheie ale sistemelor embedded pe care proiectanții le doresc pentru
implementarea în sistemele curente și viitoare. Este tot mai pregnantă competiția legată de consumul
energetic redus, constrângerile legate de spațiul ocupat, conectivitatea ECM pentru posibilitatea de
diagnosticare a sistemului, în timp ce costurile trebuie menținute cât mai reduse. După cum numărul
de ECM -uri continuă să crească, disponibilul energetic necesar al vehiculului este sub o presiune din
ce în ce mai mare. Unele vehicule de înaltă clasă dispun de peste 80 de ECM -uri, ceea ce înseamnă
sarcini de curent foarte ridicate. O cale de a răspunde acestei cer ințe energetice poate fi creșterea
dimensiunilor bateriei. Însă, bateriile de dimensiuni mai mari nu sunt o afacere într -un domeniu în
care spațiul este limitat, iar masa este critică pentru a asigura un minim de consum de carburant. O
opțiune mai bună est e concentrarea asupra cerințelor de consum energetic ale ECM -urilor care
operează atunci când contactul este în stare off. Cu mai multe sarcini de putere prezente atunci când
nu există contact, OEM -urile auto restrâng disponibilul energetic la mai puțin de 1mA pe ECM. O
familie de microcontrolere cu management energetic este un element cheie pentru proiectanții de
sisteme embedded în acest mediu, în care o mare valoare este pusă pe operații eficiente energetic fără
sacrificarea performanțelor.

7
Microcontrole rele cu management energetic oferă proiectantului memorie flash pe cip, o
eficiență bună a sistemului, o robustețe crescută cu minimizarea costurilor și spațiului de placă, prin
eliminarea componentelor externe. Designerii au la dispoziție o mai mare versa tilitate prin
posibilitatea de a comuta între diverse moduri de management energetic, care încorporează rutine de
economisire de energie în aplicațiile software. Tehnologia nanoWatt ce caracterizează
microcontrolerele Microchip Technology PICŽ oferă o bună gestionare energetică pe întreaga lor
gamă de frecvențe de operare. Aceste caracteristici au fost dezvoltate pentru a le furniza proiectanților
opțiuni tehnice fezabile și economice pentru provocările complexe asociate cu operarea sigură de
joasă putere.
În prezent aproximativ 39 de mărci importate de autoturisme la care se adaugă producătorul
autohton Dacia Groupe Renault Mioveni, care are o rețea de comercializare aflată în plină dezvoltare
în toată țara asigură piața autoturismelor din țara noastră. Co mpetiție acerbă între importatorii unei
singure mărci și cei multibrand transformă această piață într -un câmp de luptă în care armele sunt
strategiile de marketing, campaniile de publicitate sau discounturile generoase.
Pe piața auto românească, concurența pentru Dacia vine de la importatorii și reprezentanțele
companiilor străine.
Importatorii mărcilor străine sunt:
 Autoitalia group (Fiat, Alfa Romeo, Maserati, SsangYong, Honda)
 Porsche România (Porsche, Audi, Skoda, Seat, Volkswagen)
 Automobile Bavaria (BMW, Rover, Mini)
 Chrysler Jeep import (Chrysler, Jeep)
 ATS (Citroen)
 Far East Auto (Daihatsu)
 Romcar (Ford, Mazda)
 Hyundai Auto România (Hyundai)
 Hummer automobile (Hummer)
 Premium Auto (Jaguar, Land Rover)
 Kia Motors (Kia)
 Autorom (Mercedes, Smart)
 M Ca r Trading (Mitsubishi)
 Opel România (Opel, Chevrolet)
 Trust Motors (Peugeot)
 Renault România (Renault, Nissan)
 Augusta Motors (Saab)
 Rădăcini Auto Trading (Subaru)
 B&S Motors (Suzuki)

8
 Toyota România (Toyota)
 Forum Auto (Volvo)
Anul 2008 este anul în care piața auto românească n -a mai fost atât de spectaculoasă din punct
de vedere al vânzărilor ca în trecut, în parte din cauza incertitudinilor legate de taxă, dar și datorită
înnoiri, în anii precedenți, a parcului auto. Prima lună a verii a adus, însă, unel e schimbări în evoluția
vânzărilor, iunie devenind astfel cea mai bună perioadă de vânzări de la începutul acestui an, cu o
creștere de 3,7 la sută – 176.429 unități livrate, totuși mult sub ritmul de anul trecut (scădere de 24,8 la
sută).
La autoturisme, avem de -a face chiar cu o ușoară scădere ( -0,9 la sută), adică 144.988 mașini
livrate (față de cele 146.29 în primul semestru din 2007). O scădere compensată de creșterea
vânzărilor de vehicule comerciale ușoare (29,3 la sută) respectiv 29.223 unitati și d e cea a vehiculelor
comerciale grele de 3,5 – 6 tone (+141,3 la sută).
Producția națională de autovehicule a inregistrat o crestere generala de 8 la sută (133.319
unitati) – 5,2 la sută la autoturisme și 65,8 la sută la autovehiculele comerciale ușoare, am bele
rezultate reușite de Dacia. Exportul a atins un nivel -record de 77.402 unități, în creștere cu 30,9 la sută
față de anul trecut și cu 71,7 la sută mai mare decât aceeași lună a lui 2007.
Dacia rămâne liderul incontestabil al pieței, cu .282 unități vâ ndute, chiar dacă producătorului
local i -au scăzut vânările în acest an. Urmează, în topul preferințelor, (13.406), Skoda (12.799),
Volkswagen (12.099), Ford (12.078) și Opel (9.235).
În topul pe mărci, cele mai mari creșteri le -au înregistrat mărcile none uropene: Mazda (+484 la
sută), KIA (+422 la sută), Dodge (+252 la sută), Maserati (+250 la sută), Jaguar (+138 la sută),
Subaru (+119 la sută), Land Rover (+83 la sută), Mitsubishi (+82 la sută), Smart și Honda (+72 la
sută) și Ford (+47 la sută).
Cele ma i mari pierderi le -au înregistrat Daewoo ( -44 la sută), SsangYong ( -36 la sută), Chrysler
(-40 la sută), Citroen ( -29 la sută), Renault ( -21 la sută), Dacia ( -15 la sută), Chevrolet ( -12,3 la sută)
și Peugeot ( -8 la sută). (A.E.M.) .
Piața națională de aut omobile a ajuns astfel să fie a doua din regiune, după Polonia și depășind
Ungaria. Dar aici nu trebuie să uităm că Polonia are o populație aproape dublă față de România.
Vânzările de autoturisme noi au atins un prag psihologic: s-a vândut un autoturism no u la
fiecare 100 de locuitori, ceea ce ne plasează mai aproape de nivelele din alte țări din regiune (Ungaria
un autoturism nou la 54 de locuitori, Republica Cehă unul la 78, Polonia unul la 153).
Piața auto este în continuare dominată de autoturismele din producția națională, dar creșterea
vânzărilor la această categorie a fost de aproximativ 30%, comparată cu creșterea de 75% înregistrată
la autoturismele din import. Astfel ponderea autoturismelor românești a scăzut la 52%, față de 60% în
2007.
Cea mai vâ ndută marcă de autoturisme a rămas în continuare Dacia, cu 96000 unități pe an. Cea
de a doua poziție în clasament a reprezentat însă o schimbare importantă, ea revenind în acest an

9
pentru prima dată unei mărci din import, Renault. Pe locurile următoare se situează cu peste 10.000 de
unități Skoda și Volkswagen. Urmează Peugeot, Opel, Ford, Chevrolet, Fiat.
Autoturismele Diesel au prezentat un regres față de 2007, nu în valoare absolută (care a crescut)
ci în ceea ce privește cota din piața totală, care a s căzut de la 26% la 22%. Aceasta s -a datorat creșterii
accentuate a vănzărilor de autoturisme din clasele mici, care se vând preponderent cu motorizări pe
benzină. Totuși e de remarcat că pe segmentul autoturismelor din import cota de piață pentru Diesel a
rămas constantă la aprox. 54%.
Diminuarea importurilor de mașini second -hand datorată modificării legislației privind
posibilitatea înmatriculării acestora cu respectarea normelor europene de poluare, dar și o industrie
auto autohtonă într -o continuă moder nizare, au dus la un interes crescând către achiziționarea de
autoturisme noi. Autoturismele de import au ocupat mult timp o mare parte din preferințele
cumpărătorilor români, care, la început, erau nevoiți să le achiziționeze din alte țări. În cazul mașin ilor
noi, acest lucru era generat de mai multe cauze printre care cele mai importante erau prețurile mai
mici și lipsa de reprezentare a unor mari companii producătoare în țara noastră. Odată cu pătrunderea
pe piața din România a marilor producători au cre scut vizibil calitatea și diversitatea serviciilor
privind vânzarea, garanția și postgaranția. Concurența, posibilitățile variate de finanțare și înlăturarea
taxelor vamale pentru autoturismele fabricate în Europa au dus, pe lângă diversificarea ofertelor, și la
scăderea prețurilor, acestea tinzând în mod firesc spre o aliniere la cele din Uniunea Europeană, lucru
determinat și de un regim fiscal asemănător.1
În ziua de azi avem de -a face cu o varietate impresionantă de clienți potențiali: persoane tinere,
persoane singure (care vizează în mod special modelele în trei uși), persoane care rulează mai mult în
oraș, persoane care doresc o mașină sportivă (având la dispoziție modele ca Honda Civic Type R,
Golf GTI, Subaru Impreza WRX STI etc.). De reținut este f aptul că, spre deosebire de variantele în
trei volume, majoritatea modelelor hatchback au o modularitate remarcabilă (banchetă fracționabilă și
rabatabilă, șezut rabatabil) fiind deosebit de utile și pentru transportul unor obiecte mari. De exemplu,
majori tatea caroseriilor în trei volume în interior nu poate fi transportat un televizor, datorită
deschiderii insuficiente a portierelor spate și a profilului „aplecat” al caroseriei.
1.1 Evoluția sistemelor electrice și electronice pe autovehicule
Ponderea com ponentelor electronice în automobile este în creștere de la an la an. Electronica
joacă un rol decisiv nu numai în satisfacerea dorințelor clienților primari pentru o mai bună siguranță
și confort pentru condus, dar în același timp pentru a obține o econom ie de combustibil mai bună și
reduce emisiile de gaze de eșapament. Un alt aspect care nu trebuie subestimat este contribuția
numeroaselor sisteme de comunicație în automobil. Multe funcții nu ar posibile fără schimbul de date
între componentele electronic e.

1 Informații preluate din revista Auto Expert , nr.48, mai 2008, p.72.

10
Toata lumea vorbeste despre computerul auto. Se fac remapari, resoftari, chip -tuning pentru a
mari performantele ma șinii prin rescrierea softului computerului auto. Când apare o eroare și mașina
nu mai vrea s ă porneasc ă de pe loc, vinovat e computerul auto. Când se defectează un senzor,
computerul auto ne semnalează defectul și ne trimite la mecanic fără să ne acorde nici cea mai mică
șansă de a rezolva problema „în fața blocului”.

Fig. 1.1 Unitate de Control Electronic (ECU)
Electronic control unit (ECU) , „Unitate de control electronic” , este un modul pentru comenzi sau
dirijări electronice, care este folosit în locurile unde ceva anume trebuie controlat comandat. Modulul
de control electronic este folosit în sectorul auto în multe aplicații electro nice, precum și pentru
controlul electronic la dirijarea de mașini, instalații industriale și multe alte procedee tehnice. Aceste
modulele fac parte din sistemele încorporate2.
Ce se ascunde de fapt sub denumirile de „Computer auto”, ECU sau „Modul de comanda”? Ce face
de fapt acest computer auto si cum functioneaza el?
Sub denumirea generic ă de computer auto se ascunde de fapt un num ăr mai mic sau mai mare
de microprocesoare care au func ții dedicate și care controleaz ă funcționarea diferitelor componen te
ale ma șinii. Exist ă microprocesoare care monitorizeaz ă aprinderea motorului, altele care se ocup ă de
funcț ionarea airbag -urilor, altele de modulul de aer condiț ionat, de sistemele de siguran ță ABS sau
ESP, chiar și de deschiderea sau închiderea geamuril or. Toate aceste microprocesoare sunt, a șa cum le
spune și numele, ni ște calculatoare în miniatur ă care ruleaz ă în memoria lor niste programe, primesc
în permanen ță date de la componentele mașinii ș i prin prelucrarea acestor date de catre programul din
mem orie, furnizeaza la randul lor niste date de iesire, care se concretizeaz ă în comenzi transmise catre
diferite dispozitive ale ma șinii.
Pe bun ă dreptate ne putem întreba cum de au reusit în trecut masinile sa func ționeze foarte
bine si fara aceste microprocesoare? Simplu. Motoarele erau simple, electronica aproape inexistent ă și
metodele de protec ție a pasagerilor mult mai rudimentare. Pe masură ce au început s ă apară elemente
de comfort și siguranț a tot mai avansate, norme de poluare mai stricte și dorinta de a face economie de

2 Baican, R.,Enache,V., 2008, p. 17

11
materiale, constructorii auto au început s ă apeleze la beneficiile aduse de utilizarea
microprocesoarelor și a metodelor de comunica ție moderne.
Practic s -a trecut la utilizarea microprocesoarelor din mai multe motive:
* pent ru a simplifica procesul de construire a ma șinii;
* pentru a reduce emisiile poluante ale motorului și a consumului de carburan ți
* pentru a reduce cantitatea de cabluri necesare func ționării ma șinii
* pentru a îmbun ătăți metodele de diagnosticare a defec țiunilor
* pentru a putea aduce noi facilit ăți fără a face modificari majore la designul și componentele
deja existente într -o ma șina
* nu în ultimul rând pentru cre șterea siguran ței pasagerilor
1.2 Multiplexarea
Dezvoltarea fără precedent a echipamentului electric și electronic auto a avut o influență
puternică și asupra cablajului electric. Începând in anul 1970 fasciculele de cablaje și -au dublat
volumul și complexitatea la fiecare 10 ani. Zecile de calculatoare și blocuri electronice trebuie
alimentate c u informații diverse pentru a genera funcționarea optimă a tuturor echipamentelor și
accesoriilor pentru a se asigura confortul și securitatea precum și pentru gestionarea echipamentelor
mecanice. Dar cu sistemele tradiționale de cablaje s -ar fi ajuns la c omplexități și imposibilități care ar
fi frânat dezvoltarea automobilului. O soluție o reprezintă cablajul plat. Acesta se compune din mai
multe piste conducătoare de lățimi diferite fixate într -un izolator, fiecare conductor având grosimea de
0,076 mm. So luția se preteză în special pentru cablajul dispus pe pavilion, iar în cazul unor defecțiuni
se impune înlocuirea întregului fascicul. Dar cea mai bună rezolvare a problemei o constituie
multiplexarea3. Acest sistem cu aplicații în telefonie permite tranzi tarea în același timp și pe aceeași
linie a mai multor convorbiri. În cazul automobilului, pe același cablu vor putea circula mai multe
informații fără a se perturba între ele. De exemplu sistemele ABS, air -bag, injecția de benzină sau
motorină, climatizar ea, sistemele de control a traiectoriei, etc.. Pentru aceasta este necesar să se treacă
de la informații de tip analog, care necesită un cablu separat, la informații numerice care permit
tranzitarea pe un singur cablu a numeroase informații.
Multiplexarea reprezintă procesul de combinare a semnalelor multiple pentru transmiterea
printr -un singur canal a semnalor de la mai mulți utilizatori. Multiplexarea permite mai multor
utilizatori să utilizeze un mediu fără interferențe, sau cu interferențe minime.
Pentru comunicații multiplexarea se poate realiza în 4 dimensiuni: spațiu, timp, frecvență și
cod. Scopul multiplexării este să aloce spațiu, timp, frecvență și cod pentru fiecare canal de
comunicare cu un minim de interferență și utilizare maximă a mediului.

3 Bigora, J., 2000, p. 83

12
În cazul multiplexării cu divizare în spațiu fiecare canal emite într -o altă zonă a spațiului fără să
interfereze cu celelate canale. În figura următoare: pe cele trei axe sunt reprezentate dimensiunile cod
(c), timp (t) și frecvență, (f); spațiul tridimen sional (x,y,z) este reprezentat prin cercuri. Canalele k1 ÷
k6 sunt repartizate în cele 6 spații separate, s1 ÷ s6. Intervalul liber dintre canale este denumit și
spațiu de gardă, fiind necesar pentru a evita interferențele.

Fig. 1.2 Multiplexare cu divizare în spațiu
Aplicații ale multiplexării cu divizare în spațiu:
 sistemele de telefonie analogică: fiecare abonat are o pereche separată de fire de cupru
pentru conexiunea la centrala locală;
 transmisia wireless – implică un emițător separat pentru fi ecare canal fizic cu un
spațiu suficient între emițătoare;
 stațiile radio FM – banda de transmisie este limitată la o anumită regiune (mai multe
stații radio de pe mapamond pot utiliza aceeași frecvență fără interferențe dacă sunt situate la distanțe
sufic ient de mari.
Dezavantajele multiplexării cu divizare în spațiu:
 risipă de spațiu;
 nu permite ca două sau mai multe canale să utilizeze același spațiu (de exemplu: mai
multe stații radio acordate pe aceeași frecvență nu pot transmite în același oraș), fiind necesară
utilizarea altor tehnici de multiplexare.
Multiplexarea cu divizare în frecvență subdivide dimensiunea frecvență în câteva benzi de
frecvență care nu se suprapun. Fiecărui canal ki îi este alocată propria bandă de frecvență, astfel că
emițăt oarele care folosesc o anumită bandă de frecvență o pot folosi tot timpul. În cazul acestui tip de
multiplexare este necesară existența spațiului de gardă în frecvență pentru a evita suprapunerile de
bandă.

13

Fig. 1.3 Multiplexarea în frecvență
Această me todă este folosită de stațiile radio din aceeași regiune, unde fiecare stație are propia
frecvență. Principalul avantaj al acestei tehnici de multiplexare este simplitatea ei, mai precis faptul că
nu necesită o coordonare complexă între transmițător și rec eptor (receptorul trebuie să se acordeze pe
frecvența transmițătorului4.
Dezavantajele multiplexării cu divizare în frecvență sunt:
 alocarea unei benzi separate pentru fiecare comunicație posibilă ar fi o risipă imensă
de resurse de frecvență în cazul com unicațiilor mobile (în timp ce o stație radio transmite 24 ore pe zi,
comunicațiile mobile au loc în general doar pentru câteva minute;
 alocarea fixă a unei frecvențe unui emițător face metoda foarte inflexibilă și limitează
numărul de emițătoare.
În cazul multiplexării cu divizare în timp, fiecărui canal ki îi este alocată toată banda, pentru un
anumit interval de timp, astfel toate emițătoarele folosesc aceleași resurse de frecvență, dar la
momente diferite de timp. Spațiul de gardă (în acest caz goluri d e timp) trebuie să separe diferitele
perioade când emițătoarele folosesc mediul.

Fig. 1.4 Multiplexare cu divizare în timp

4 Boyce H., Dwiggins, 1996, p. 70

14
Avantajul multiplexării cu divizare în timp îl reprezintă faptul că este o metodă mult mai
flexibilă pentru comunicațiile mobile (s e pot aloca mai multe sau mai puține intervale de timp pentru
un emițător în funcție de numărul de utilizatori).
Dezavantajele acestui tip de multiplexare sunt:
 interferența co -canal (două transmisii se suprapun în timp);
 evitarea interferenței co -canal ne cesită o sincronizare precisă între emițătoare;
 acordarea unui receptor la un emițător, nu presupune doar ajustarea frecvenței, ci și
ascultarea la un moment de timp precis.
Multiplexarea cu divizare în cod este o metotă relativ nouă în sistemele de comuni care
comerciale, fiind inițial utilizată în aplicațiile militare. În cazul acestui tip de multiplexare canalele ki
folosesc pentru transmisie aceeași frecvență la același moment de timp. Separarea se realizează prin
alocarea fiecărui canal a unui cod. Spaț iile de gardă se realizează prin folosirea codurilor cu distanța
necesară în spațiul cod (coduri ortogonale). Spațiile de gardă devin extrem de importante – codurile
trebuie să fie suficient de ,,ortogonale” (diferite) pentru a separa canalele de comunicaț ie5. Pentru
fiecare canal trebuie alocate coduri diferite, însă spațiul de coduri este uriaș în comparație cu spațiul
de frecvență, astfel că alocarea unui cod individual fiecărui transmițător nu cauzează probleme.

Fig. 1.5 Multiplexarea cu divizare în cod

Avantajele multiplexării cu divizare în cod sunt:
 protecție bună împotriva interferențelor;

5 Boyce H., Dwiggins, 1996, p. 78

15
 implementează și un nivel de securitate – dacă codul nu este recunoscut, semnalele
pot fi recepționate, dar nu pot fi folosite.
Dezavantajele multiplexării cu divizare în cod sunt:
 complexitatea receptorului (trebuie să știe codul și trebuie să separe canalul de date de
zgomotul compus din alte semnale);
 receptorul trebuie să fie sincronizat precis cu transmițătorul pentru a aplica decodarea
corectă;
 necesită un control precis al puterii de emisie (toate semnalele trebuie să ajungă la
receptor cu putere egală, altfel unele semnale le -ar acoperi pe altele).
Istoria recentă a automobilului este caracterizată de o intensificare electronică. Forța motrice
pentru acea sta provine în primul rând din așteptările clienților față de un automobil modern, care
devin din ce în ce mai exigente. În plus, legislatorii continuă să introducă cerințe mai stricte privind
emisiile de gaze de eșapament. Creșterea competitivității și a presiunilor de costuri ale globalizării
generează, de asemenea, presiuni inovatoare constante. OEM -urile auto au descoperit că produsele
electronice reprezintă o modalitate de a răspunde acestei provocări multiple. În special, acest lucru se
reflectă în mi grarea unităților electronice de comandă (ECU) în automobilul care a început la sfârșitul
anilor '70. În acel moment, primele sisteme electronice încorporate încă și -au format sarcinile în mod
autonom. Cu toate acestea, a fost recunoscut faptul că, prin co ordonarea aplicațiilor depuse în diferite
ECU, ar fi posibilă creșterea imensă a funcționalității vehiculului. Aceasta a fost motivarea integrării
sistemelor de comunicații în automobil. Înainte de toate, a apărut controlul dinamic al conducerii
electronic e, care a dominat dezvoltarea avansată6.
Cu toate acestea, utilizarea intensivă a forței de muncă utilizând linii individuale dedicate a
permis doar schimbul limitat de date. Ca o cale de ieșire din această dilemă, a fost pus sub semnul
întrebării schimbu l de date bit -serial printr -un singur canal de comunicare. Acest canal unic de
comunicare integrează toate canalele individuale de comunicare și se numește BUS (magistrală de
date) . Folosind această magistrală și interfețele seriale asociate, este posibil să fie unite toate ECU –
urile împreună într -o rețea care se referă la un sistem de comunicație serială. În acest context, ECU –
urile sunt denumite noduri BUS . De la introducerea sistemelor de magistrală, complexul și zece tipuri
divergente de sârmă din autom obil au devenit un lucru din trecut7. Sistemele BUS simplifică nu
numai proiectarea și instalarea proiectului, ci și reducerea greutății și a spațiului necesar pentru
conectare. În plus, numărul redus de conectori reduce semnificativ susceptibilitatea la d efecțiuni.
Aceste numeroase avantaje se confruntă cu numeroase sarcini de comunicare care trebuie să fie
stăpânite de sistemul BUS serial.

6 Christopher, O., 1996, p. 18
7 Idem, p. 22

16

Fig. 1.6 Distribuția CAN, LIN, FlexRay și MOST într -un automobil

Fig. 1.7 Reprezentare grafică a protocoalelor de comunicație

17
1.3 Sarcinile de comunicare
O condiție prealabilă pentru schimbul de date fără probleme este alocarea unică a datelor care
trebuie trimise la nodurile BUS . În esență, se face o distincție între alocarea selectivă a expeditorului
și selectivitatea receptorului (adresare). În cazul în care expeditorii adresându -se în mod selectiv,
expeditorul identifică receptorul dorit printr -o adresă unică BUS nod. În schim b, în cazul adresării
selective a receptorului, datele care trebuie trimise sunt adresate. Aceasta înseamnă, în principiu, că
toate datele sunt disponibile pentru orice nod care trebuie recepționat (difuzat). Prin urmare, toate
nodurile BUS au sarcina de a filtra date care sunt relevante pentru acestea. Aceasta se realizează cu
ajutorul adresei la care se face referire aici ca identificator. Pentru ca receptorul să obțină datele și
adresa ca o unitate, expeditorul le ambalează împreună ca un cadru. Un cad ru tipic include adresa și
datele cu recunoaștere de început și sfârșit, care sunt utilizate în principal pentru a sincroniza
expeditorii și receptoarele. Un „cadru ” este denumit și „mesaj ”.
Cele mai presante sarcini ale unui sistem BUS serial includ comun icarea în timp real și
integritatea datelor. Un sistem distribuit nu poate îndeplini scopul dorit decât dacă toate datele ajung
la nodul de destinație la timp și fără erori. O performanță și un domeniu de aplicare a sistemului BUS
serial în automobil depin d în mare măsură de gradul în care acesta poate evita, respinge, detecta și
corecta erorile și poate garanta transportul în timp util al datelor.
1.4 Integritatea datelor
Integritatea cantitativă a datelor poate fi descrisă ca probabilitatea de eroare rezi duală. Aceasta
este o măsură statistică a încălcării integrității datelor. Probabilitatea de eroare reziduală este înțeleasă
ca fiind produsul probabilității A că datele transmise sunt corupte, iar probabilitatea B că datele
corupte rămân nedetectate. Inte gritatea datelor unui sistem de comunicație serială depinde, prin
urmare, în primul rând de măsura în care evită corupția datelor și, în al doilea rând, de gradul în care
poate detecta datele corupte. Interacțiunile rapide legate de cuplajul electric, capa citiv sau inductiv,
precum și câmpurile electromagnetice, sunt considerate ca potențiale cauze ale corupției datelor în
automobil8. Sursele specifice care sunt responsabile pentru corupție pot fi servomotoarele, motoarele
ventilatoare, semnalele de înaltă frecvență generate de procesul de comutare în motoarele de curent
continuu și transmisii rapide de date sau reflecții la capetele BUS elor. Cu cât aceste cauze pot fi
eliminate cu mai mult succes, cu atât este mai mare imunitatea la zgomot și este mai fiabilă
transmiterea datelor. Pentru a spori imunitatea la zgomot a unui sistem cu magistrală serială, sunt
necesare unele măsuri impor tante. În afară de protecția mediului de transmisie, precum și a tuturor
componentelor electrice și electronice, este important să se asigure distanțe mari între datele și liniile
de transmisie de energie și între componentele electrice și electronice. Est e important să se limiteze

8 Enache, V., Dima,D., 2002, p. 43

18
frecvența și numărul de semnale de transmisie a datelor, precum și gradul lor de apropiere, să se
aplice principiul transmiterii semnalelor diferene și, în final, să se termine capătul busului cu
impedanța caracteristică a mediul ui de transmisie. Chiar și în cazul sistemelor fizice optime,
transmisia nu poate fi eliminată complet. Mecanismele de detectare a erorilor sunt, prin printre
metodele utilizate cel mai frecvent este metoda metodei de control, în care expeditorul calculeaz ă o
sumă de control din blocul de date care trebuie trimis printr -un algoritm definit. Apoi trimite această
sumă de control la sfârșitul blocului de date. Folosind această sumă de control, receptorul este capabil
să verifice blocul de date recepționat.
Cu cât algoritmul este mai inteligent, cu atât este mai scurt să se protejeze blocul de date și cu
cât suma de control este mai mare, cu atât este mai bună capacitatea de detectare a erorilor
algoritmului. Cu toate acestea, datorită cerințelor limitate de lăț ime de bandă și de timp, trebuie să se
ajungă la un compromis între capacitatea de detectare a erorilor și raportul dintre blocul de date și
dimensiunea sumelor de control (eficacitatea transmisiei). În plus, trebuie să considerăm că suma de
control în sin e nu este imună la perturbații în timpul transmisiei9. Ca regulă, după detectarea unei erori
de transmisie, este necesară o corecție de eroare, de ex. Cu ajutorul unei sume de control corective de
eroare. Cu toate acestea, spre deosebire de detectarea simp lă a erorilor care ar necesita un sum de
control explicit mai mare. Din motive de eficiență, motivele de corectare a erorilor nu sunt
implementate în automobile. Corecția de eroare se întâmplă prin repetarea mesajului: cauzată fie de
un semn de eroare seta t de către nodul de magistrală care detectează eroarea, fie automat în cazul
transmiterii periodice a mesajelor.
1.5 Capacitate în timp real
Un sistem cu capacitate în timp real trebuie să fie capabil să garanteze transmiterea tuturor
datelor care urmează să fie schimbate între nodurile de magistrală scurtă într -o fereastră de timp
definită. Factorii cheie aici sunt numărul și dimensiunile mesajelor, lățimea de bandă disponibilă și, în
special, tipul de acces la magistrală. În cel de -al doilea caz, se face o distincție fundamentală între
accesul controlat și aleatoriu al magistralei. În sistemele de magistrală seriale cu acces controlat la
magistrală, drepturile de acces la magistrale sunt deja definite clar înaintea accesului la magistrale.
Astfel de sistem e de transmitere a mesajelor fero -deterministe reprezintă o condiție prealabilă
importantă pentru realizarea sistemelor de magistrală seriale capabile în timp real. Cu toate acestea,
deoarece întreaga secvență de comunicații este executată conform unui pro gram și nu poate fi
influențată, sistemele de magistrală seriale cu acces la magistrală controlată sunt caracterizate de un
comportament dinamic slab. Acest dezavantaj nu se aplică sistemelor de magistrală cu acces
necontrolat la magistrală. Fiecare nod BUS are dreptul de a ocupa BUS -ul în orice moment. Ca
răspuns la un eveniment care tocmai a avut loc. Acest lucru produce acces rapid la BUS ; Cu toate

9 Baican, R.,Enache,V., 2008, p. 62

19
acestea, există riscul inerent de coliziuni mai mult sau mai puțin acute, în funcție de densitatea
evenimen tului, dimensiunile mesajelor și rata de date disponibilă. Acestea nu sunt condiții bune
pentru realizarea transmisiei de date capabile în timp real. Monitorizarea BUS -ului de către nodurile
BUS care doresc să trimită date reduce riscul de coliziune. Acest a poate fi prevenit în întregime prin
introducerea priorităților mesajului. Cu toate acestea, aceste metode de acces la BUS , bazate pe
monitorizarea BUS -elor și pe prioritățile mesajelor, nu pot garanta integritatea . Este posibil ca
mesajele cu prioritate redusă să fie amânate în mod nejustificat de lungi.
În general, interfața fizică a magistralei este implementată cu ajutorul unui transmițător. Un
controler de comunicație acoperă stratul de date. Dacă toate nodurile BUS din sistem respectă același
protoco l de comunicație și aceeași specificație Physical Layer, atunci sunt îndeplinite condițiile
preliminare fundamentale pentru schimbul de date fără probleme între nodurile de magistrală. În
comunicarea serială, aplicația expeditorului transmite către control erul de comunicație blocul de date
care urmează să fie trimis. Controlorul de comunicație, la rândul său, adaugă adresa și informațiile de
verificare și sincronizare către blocul de date, creând astfel un cadru. Transmițătorul transmite acum
cadrul peste m agistral ă10. În automobil, structura fizică de interconexiune este, în general, topologia
liniei, care este foarte ușor de gestionat datorită interfeței pasive BUS . Pe partea receptorului,
transmițătorul acceptă cadrul și îl transmite la controlerul de comu nicații, care evaluează informațiile
transmise acestuia, iar în cazul rutelor corecte de recepție a datelor blocul de date către aplicație.
Aceasta are ca rezultat un flux de comunicare ierarhic și, prin urmare, transparent. Acest lucru este
garantat prin finalizarea sarcinilor de comunicare atribuite straturilor și prin protocolul de comunicație
și definirea stratului fizic. Pentru anumite funcții, cum ar fi gestionarea BUS -elor (inclusiv
funcționalitatea Sleep and Wake -Up) sau diagnosticarea și configurar ea nodurilor BUS ,
funcționalitatea de comunicare furnizată de Layer Link de date este insuficientă. Prin definirea
straturilor superioare, respectiv a protocoalelor de comunicare superioare, funcționalitatea de
comunicare poate fi extinsă.

10 Vektor Press Book, 2016, p. 23

20
Capitolul 2. C lasificarea protocoalelor de comunicație auto
2.1 Protocoale de comunicație pentru automobile
În prezent sistemele electronice de pe automobile cunosc o dezvoltare fără precedent. Pentru
automobilele de lux se estimează că sistemele electronice reprezintă aproximativ 23% din costul total
al automobilului. De asemenea, experții estimează că aproximativ 80% din inovațiile aduse în
domeniul auto fac parte din categoria sistemelor electronice.

Fig. 1.8 Sistemele electronice aflate la bordul unui automobil Sursa: Siemens VDO (Continental)
2.2 Evoluția sistemelor electrice/electronice de pe automobile
Începând cu 1970 se poate observa o creștere exponențială a numărului de componente electronice
utilizate pe automobile, ce au ca scop înlocuirea componentelor mecanice și hidraulice. Scopul
principal al sistemelor electronice de pe automobile este de a asista conducătorul auto în ceea ce
privește controlul automobilului, prin intermediul tracțiunii (motor), direcției (servodirecție electrică),
sistemului de frân are ( ABS , ESP) sau a suspensiei (suspensie activă)11. Un alt scop al sistemelor
electronice este de a controla luminile, ștergătoarele, ușile și mai nou sistemele multimedia (radio,
DVD ), sistemele de comunicație (telefonie „hands free ”) și de poziționare global ă (GPS).

11 Vektor Press Book, 2016, p. 38

21

Fig. 1.9 Evoluția procentului de sisteme electronice de pe automobile
Literele din graficul de mai sus reprezintă progresele semnificative făcute în domeniul sistemelor
electrice/electronice de pe automobile:
 semnalizare optică, acustică, radio, demaror, dinam;
 aprindere tranzistorizată, alternator;
 controlul vitezei de croazieră, injecția electronică de combustibil, controlul electronic al
transmisiilor automate ;
 calculator de bord, indicator interval service, ABS, telefonie mobilă;
 cheie electronică, sisteme integrate de control al motorului și al transmisiei, instrumente de
bord electronice, TCS, suspensie adaptivă, di agnoza senzorilor de impact, sisteme de protecție
antifurt;
 imobilizator electronic, senzor de impact zonal;
 multiplexare, diagnoză, sistem de navigare;
 senzori de impact lateral, senzor de măsura a presiunii din pneuri;
 sistem de acces în automobil bazat pe perimetru, detectarea prezentei ocupanților
automobilului, detectarea și prevenirea răsturnării automobilului;
 ACC , ESP;
 sisteme X -by-wire (sistem de frânare și direcție electronică);

22
Introducere a sistemelor electrice pe automobile începe în jurul anului 1950. În acestă perioadă nu
putem vorbi încă de sisteme electronice veritabile deoarece nici unul dintre sisteme nu conține
materiale semiconductoare.
Evoluția sistemelor electrice/electronice a l uat avânt începând cu anii 1970 și continuă până în zilele
noastre. Conținutul de sisteme electrice/electronice de pe automobile a crescut de la 0% în 1950 până
la 25% în prezent. Numărul mare de sisteme electronice aflat pe un automobil impune schimbul de
informații între diferitele sisteme ce echipează automobilul. Acest schimb de informații are ca scop
reducerea numărului de senzori, prin utilizarea aceleiași informații furnizată de un senzor de către mai
multe calculatoare. Pentru a putea discuta despre protocoale de comunicație utilizate pe automobile
mai întâi trebuie să clarificam modul în care calculatoarele ce echipează un automobil schimbă
informații între ele. Să presupunem că automobilul este echipat cu un calculator de injecție (ECU ), are
transmisie automată (TCU ) și de asemenea este prevăzut cu sistem de frânare ce previne blocarea
roților (ABS).
În tabelul de mai j os sunt date ca exemplu informațiile care sunt schimbate între cele trei calculatoare.
„Tx”semnifica faptul ca informația este transmisa iar „Rx” înseamnă că informația este recepționată.
Informația \ Calculatorul ECU TCU ABS
Turația motorului Tx Rx –
Poziția clapetei obturatoare Tx Rx –
Temperatura motorului Tx Rx –
Tensiunea bateriei Tx – Rx
Viteza automobilului Rx Rx Tx
ABS activ Rx Rx Tx
Cuplul motor cerut Rx Tx –
Schimbarea de treapta este activă Rx Tx –
Tabelul 1.1 Exemplu de informații schimbate între calculatoare
Pentru a explica conținutul tabelului luăm ca exemplu informația „viteza automobilului ”. Acesta este
trimisă de calculatorul sistemului de frânare (ABS) și este recepționată de calculatorul de injecție
(ECM) și al cutiei de vit eze automată (TCU).

23

Figura 1.10 Conexiunea electrică clasică între calculatoarele unui automobil
Astfel pentru a putea împărții aceste informații intre cele trei calculatoare, pentru fiecare semnal,
trebuie realizata o conexiune electrică. Acest mod de a comunica anumite informații prezintă
numeroase dezavantaje, cum ar fi:
 creșterea greutății totale a automobilului datorită numărului mare de cabluri și conectori
electrici;
 scăderea fiabilității automobilului datorită posibilității de defectare a unei con exiuni;
 complexitatea crescută a cablajului automobilului, pentru fiecare noua informație
trimisă/recepționată este nevoie de cabluri adiționale.

Figura 1.11 Conexiunea electrică dintre calculatoarele unui automobil pentru protocolul CAN
În prezent, datorită numărului mare de calculatoare utilizate pentru un automobil, acest mod de a
schimba informații este imposibil de folosit. Pentru a îndepărta aceste inconveniente s -a trecut la
multiplexare, care reprezinta de fapt transmiterea mai multor informaț ii utilizînd aceleași fire
electrice.
Avantajele utilizării comunicației multiplexate sunt evidente:

24
 mai puțini senzori, cabluri și conectori;
 reducerea greutății automobilului;
 reducerea spațiului ocupat de partea electrică a automobilului;
 creșterea fiabilității automobilului datorită reducerea numărului de componente care se pot
defecta.
În funcție de protocolul de comunicație utilizat conexiunea electrică poate fi realizată cu un singur fir
(protocolul LIN) sau cu două fire ( protocolul CAN ).
Protocoalele de comunicație utilizate în industria automobilelor se clasifica în principal în funcție de
viteza de transmitere a datelor. SAE (Society of Automotive Engine ers), societatea inginerilor de
automobile, propune următoarea clasificare a sistemelor/rețelelor de comunicație:
Clasa Viteza Aplicații Exemple
Protocol
A < 10 kb/sec Acționare oglinzi, geamuri electrice LIN
B 10 … 125 kb/sec Instrumente de bord CAN "low
speed"
C 125 kb/sec … 1
Mb/sec Management motor, transmisie, sisteme de frânare
(ABS) CAN "high
speed"
D > 1 Mb/sec Sisteme "X -by-wire", multimedia FlexRay, MOST

Fig 1.12 Logo protocol CAN (Controller Area Network)
Începând cu mijlocul anilor 1980 Bosch a demarat dezvoltarea protocolului CAN . În prezent acest
protocol este cel mai utilizat în industria automobilelor, în anul 2000 fiind comercializate aproximativ
100.000.000 de module CAN. Protocolul CAN se caracterizează prin robustețe și viteză de
transmitere a datelor relativ mare. Este utilizat în principal pentru aplicații în timp real, cum ar fi
managementul motorului, transmisiei și a sistemului de frânare clasic ( hidraulic).

Fig. 1.13 Logo protocol LIN (Local Interconnect Network)
Protocolul LIN este rezultatul colaborării dintre Audi AG, BMW AG, Daimler AG, Freescale, VW și
Volvo. Scopul colaborării este de a crea un protocol simplu, ieftin, de viteza mica care sa fie utilizat la
controlul sistemului de închidere centralizată, climatizare, oglin zi electrice, etc. Față de protocolul

25
CAN care utilizează doua fire pentru a transmite informațiile protocolul LIN este monofilar, utilizează
doar un fir.

Fig 1.14 Logo protocol FlexRay
Sistemele "X -by-wire" (control electronic, prin fir) cum ar fi "steer -by-wire" (sistem de directie
actionat electric) sau "brake -by-wire" (sistem de frânare acționat electric) necesită un protocol de
comunicație stabil, tolerant la erori și cu viteza mare de transport a informațiilor. Răspunsul la aceste
cereri l -a dat cooperarea dintre BMW, Daimler, Philips și Freescale, având ca rezultat protocolul
FlexRay. Prima implementare a protocolului FlexRay s -a făcut în 2006 pentru suspensia adaptiva a
BMW -ului X5. Industrializarea protocolului s -a făcut în 2008 pe noul BMW s eria 7.

Fig 1.15 Logo protocol MOST
Aplicațiile multimedia de pe automobile (GPS, DVD, comenzi vocale, etc.) necesită protocoale
dedicate atât din punct de vedere al vitezei de transport a datelor cât și din punct de vedere al
suportului fizic. Protocolu l MOST utilizează fibra optică pentru transportul datelor și este rezultatul
colaborării dintre Audi, BMW, Daimler, s.a.

Fig 1.17 Logo protocol Bluetooth
Acest protocol wireless (utilizează undele radio pentru transmiterea informațiilor) este caracterizat
prin costuri scăzute, consum mic de energie și cu arie de acoperire între 10 și 100 de metri. În
domeniul automobilelor este utilizat pentru conectarea automobilului cu diferite terminale externe
multimedia (telefoane mobile, MP3 player -e, DVD -uri portabile, etc.), calculatoare portabile cat și cu
echipamente de diagnoza auto.
Utilizarea unui anumit protocol se face pe baza cerințelor pe care trebuie sa le îndeplinească, cat și pe
baza costurilor a ferente implementării pe automobil. Este de la sine înteles că, odată cu creșterea
performanțelor (viteza de transport a datelor, toleranta la erori, etc.) crește și costul implementării. De
obicei protocoalele FlexRay și cele multimedia (MOST, Bluetooth) se utilizează pe automobile de
clasa mare, limuzine, la care costul sistemului este relativ mic în comparație cu costul total al
automobilului.

26

Fig 1.21 Viteza de transfer a datelor pentru protocoalele de comunicație utilizate pe automobile
Descrierea de taliată a fiecărui protocol se va face în articole dedicate, acest articol având scopul de a
prezenta într -o manieră simplificată diversitatea protocoalelor de comunicație utilizate în industria
automobilelor precum și domeniul lor de utilizare.
AAC Adapti ve Cruise Control sistem automat adaptiv de control al vitezei de deplasare
a automobilului
ABS Anti-lock Braking System sistem de frânare ce previne blocarea roți lor
AC Alternative Current curent electric alternativ (ro: CA)
ATF Automatic Transmission
Fluid ulei de transmisie (cutie de viteze) automată
AMS Alternator Management
System sistem de control al încărcării alternatorului utilizat de
Hyundai -Kia
AT
PZEV Advanced Technology
Partial Zero Emission
Vehicle nivel de poluare reglementat de CARB
AWD All Wheel Drive tracțiune integrală controlat ă electronic
B100 Biodiesel 100% combustibil 100% biodiesel
B20 Biodiesel 20% motorină ce conține 20% biodiesel
BARO Barometric Sensor senzor presiune aer atmosferic
BAS Brake Assist System sistem de asistare a forței de frânare
BCM Body Control Module modulul de control electronic al habitaclului
BMW Bayerische Mo toren Werke
AG Uzina Bavareză de Motoare SA

27
CAN Controller Area Network protocol de comunicație dezvoltat de Bosch
CARB California Air Resource
Board organizație care are ca obiect de activitate și reglemetarea
nivelelor de emisii poluante ale automobilelor pentru
statul California din SUA
CC Continious Current curent electric continuu (ro: CC)
CKPS Crankshaft Position Sensor senzor de poziție al arborelui cotit
CMPS Camshaft Position Sensor senzor de poziție a arborelui cu came
CNG Compressed Natural Gas gaz natural comprimat
CPU Central Processing Unit unitatea centrală de procesare
CR Common Rail sistem de injecție de combustibil cu rampă comună
CRS Common Rail System sistem de injecție cu rampă comună
CRT Continuously Regenerating
Trap sistem de filtru de particule cu catalizator de oxidare
CSO Cylinder Shut -Off sistemul de dezactivare a cilindrilor de la VW
CVT Continuously Variable
Transmission cutie de viteze cu variație continuă
CVVT Continuous Variable Valve
Timing sistem de distribuție variabilă a fazelor
DCT Double Clutch Transmission transmisie (cutie) cu dublu ambreiaj
DCU Dosing Control Unit modulul de control electronic al sistemului de injecție de
AdBlue (Bosch)
DDS Deflation Detection System sistem de monitorizare indirectă a presiunii aerului din
anvelope (Continental)
DDWS Dunlop Deflation Warning
System sistem de monitorizare indirectă a presiunii aerului din
anvelope (Dunlop)
DOC Diesel Oxydation Catalyst catalizator de oxidare pentru motoarele diesel
DOHC Double OverHead Camshaft distribuție cu două supape de admisie pe cilindru, cu
arborii cu came în chiulasă
DLC Diamond Like Carbon carbon cu structură cristalină similară diamantului
DMF Dual Mass Flywheel volantă dublă utilizată la automobile
DSC Dynamic Stablity Control sistem de control a stabilității automobilului
DTC Diagnostic Trouble Code cod de eroare utilizat pentru diagnoza automobilelor
DVD Digital Video Disc mediu de stocare optic
EBD Electronic Brakeforce
Distribution sistem electronic de distribuire a forței de frânare
ECT Engine Coolant Temperature senzor temperatură motor

28
Sensor
ECO ECOnomical mod de conducere al unui automobil cu scopul reducerii
consumului de combustibil/energie
ECU Electronic Control Unit unitate electronică de control (calculator)
ECM Engine Control Module modulul de control al motorului (calculatorul de injecție)
EDC Electronic Diesel Control sisteme de injecție electronice produse de Bosch
EPROM Erasable Programmable
Read Only M emory memorie ROM programabilă și anulabilă
EEPROM Electrically Erasable
Programmable Read Only
Memory memorie ROM programabilă și anulabilă electric
EFI Electronic Fuel Injection sistem de injecție de combustibil controlat electronic
(injecție indirectă)
EGR Exhaust Gas Recirculation sistem de recirculare a gazelor de evacuare
EMCD Electro -Magnetic Control
Device unitate de cuplare cu control eletromagnetic (utilizată la
sistemul de tracțiune integrală de pe Dacia Duster)
EMS Engine Management System sistem de management al motorului
EN European Norm normă europeană
EOBD European On Board
Diagnosis varianta europeană a OBD
EPA Environmental Protection
Agency agenție din SUA ce are ca obiect de activitate protecția
mediului
EPS Electric Power Steering direcție asistată electric
ESM Energy Smart Management sistem inteligent de gestionare a energie electrice
(Renault)
ESP Electronic Stability Program sistem electronic de control a stabilității automobilului
EV Electric Vehicle vehicul cu propulsie electrică
EVAP Evaporative Emission
Control System sistem de captare și recirculare a vaporilor de benzină
FGT Fixed Geometry Turbine turbină cu geometrie fixă
FSI Fuel Stratified Injection sistem de injecție directă de benzină cu amestec stratificat
GDI Gasoline Direct Injection sistem de injecție directă de benzină (Mitsubishi)
GPCU Glow Plug Control Unit unitatea de control a bujiilor de pre -încălzire
(incandescente)
GPS Global Positioning S ystem sistem de poziționare global
HEV Hybrid Electrical Vehicle automobil hibrid (termic + electric)

29
HIS Hidraulic Impulse Storage Acumulator hidraulic de impuls utilizat la transmisiile
automate ZF
HP Horse Power cai putere, unitate de măsură a puterii (ro: CP)
IAC Idle Air Control supapa de control al aerului admis la turația de ralanti
IAT Intake Air Temperature
Sensor senzor de temperatură aer admisie
ICT Information and
Communication Technology
System sistem cu bază de date ce comunică cu automobilul
pentru furnizarea de informații (Nissan)
IMV Inlet Metering Valve supapă de reglare a presiunii debitată de pompa de
injecție de înaltă presiune Delphi
ISC Idle Speed Control Valve supapa de c ontrol a turației de ralanti
ISG Idle Stop & Go sistem Stop & Start utilizat de Hyundai -Kia
ISO International Organization
for Standardization organizaț ia internațională pentru standardizare
KAM Keep Aive Memory memorie non -volatilă (datele se păstrează la întreruperea
alimentării)
KWP Key Word Protocol protocol de comunicație utilizat pentru diagnoză
automobilelor sau reprogramarea calculatoarelor de pe
automobile
LED Light Emitting Diode diodă luminiscentă (emite lumină când este alimentată la
o tensiune electrică)
Li-Ion Lithium -ion Battery baterie cu electrodul negativ din carbon, cel pozitiv din
oxid metalic, electrolitul fiind o sare pe bază de litiu
LIN Local Interconnect Network protocol de comunicație
LONGFT Long -term Fuel Trim corecție de lungă durată a cantității de combustibil
injectată
LPG Liquefied Petroleum Gas gaz petrol ier lichefiat (ro: GPL)
LSD Limited Slip Differential diferențial cu "alunecare" limitată
LSU Lambda Sensor Universal sondă lambda planară (Bosch)
MAF Mass Air Flow Sensor denumirea senzorului de masă aer admisie
MAP Manifold Absolute Pressure denumirea senzorului de presiune aer admisie
MiL Malfunction Indicator Lamp martor luminos aflat la bordul automobilelor ce
semnalizea ză un defect al componentelor ce au impact
direct sau indirect asupra emisiilor poluante
MON Motor Research Number metoda "Motor" de calcul a cifrei octanice a unei benzine

30
MOST Media Oriented Systems
Transport protocol de comunicație
MPI Multi -Point Injection injecție multi -punct (câte un injector pentru fiecare
cilindru)
NAFTA North American Free Trade
Agreement acord de liberalizare a comerțului încheiat între SUA,
Canada și Mexic
NEDC New European Driving
Cycle ciclul european de omologare a automobilelor
NHSTA National Highway Traffic
Safety Administration agenția SUA pentru siguranța traficului rutier
Ni-HM Nickel –Metal Hydride
Battery baterie cu electrodul negativ din hidrură metalică și
electrodul pozitiv din cadmiu
NVG New Venture Gear companie producătoare de transmisii pentru automobile
NTC Negative Temperature
Coefficient termistor cu coeficient negativ de temper atură
OBD On Board Diagnosis setul de regulamente ce definesc diagnoza la bordul
automobilelor
PACE Premier Automotive
Suppliers’ Contribution to
Excellence award premiu acordat de autonews.com producătorilor de
componente auto
PCM Powertrain Controle Module modulul de control al grupului moto -propulsor
(calculator care controlează motorul termic și cutia de
viteze automată)
PCV Positive Crankcase
Ventilation sistem de recirculare a gazelor de carter la un motor cu
ardere internă
PEM Power Electronics Module modul ce conține electronica de putere pentru controlul
unei mașini electrice
PFI Port Fuel Injection sistem de injecție de combustibil în poarta supapei
(injecție indirectă)
PHEV Plug-in Hybrid Electrical
Vehicle automobil hibrid (termic + electric) la care bateriile se
pot încărca și de la rețeauă de energie electrică
PSD Power Split Device mecanism cu roți dințate planetare utilizat de Toyota
prius
PTU Power Transfer Unit unitate de transfer a puterii (utilizată la sistemul de
tracțiune integrală de pe Dacia Duster)
PWM Pulse Width Modulation tehnică de control a unui echipament electronic analogic

31
prin utilizarea unei tensiuni de amplitudine constantă,
forma de unda fiind dreptunghiu lară și frecvență variabilă
R2S Regulated 2 -Stage
turbocharging turbosupraalimentare în două etaje (BorgWarner)
RAM Random Access Memory memorie cu acces aleator
RON Research Octane N umber metoda "Research" de calcul a cifrei octanice a unei
benzine
SAC Self Adjusting Clutch ambreiaj cu mecanism de compensare a uzurii discului de
ambreiaj
SAE Society of Automotive
Engineers societatea inginerilor de automobile
SCR Selective Catalytic
Reduction metodă de tratare a gazelor de evacuare (NOx) pe bază de
uree
SCRT Selective Catalytic
Reduction Technology
SHRTFT Short -term Fuel Trim corecție de scurtă durată a cantității de combustibil
injectată
SSR Self Supporting Runflat anvelopă pe care se poate rula în cazul pierderii presiunii
SULEV Super Ultra Low Emission
Vehicle nivel de poluare reglementat de CARB
SUV Sport Utility Vehicle automobil sportiv utilitar
TCO Total Cost of Ownership costul total al posesiei (include costul achiziției, utilizării
și a întreținerii unui produs)
TCCS Torque Converter Clutch
Solenoid supapa de control al ambreiajului de blocare a
hidrotransformatorului unei cutii automate
TCS Traction Control System sistem electronic de control a tracțiunii
TCU Telematic Control Unit unitate de control telematică, de transmitere la distață a
informațiilor (Nissan Leaf)
TCU Transmission Control Unit unitatea electronică de control a transmisiei (cutiei de
viteze)
THS Toyota Hybrid System sistemul de propulsie hibridă de la Toyota
TI-VCT Twin Independent – Variable
Camshaft Timing sistem de distribuție dual (admisie -evacuare) de la Ford
TPMS Tire Pressure Monitoring
System sistem de monitorizare a presiunii aerului din anvelope
TREAD Transportation Recall document pentru reglementarea automobilelor de

32
Enhancement,
Accountability an d
Documentation transport în SUA
TSI Turbocharged Stratified
Injection motoarele pe benzină supraalimentate cu injecție directă
de la VW
TWC Three -Way Catalyst catalizator pe trei căi, tratează CO, HC și NOx
TWI Tread Wear Indicator indicator al nivelului de uzură al benzii de rulare
UEGO Universal Exhaust Gas
Oxygen sondă lambda planară
UIS Unit Injector System sistem de injecție cu pompă injector
ULEV Ultra Low Emi ssion Vehicle nivel de poluare reglementat de CARB
VCM Vehicle Control Module calculator de control al vehiculului (Nissan Leaf)
VDS Vehicle Descriptor Section decțiunea de descriere a automobilului (utilizat la VIN)
VGT Variable Geometry Turbine turbină cu geometrie variabilă
VIN Vehi cle Identification
Number codul unic de identificare al unui vehicul
VIS Vehicle Identifier Section secțiunea de identificare a automobilului (utilizat la VI N)
VPW Variable Pulse Width
Modulation semnal electric dreptunghiular cu perioadă variabilă
(modulare în frecvență)
VTEC Variable Valve Timing and
Lift Electronic Control sistem de distribuție variabilă de la Honda
VVT -i Variable Valve Timing with
intelligence sistem de distribuție variabilă utilizat de Toyota
WMI World Manufacturer
Identifier numărul de indetificare internațional al producătorului de
automobile (utilizat la VIN)
WRC World Rally Championship campiona tul mondial de raliu
ZEV Zero Emission Vehicle automobil cu zero emisii poluante
ZF ZahnradFabrik companie germană de componente pentru industria
automobilelor
2.3 Arhitectura sistemelor serial e și a nodurilor de procesoare din
automobile
Pe baza modelului de referință pentru comunicații de date specificat de ISO (Organizația
Internațională pentru Standardizare), interfața serială a unui nod BUS din automobil este de obicei
împărțită în două straturi (comunicare): Un strat inferior (strat f izic) și un strat deasupra lui (Layer

33
Link de date). Unele dintre sarcinile gestionate de Layer Link de date sunt adresarea, încadrarea,
accesul la magistrală, sincronizarea și detectarea și corectarea erorilor. Aceste sarcini sunt definite
printr -un proto col de comunicare.
Concurența intensificată contribuie la tot mai multe funcții de siguranță și confort în automobil.
Acest lucru nu numai că are ca rezultat o creștere permanentă a numărului de componente electronice
din vehicule, dar și un nivel substanț ial mai mare de conectare la rețea, cu volumuri de date care cresc
rapid, deoarece majoritatea noilor funcții ale automobilelor nu se mai pot face fără schimbul de date12.
Pentru a menține complexitatea din ce în ce mai mare a echipamentelor electronice pen tru automobile,
OEM -urile pentru automobile creează standarde diferite privind sistemul, nivelurile funcționale și de
comunicații. La nivel de sistem sau funcțional, se așteaptă ca "AUTOSAR" (Automotive Open
System Architecture) să ofere transparența neces ară în viitor. Standardele de comunicare neprotejate,
cum ar fi CAN, LIN, MOST și FlexRay, oferă o mai mare transparență la nivelul comunicațiilor.
CAN (Network Area Controller) este utilizat în principal în trenuri, șasiuri și zone de confort. LIN
(Rețea locală interconectată) servește la obținerea unei transmisii simple și eficiente a datelor în zona
senzorului / actuatorului. MOST (Media Oriented Transport System) este implementat în infotainment
pentru transmiterea semnalelor video și audio. În cele din urmă, FlexRay permite comunicarea cea
mai dificilă în aplicațiile distribuite critic de securitate.
2.4 Schimb fiabil de date în automobil cu CAN
CAN a fost dezvoltat la începutul anilor 1980 de Robert Bosch GmbH, iar în 1994 a devenit un
standard intern ațional (ISO 11898). Trei dintre directorii executivi ai lui Vector au jucat roluri cheie
în dezvoltarea sa, iar în 1988 au fondat Vector Informatik GmbH. LIN, MOST și FlexRay provenite
de la organizații non -proprietare: Consorțiul LIN (www.lin -subbus.org) , MOST Cooperation
(www.mostcooperation.com) și FlexRay Group (www.flexray.com).
Ritmul neobosit al globalizării a generat o presiune concurențială crescândă asupra OEM -urilor
și furnizorilor de automobile, ceea ce, la rândul lor, duce la o inovație de fa lsă după alta. Electronica
joacă un rol decisiv aici: Sistemele electronice din ce în ce mai complexe asigură un nivel ridicat de
siguranță și confort în conducerea automobilului. Sistemul de magistrală serial CAN (Controler Area
Network) face o contribuți e crucială aici, cu legăturile sale specifice specifice. Asigură schimbul de
date fiabil, chiar și în condiții de mediu dure, de exemplu. Acest model tehnic este destinat să
servească drept o introducere în tehnologia CAN.
2.4.1 CAN standard, implementare și interfață
Tehnologia CAN dezvoltată de Bosch a fost standardizată din 1993 și există ca standard ISO
11898, care este organizată în mai multe părți. Prima parte conține protocolul CAN și acoperă întregul
strat de legătură de date (încadrarea, adresarea, accesul la magistrală, asigurarea datelor) și o parte din

12 Vektor Press Book, 2016, p. 42

34
stratul fizic (semnal fizic) al modelului standard de referință pentru comunicații de date (ISO 7498).
Între timp, au devenit disponibile un număr mare de controale CAN de cost -eficiență, care
implementează protocolul CAN în hardware. A doua parte descrie stratul fizic CAN de mare viteză,
iar a treia parte stratul fizic CAN de joasă viteză. Aceste două părți acoperă stratul fizic al ISO 7498
(inclusiv interfața fizică a magistralei, ratele de date ș i nivelele de tensiune). Stratul fizic CAN de
mare viteză este utilizat în principal în aplicațiile trenului de rulare și a șasiurilor. Este implementat în
esență de transmițătorul CAN de mare viteză, care suportă o rată maximă de transfer de 1 MBit/s.
Receptorul CAN de mică viteză, cu o viteză maximă de transfer de 125 KBit/s, este utilizat în general
pentru stratul fizic CAN de joasă viteză, utilizat în principal în zona corpului / comodității. Prin
urmare, interfața CAN constă dintr -un controler CAN și u n transmițător CAN. În timp ce controlerul
CAN se ocupă de protocolul CAN, transmițătorul CAN își asumă sarcina de a conecta fizic
controlerul CAN la magistrala CAN operată în modul de semnale diferenial. Diferențialitatea
transmisiei semnalului îmbunătățe ște imunitatea la zgomot și necesită două linii de comunicații (linii
CAN -High și CAN -Low), care se termină cu impedanța de linie caracteristică pentru a evita reflexiile
la capete.
2.4.2 Controlul evenimentelor și distribuirea mesajelor
Adresele de mesaje și filtrele de mesaje sunt utilizate într -o rețea CAN pentru a organiza
nodurile și mesajele. Adresele de mesaje, denumite în mod obișnuit Identificatori, nu identifică
nodurile țintă CAN, ci identifică mesajele în sine, astfel încât, în principiu, toate mesajele CAN pot fi
recepționate de către toate nodurile CAN13 (distribuție de mesaje). Prin intermediul unui filtru, fiecare
nod CAN selectează acele mesaje CAN din fluxul de mesaje care sunt relevante pentru acesta (sistem
selectiv pentru receptor). ID -ul de 11 biți permite specificarea a până la 2048 de mesaje CAN într -o
rețea CAN. Distribuirea mesajelor oferă următor ele avantaje:
 Economii de cost prin folosirea în comun a senzorilor,> Implementarea și sincronizarea
ușoară a proceselor distribuite și, mai presus de toate:
 Flexibilitate ridicată în ceea ce privește configurația. Acest lucru se datorează faptului
că omiterea adreselor de noduri face posibilă integrarea altor noduri BUS fără a fi
nevoie să modificați mesajele care sunt transmise într -o rețea CAN și secvența lor nu
depind de o evoluție a timpului, ci mai degrabă depind de apariția evenimentelor
speciale.
Fiecare nod CAN este, în principiu, autorizat să acceseze magistral a CAN imediat după apariția
unui eveniment. Având în vedere lungimea relativ scurtă a mesajului de max. 130 de biți în format
standard și rata de transfer de date ridicată de până la 1 MBit / s, această metodă permite reacții rapide
la evenimente asincrone . Aceasta este o condiție preliminară importantă pentru transmiterea în timp
real a datelor în intervalul milisecunde (1 până la 10 ms), care este în primul rând o cerință a

13 Vektor Press Book, 2016, p. 57

35
aplicațiilor trenului de rulare și a șasiurilor. Deoarece comunicarea CAN nu se ba zează pe niciun orar
de timp, transmisia mesajului nu este determinată până la execuție, ceea ce implică riscul inerent de
coliziune. Acest risc crește odată cu creșterea încărcării pe magistrală și solicită repetarea capacității
sistemului în timp real. P entru a asigura transmisia de date în timp real, în ciuda accesului aleatoriu la
magistrală, metoda de acces a magistralei CSMA / CA este utilizată în rețeaua CAN.
2.4.3 Metoda de acces la magistrala CSMA / CA
Accesul la bobine începe atunci când un nod CA N care dorește să trimită mesaje. Sistemul
verifică magistrala CAN (Carrier Sense – CS). Dacă este disponibilă magistrala CAN, nodul CAN
poate începe să transmită mesajul imediat. Pe de altă parte, dacă detectează activitatea busului, trebuie
să amâne soli citarea de trimitere până când busul CAN este disponibil și transmisia mesajelor care
rulează în prezent este finalizată . În plus, trebuie să aștepte o durată de trei ori mai mare (intermitent
ITM). O transmisie permanentă a mesajelor nu este întreruptă în această metodă – accesul la
magistrală este nedistructiv. Dacă există mai multe noduri CAN care doresc să trimită, arbitrarea
bitwise împiedică apariția coliziunilor în ciuda accesului simultan la magistrală (Access Multiple –
MA). În cadrul arbitrajului bitar, toate nodurile CAN care doresc să trimită localizează ID -urile
mesajelor CAN pe care doresc să le trimită pe bus, de la cel mai mare la cel mai mic semnal. Logica
bus-AND bus (0 = dominantă) care formează baza rețelei CAN asigură că există întotdeau na un nivel
de magistrală fără ambiguități. După adăugarea pe un bit de identificare, fiecare nod CAN compară
nivelul magistralei cu nivelul trimis. Logica arbitrajului decide dacă un nod CAN poate continua să
trimită sau dacă trebuie să înceteze trimitere a. La sfârșitul fazei de arbitraj, nodul CAN care primește
autorizarea trimiterii este nodul care transmite mesajul CAN cu identificatorul cel mai puțin
semnificativ. Prioritatea inferioară nodurile CAN trec mai întâi la starea Rx și accesează magistrala
CAN pentru o încercare de trimitere reînnoită imediat ce BUS ul este din nou liber. Nu numai că
logica BUS și de arbitraj împiedică coliziunea (Collision Avoidance – CA), dar oferă și accesul la
BUS cu prioritate: cu cât este mai mică semnificația identifica torului, cu atât este mai mare prioritatea
mesajului CAN și aceasta are ca rezultat Acces rapid la BUS14. Prin urmare, mesajul CAN cu cel mai
mic identificator (ID = 0) va fi transmis fără întârziere. În cazul în care încărcarea magistralei nu este
prea mar e, acest tip de acces la magistrală aleatoriu, fără distrugere, facilitează accesul corect și foarte
rapid la magistrală. Pe de o parte, trebuie remarcat faptul că întârzierile cresc odată cu creșterea
încărcării busului, mai ales a întârzierilor mesajelor CAN cu prioritate redusă. În cel mai rău caz,
poate apărea o situație în care mesajele CAN sosesc prea târziu la receptoare sau sunt suprimate în
întregime. Pe de altă parte, metoda de acces prin magistrala CSMA / CA produce o relație reciprocă
între exte nsia rețelei și rata maximă a datelor. În timpul arbitrajului bitar, un nod CAN CAN să
detecteze în mod fiabil un nivel dominant. De aceea, timpul de biți interval trebuie să fie dimensionat
astfel încât timpul de propagare a semnalului pe magistrala CAN s ă fie complet compensat. O

14 Seitz N., Enache V., 1998, p. 81

36
extensie de lungime la o rețea necesită, prin urmare, un interval mai lung de timp interval, care la
rândul său definește o rată maximă de date utilizabilă.
2.4.4 Transmisia de date
Acestea sunt în principal cadre de date care su nt responsabile de transmiterea datelor în
automobil. În timp ce, de fapt, există cadre de la distanță pentru solicitarea de date, acestea nu sunt
folosite niciodată, deoarece transmisia de date în automobil nu este în mod tipic bazată pe cerere, ci
mai de grabă este furnizată în primul rând din inițiativa proprie a generatorului de informații. Cele
două tipuri de cadre au structuri identice; singura diferență este că câmpul de date este omis în cadrul
Remote. O condiție esențială pentru transmiterea cadrelo r de date și de la distanță este sincronizarea
dintre expeditor și receptor. Deoarece o linie de ceas a fost omisă din motive de costuri și efecte,
sincronizarea se realizează prin margini de semnal și printr -un mecanism de resincronizare bine
definit. Fie care transmisie a mesajului începe cu transmiterea bitului de sincronizare dominant (SOF –
Start of Frame), iar acesta generează prima margine a semnalului (Bus -Idle prezintă un nivel BUS
recesiv). Receptorul asigură o sincronizare pe întreaga transmisie p rin evaluarea fiecărei margini de
semnal care sosește și adaptarea propriului timp de biți după cum este necesar. Metoda de umplere a
biților asigură faptul că un bit complementar (bit bit) apare cel mai târziu după cinci biți omogeni,
oferind astfel o mar gine de semnal15.
După SOF este ID -ul, care poate fi fie 11 biți (Standard -ID), fie 29 biți (Extended -ID) în
lungime. Formatul standard domină în domeniul auto. Formatul extins joacă, de obicei, un rol în
legătură cu protocoale de nivel superior, cum ar fi SAE J1939. Formatul de identificare utilizat este
indicat de bitul IDE (Extensie identificator). Un alt switch bit (bit RTR – Cerere transmisie la distanță)
indică dacă cadrul este un cadru de date sau de la distanță. Câmpul de date pe 64 de biți este
disponibil pentru transmiterea informațiilor utile, în care numărul exact de octeți utili este indicat de
un DLC (Codul de lungime a datelor). În urma câmpului de date se află așa -numita secvență CRC
(CRC – Check Cyclic Redundancy). Expeditorul generează secve nța CRC pe baza tuturor biților care
urmează să fie transmiși.
Probabilitatea ca mesajele CAN deteriorate să rămână nedetectate este extrem de scăzută. Se
estimează că este de 4,7 x 10 -11 . Responsabil pentru aceasta sunt mecanismele de detectare a erorilo r
definite în protocolul CAN. Pe partea receptorului, în afară de CRC -ul independent de filtrarea
mesajelor, capabil să detecteze până la cinci erori într -un mesaj CAN, se fac verificări și a
formularului (Form Check) și a regulii de umplere a biților (Che ck Stuff). Expeditorul per formulează
monitorizarea și evaluarea slotului ACK. Dacă se presupune o rată de eroare de 10 -3 într -o rețea
CAN, atunci un timp de funcționare anual de 1000 de ore, o rată de date de 500 KBit /s, o încărcare
medie a BUS -ului de 25 % și o lungime medie a mesajului de 80 de biți, Din punct de vedere statistic,
un mesaj corupt CAN va rămâne nedetectat de protocolul CAN doar o dată la 4000 de ani. Ceea ce se

15 Enache, V., Dima,D., 2002, p. 23

37
înțelege ca rata de eroare este raportul dintre mesajele CAN corupte și numărul de mesaje CAN
transmise. De îndată ce un mecanism de detectare a erorilor semnalează o eroare de transmisie, nodul
CAN care detectează eroarea termină transmiterea mesajelor prin plasarea unui semn de eroare (șase
biți dominanți) pe magistrala CAN. Flagul de eroare încalcă în mod intenționat regula de comprimare
a biților, astfel încât fiecare rețea CAN să perceapă ceea ce până atunci a fost o eroare locală și să
răspundă prin încheierea transmiterii mesajului, adică prin adăugarea unui semn de eroare. Ace astă
metodă asigură o consistență a datelor la nivel de rețea, care este atât de importantă în aplicațiile
distribuite.
Corecția de eroare constă în repetarea mesajului CAN de către același expeditor imediat ce
BUS ul CAN este din nou liber (după delimitato rul de eroare și ITM). La proiectarea sistemului
trebuie să se considere că metoda de acces la magistrala CSMA / CA nu garantează repetarea
imediată. Timpul de recuperare a erorii depinde de prioritatea mesajului și de încărcarea busului.
Eroarea de semnal izare prin semnalizare de eroare oferă fiecărui nod CAN capacitatea de a
termina transmisiile de mesaje în curs16. Deoarece acest lucru se aplică și nodurilor CAN defecte,
astfel de noduri sunt capabile să aducă întreaga comunicație CAN în staționare. Pentr u a preveni acest
lucru, fiecare nod CAN are monitorizare nod de rețea care poate deconecta (Bus off) un nod
descoperit a fi defect pe baza contoarelor de eroare și a regulilor de control al contoarelor de eroare.
2.4.5 Confirmarea mesajelor CAN primite
Într-o rețea CAN fiecare transmitere de mesaje este confirmată simultan de toți receptorii din
slotul ACK (confirmare cadru), independent de filtrarea mesajelor. Un nivel dominant înseamnă o
recunoaștere pozitivă, iar nivelul recesiv semnifică o recunoaștere negativă. Deoarece expeditorul
plasează un nivel recesiv în slotul ACK, doar o confirmare pozitivă este suficientă pentru a confirma o
transmisie corectă a mesajului. Din cauza acestei recunoașteri pozitive neutre la nod, recunoașterea
negativă a nodurilo r CAN este depășită și rămâne nesigură. Prin urmare, trimit un semn de eroare
după delimitatorul ACK. Dacă nu este recepționată o singură confirmare pozitivă, adică slotul ACK
nu este terminat de niciun receptor, expeditorul detectează o eroare ACK și într erupe transmiterea
mesajelor în curs prin trimiterea unui semn de eroare.
Până acum câțiva ani, CAN a fost cea mai căutată tehnologie a procesoarelor din industria
automobilelor. Electronizarea neîncetată a vehiculului a determinat CAN să se confrunte cu l imite.
Dezvoltatorii de vehicule cercetează adecvarea magistralei CAN, în special în cazul aplicațiilor de
asistență pentru șofer "Lane Keeping Assistance", dar și în aplicații de confort sensibile la costuri.
Prin urmare, în afară de CAN, alte două tehnol ogii BUS s-au stabilit pe parcursul timpului pentru a fi
utilizate în automobil sau se află pe un curs ideal în această direcție.

16 Vektor Press Book, 2016, p. 77

38
2.5 Protocolul LIN. Schimb de date
Într-un timp foarte scurt, protocolul LIN s -a stabilit ca fiind tehnologia preferată pentru
schimbul simplu , rapid și eficient de date în automobil. Astăzi, mulți producători de echipamente auto
se bazează pe LIN pentru a transmite semnale non -critice.
2.51 Motivele de la baza apariției LIN
Cerințele crescânde ale utilizatorilor de mașini pentr u confortul la condus au condus la o
electronizare la scară largă în acest domeniu al tehnologiei vehiculelor. Acest lucru se reflectă în
migrarea a numeroase componente electronice în zona de confort. Pentru o lungă perioadă de timp a
fost o practică obiș nuită de a interconecta continuu un număr mare de senzori, actuatori, motoare pas
cu pas și motoare de curent continuu direct către un modul central de comandă. Această tendință s -a
întâlnit treptat cu critici: a condus la o creștere rapidă a costurilor, împreună cu cerințe mai mari de
spațiu, creșterea greutății și sensibilitate mai mare la defecțiuni. În plus, individualizarea crescândă
necesită foarte multe cabluri de cabluri și conectori, ceea ce la rândul lor face ca producția, instalarea
și întreținerea să fie mult mai dificilă. Dezvoltatorii au recunoscut repede că rețeaua de componente
pe un sistem BUS ar fi o soluție ideală și în acest domeniu de aplicații auto. Cu toate ace stea, deoarece
magistrala CAN nu era un candidat pentru utilizarea în zona senzor / actuator sensibile la costuri,
mulți producători de echipamente auto și furnizori de automobile au început să -și dezvolte propriile
sisteme de senzori / actuatoare încă din mijlocul anilor 1990. Acest lucru a dus treptat la crearea a
numeroase protocoale senzor / actuator rentabile și simple. În anul 2000, LIN a ajuns pe „piața de
rețele ” ca un alt sistem de comunicații seriale pentru zona senzorului / actuatorului. Această
tehnologie a predominat pe un front larg, iar linia LIN poate fi găsită în aproape toate vehiculele, de
regulă în aplicații care țin de confortul șoferului și al pasagerului , cum ar fi controlul climatizării,
reglarea scaunelor, reglarea ușilor și ajustare a oglinzilor.
Standard pentru zona senzorului / actuatorului. Prin definirea unui strat fizic simplu și eficient,
bazat pe standardul ISO 9141, precum și printr -un protocol de comunicare simplu și slab, consorțiul
LIN a pus bazele succesului. Acesta a stab ilit etapa pentru implementarea unor noduri simple și
eficiente. Consorțiul LIN s -a concentrat nu numai pe comunicarea LIN, ci și pe metodologia de
dezvoltare (fluxul de lucru LIN), iar aceast e lucruri au dus la o integrare obligatrie a sistemului în
indus tria automobilelor. LIN Work Flow face posibilă automatizarea dezvoltării unei rețele LIN (LIN
Cluster), cu economii de timp și costuri. Pietrele de temelie ale metodologiei de dezvoltare sunt două
formate de schimb de date utilizate pentru a descrie unifo rm un într eg cluster LIN și un singur LIN17.

17 Vektor Press Book, 2016, p. 117

39
2.5.2 LIN Consortium
Un motiv important pentru înființarea rapidă a societății LIN a fo st înființarea consorțiului LIN ,
la care s -au alăturat producători OEM și furnizori de automobile proeminenți, precum și pro ducători
de semiconductori și instrumente. Scopul său a fost de a cre a o comunicare transversală OEM .
Termenii pentru a descrie un întreg cluster LIN sunt sintaxa uniformă (LIN Configuration
Language) și fișierul de descriere LIN standard (LDF). Definit în LDF sunt toate legăturile corecte ale
LIN Cluster -ului, în special relațiile de comunicare. Instrumentele de generare folosesc LDF pentru a
genera componentele software necesare pentru comunicarea LIN. În plus, LDF furnizează informațiile
necesare instrum entelor de analiză, măsurare și testare și emulatorilor de repaus BUS . În mod similar,
descrierea nodurilor LIN individuale (LIN slave) este dată structurii de către sintaxa uniformă a Node
Capability Language și a Node Capability Capability Files (NCF) st andardizate. NCF descrie
caracteristica unui LIN Slave (incluzând definiții de cadre și semnal, rate de biți, diagnostice) și, în
cadrul proiectării sistemului, reprezintă fundația pentru generarea automată a LDF18. Cele două
formate de schimb de date și p rocesul de configurare definit în specificația LIN permit utilizatorilor să
implementeze de multe ori un tip LIN Slave (de exemplu un motor pas cu pas) într -un cluster LIN sau
să utilizeze un slave LIN în diferite clustere LIN (reutilizabilitatea LIN slave ). Făcând la fel de
importantă o contribuție la succesul LIN este documentația detaliată a caietului de sarcini. LIN
specification 2.1 , care există încă din noiembrie 2006, definește stratul fizic, protocolul de
comunicație, fluxul de lucru LIN, LIN API, p recum și diagnosticarea și configurarea nodurilor LIN.
Pentru a asigura o imunitate suficientă împotriva zgomotului, în ciuda acestei metode, tensiunea
de alimentare și solul electronicii ECU sunt utilizate ca tensiuni de referință pentru nivelul busului.
Un transmițător LIN servește ca interfață fizică a magistralei. Un nivel cu cel puțin 40% sub tensiunea
de alimentare este inter pretat de către receptor ca un „ 0” logic. Receptoarele interpretează un nivel cu
cel puțin 60% peste tensiunea de alimentare ca o logică „1”. Rata maximă a datelor este limitată la 20
KBit / sec pentru a menține emisiile de zgomot în limite. Pentru lungimile de linie de până la 40 de
metri, numărul maxim de noduri recomandat este 16. Acesta ține seama de capacitățile nodului și de
linie, precum și de constanta maximă admisibilă a clusterului LIN prescrise în specificația LIN.
În ceea ce privește tehnologia circuitului, un cluster LIN este echivalent cu un circuit Open
Collector. Un rezistor de tracțiune asigură faptul că nivelul bu sului rămâne aproape la nivelul tensiunii
de alimentare (nivel înalt), în timp ce tranzistoarele Tx ale tuturor nodurilor LIN sunt inhibate. Nivelul
magistralei este tras la nivelul aproape de sol (nivelul scăzut) imediat ce unul din tranzistoarele Tx
este activat. În consecință, starea de scăzut este menționată ca fiind nivelul dominant și statul înalt ca
nivel recesiv.

18 Vektor Press Book, 2016, p. 126

40
2.5.3 Comunicare master -slave
Comunicarea într -un cluster LIN se bazează pe o arhitectură Master -Slave. Un cluster constă
dintr -un nod Mas ter (LIN Master) și cel puțin un nod Slave (LIN slave). Din motive de cost,
controalele explicite de comunicare nu sunt utilizate. În schimb, comunicarea LIN este implementată
prin sarcini software în fiecare nod, așa -numitele sarcini Slave. Masterul LIN a re, de asemenea, o
sarcină Master care este utilizată pentru a coordona comunicarea cluster . Coordonarea este realizată
prin intermediul executării periodice a Planului LIN care este organizat în sloturi de cadre.
Scopul creării unui protocol de comunicați i low -cost pentru schimbul de date seriale în zona
senzor / actuator critic non -siguranță a influențat în primul rând designul stratului fizic. Transmisia
semnalelor fizice într -un cluster LIN nu impli că utilizarea transmisiei dife rențiale de semnal
cunosc ute de la CAN, mai degrabă un cablu convențional unic19.
2.5.4 Transmisia datelor prin cadre LIN
Datorită lipsei unui controler de comunicații, transmisia de date în serie într-un cluster LIN este
gestionată pe interfața serial a microcontrolerului (SCI) și este percepută octet -by-octet. SCI transmite
mai întâi fiecare octet cu LSB (cel mai mic semnalizator bit) și octetul este încadrat de un bit de
pornire și un bit de oprire (cadru SCI). Adică un cadru LIN este compus dintr -o combinație a unui
număr de cad re SCI distribuite între antetul cadrului și răspunsul cadrului. În transmiterea antetului de
cadru LIN Master se formulează două sarcini de comunicare cheie: Sincronizează comunicarea LIN
slave și delegații prin atribuirea unui răspuns expeditorului și a unuia sau mai multor receptoare.
Datorită problemelor legate de sensibilitatea costurilor, slavele LIN pot utiliza rezonatoare pe cip cu o
toleranță de frecvență de până la 14%. Prin urmare, Master -ul LIN transmite mai întâi o sincronizare
pentru a permite tuturor slavilor LIN să știe că transmisia unui cadru LIN începe. Pauza de
sincronizare este alcătuită din cel puțin 13 biți dominanți consecutivi și generează o eroare SCI de la
toate slavele LIN. Este terminată de separatorul de sincronizare a sincroniz ării (cel puțin un bit
recesiv). LIN Master transmite impulsul ceasului de comunicație cu următorul octet de sincronizare
(SCI Frame cu valoarea 0x55).
Specificația LIN conține dispoziții pentru a face ca ciclul de comunicare definit rigid de Planul
LIN să fie mai flexibil și mai economic. Cele două tipuri de cadre "Cadru sporadic" și "Cadru
declanșat de evenimente" sunt furnizate în acest scop. La introducerea acestor tipuri de cadre
suplimentare a devenit o practică obișnuită să se facă referire la cadrul LIN convențional ca un cadru
necondiționat.
Un cadru sporadic este înțeles ca un cadru necondiționat care împarte același slot cadru cu alte
cadre necondiționate. Ramele Sporadice sunt transmise în întregime de LIN Master, după cum este
necesar, deci coli ziunea este imposibilă. Dacă masterul LIN nu are nevoie de niciunul dintre cadre,
slotul pentru cadru asociat rămâne pur și simplu gol. Cadrul de declanșare a evenimentelor a fost

19 Christopher, O., 2014 , p. 61

41
introdus pentru a comunica schimbări sau evenimente sporadice din partea cel or slabi LIN. Aceasta
corespunde, în esență, unui cadru necondiționat, dar cu diferența că răspunsurile multiple ale cadrelor
de la diferiți slave LIN sunt alocate antetului de cadru. Răspunsul cadru care este utilizat pentru a
finaliza antetul de cadre de clanșat de evenimente depinde de nevoile legate de LIN slave. Există o
nevoie când există date noi de transportat. Răspunsul cadru al cadrului declanșat de evenimente este
identificat de PID -ul cadrului necondiționat asociat în primul octet. Spre deosebire de Cadrul
Sporadic, totuși, coliziunile nu pot fi excluse în Cadrul declanșat de evenimente. În cazul unei
coliziuni, LIN Master este responsabil pentru transmiterea tuturor cadrelor necondiționate atribuite
cadrului declanșat al evenimentului. Ea face ac est lucru prin activarea și prelucrarea unui „Program de
rezolvare a coliziunilor ”. Ambele cadre conventionale neconditionate si cadrele speciale de
diagnosticare sunt potrivite pentru diagnosticarea slavelor LIN. Ramele necondiționate sunt utilizate
pentr u diagnosticarea simplă a semnalelor, în timp ce ramele de diagnosticare sunt utilizate fie pentru
diagnostice definite de utilizator, fie pentru diagnostice bazate pe un protocol de transport standardizat
și pe servicii uniforme de diagnoză . Specificația LIN definește două cadre de diagnoză: „Master
Request Frame ” și „Frame Response Slave ”. Cadrul de solicitare de bază (ID = 0x60) reprezintă
Solicitarea de diagnosticare. În acest caz, LIN Master transmite atât antetul cadrului, cât și raspunsul
cadrului. De exemplu, un cadru de cerere de master este transmis dacă există o solicitare de diagnostic
prin CAN. Cadrul de răspuns slave (ID = 0x61) corespunde răspunsului diagnostic. În acest caz, LIN
Master transmite antetul, iar LIN Slave specifică transmite răs punsul20.
2.5.5 Funcțiile de gestionare
Specificația LIN definește Managementul de stare și Gestionarea rețelei. Managementul de
stare specifică faptul că LIN Slaves trebuie să informeze LIN Master despre erorile de transmisie
detectate, cum ar fi erorile parității sau sumelor de control. Acest lucru se face printr -un „semnal de
eroare de răspuns ” într-un cadru necondiționat ( „Cadru de stare ”); Cu toate acestea, acest cadru nu
conține informații despre tipul de eroare. Specificația LIN nu definește modul de gestionare a erorilor,
ci lăsă această sarcină utilizatorului. Sarcina principală a LIN Network Management este de a
reglementa tranziția tuturor sclavilor într -un cluster LIN din starea de comunicare normală
(operațională) în starea Sleep și în cealaltă direcție. Dacă slavii LIN nu detectează nicio activitate
BUS timp de patru secunde, aceștia trec de la starea de funcționare la starea Sleep. Aceeași condiție
generează o comandă Sleep de la LIN Master, care este într -adevăr un Master Request Frame special.
Pulsul dominant minim 250 microsecunde și lungime maximă de 5 milisecunde și poate fi trimis prin
orice nod LIN. Specificația LIN prescrie o fază de inițializare maximă de 100 milisecunde, adică LIN
Master -ul trebuie să înceapă să execute Planul LIN cel târziu după acest interval de timp. Dacă rămân
pasivă, LIN slave -ul trimite un alt semnal Wake Up. Numărul de repetări și intervalul dintre repetări,
precum și termenele limită sunt definite în caietul de sarcini.

20 Boyce H., Dwiggins, 2006, p. 91

42
2.5.6 Dezvoltarea rețelei prin sistemele LIN Bus
Tranziția de la versiunea curentă LIN versiunea 2.0 la LIN 2.1, proiectarea rețelei LIN
consecvente și strategiile eficiente de testare au reprezentat subiecte -cheie la cel de -al 3-lea
Simpozion LIN găzduit de Vector Informatik GmbH în februarie 2008, la Stuttgart. Peste 150 de
participan ți din Germania și din întreaga lume au aflat despre ultimele evoluții și tendințe legate
protocolul LIN și și -au împărtășit experiențele cu privire la utilizarea eficientă a instrumentelor de
simulare, proiectare și testare.
În afară de modificările și cl arificările minore, au fost făcute îmbunătățiri semnificative
funcționale cu versiunea protocolului LIN 2.1 lansată în noiembrie 2006 pentru cadrele declanșate de
evenimente, identificarea slavei și configurația Slave, precum și pentru diagnosticarea utili zatorilor
LIN așteaptă acum consorțiul LIN Lansarea testului de conformitate LIN 2.1 în al doilea trimestru al
anului 2008.
Deoarece LIN suportă numai „semnale nesemnate ”, semnalele definite la nivel global trebuie
de asemenea nesemnate. Această limitare poate fi de obicei acceptată de rețelele CAN. Fără suportul
corespunzător al instrumentului pentru proiectarea rețelei, este foarte dificil să se ia în considerare
toate cerințele de proiectare și calitate. O experiență vastă dobândită în cadrul unor serii de proiecte
pentru producătorii de echipamente originale (OEM) a contribuit la succesul versiunii 2.0 a liniei
DaVinci Network Designer LIN. De exemplu, tabelele programului inițial pot fi generate automat prin
definirea pur și simplu a timpilor de ciclu cadru. Timpurile de programare pot fi apoi optimizate și
rafinate cu ușurință, în funcție de, de exemplu, performanța fiecărui Slave LIN. Instrumentul de
proiectare de la Vector ajută, de asemenea, utilizatorul să implementeze reguli de proiectare, cum ar fi
convențiile de numire pentru identificatori semnificativi și tipuri de semnale, precum și pentru
codificarea uniformă a parametrilor fizici.
2.5.7 LIN – Aspectul rețelei
Înainte de fazele de dezvoltare și testare, multe dintre provocările de proiectare a rețelei trebuie
să fie mai întâi stăpânite. Acestea variază de la definirea topologiei sistemului și a timpilor de ciclu la
crearea cadrelor LIN și a tabelelor de programare, precum și a relațiilor de rutare cu alte sisteme de
magistrală. Planul de comun icare LIN trebuie să fie complet fără erori și consecvent, deoarece fișierul
de descriere a LIN -ului rezultat (LDF) este utilizat pentru toate etapele ulterioare de dezvoltare:
generarea software -ului încorporat, analiza rețelei, testarea conformității, te stele de sistem și de
integrare etc. ). Alegerea topologiei rețelei depinde de factori diferiți. De exemplu, este posibil să se
definească mai degrabă o singură rețea LIN decât să se separe rețelele pentru sistemele de ușă stânga
și dreapta. În unele cazur i, o abordare orientată spre funcție este mai potrivită, de ex. O rețea dedicată
LIN pentru controlul climatizării. De asemenea, ar putea fi necesar să se facă o distincție între rețelele
concepute de OEM și subsistemele dezvoltate complet de furnizorii OE M.

43
Designul rețelei poate fi semnificativ simplificat prin rutarea directă a semnalelor între rețele.
Acest lucru necesită definirea denumirilor unice de semnal atât pentru semnale CAN cât și LIN.
Elementele de proiectare pot fi reutilizate cu ușurință, ia r verificările de consecvență sunt create
automat. O importanță deosebită pentru proiectarea eficientă a rețelelor în sistemele de magistrală este
gestionarea uniformă a tuturor semnalelor dintr -un grup global de semnale. DaVinci Network
Designer este capa bil să importe descrierile de rețea existente prin formate standard de schimb de
date, cum ar fi LDF, NCF, DBC sau FIBEX. Acest lucru evită, în multe cazuri, reintroducerea
definițiilor de semnal și de codificare.
2.5.8 Strategii curente și viitoare pentru testele de conformitate cu masterul LIN
Calitatea ridicată și fiabilitatea sunt condiții esențiale pentru aplicarea cu succes a sistemelor
BUS e pentru automobilele moderne. Datorită creșterii semnificative a numărului de componente LIN
(Rețea locală de in terconexiune) utilizate în dezvoltarea automobilelor, strategiile eficiente de testare
pentru acest sistem BUS e rentabile câștigă importanță.
Consorțiul LIN furnizează în plus față de specificațiile fiecărei versiuni a protocolului
specificațiile de testa re a conformității corespunzătoare. Testele de conformitate LIN se utilizează
pentru a verifica dacă un dispozitiv LIN este conform cu o versiune specifică a protocolului și, de
asemenea, servește drept bază pentru acreditarea LIN. Deoarece rețelele LIN fu ncționează în
conformitate cu principiul Master -Slave, conformitatea protocolului unui nod principal este de
maximă importanță. Testele de conformitate LIN sunt specificate separat pentru fiecare strat OSI:
strat fizic, strat de legătură de date, gestionar e rețea și configurație nod. Numai testele privind stratul
de aplicare trebuie specificate de OEM sau de furnizor. Testele cu cutie neagră sunt cele mai potrivite
pentru implementarea metodică a testelor de conformitate, deoarece utilizează exclusiv interf ețele
exterioare ale unui dispozitiv (de exemplu LIN interface) pentru a stimula și verifica fiecare caz de
testare. Casetele de testare albă, pe de altă parte, necesită întotdeauna acces la interfețele interne ale
dispozitivului (de exemplu interfața stan dardizată a șoferului LIN). Un ECU Master LIN deține un
număr foarte limitat de opțiuni de stimulare prin intermediul interfețelor externe cum ar fi CAN.
Încercările în cutie gri care combină cele două metode de testare sunt, prin urmare, metoda cea mai
frecvent utilizată pentru a realiza un test de conformitate Master Master.
Un caz de test tipic tip ECU necesită configurarea și inițializarea sistemului de testare și a
ECU -ului supus încercării, precum și stimularea și verificarea ulterioară. Testele de co nformitate a
sclavilor furnizate cu CANoe.LIN de la Vector sunt implementate aproape în întregime ca teste de
cutie neagră. Testerul în rolul său de LIN Master poate de obicei să formeze stimularea și verificarea
directă prin magistrala LIN21.
Numai câteva teste necesită stimulare sau verificare manuală, de ex. Pentru a stimula un semnal
de trezire. În schimb, testul de conformitate Master este implementat de furnizorul de instrumente de

21 BOSCH „Automotive Handbook”, 2008 , p. 65

44
la Stuttgart ca o cutie gri. Pentru a asigura configurarea corectă a dr iverului principal, este furnizat un
fișier de descriere LIN de testare special (LDF). Împreună codul driverului generat trebuie să fie
descărcat o aplicație specială de testare la Masterul testat. În acest fel, magistrala LIN poate fi folosită
atât în scopuri de stimulare, cât și în scopuri de verificare, în ciuda rolului testerului ca LIN Slave.
Centrul Tehnic Delphi din Krakau, Polonia, a câștigat o experiență considerabilă în domeniul
CANoe.LIN în domeniul testării atât pentru LIN2.0, cât și pentru J2 602, versiunea U.S. a LIN. Dat
fiind că testele de conformitate LIN nu acoperă stratul de aplicație OSI, Delphi TCK și -a extins
activitățile de testare pentru a acoperi diferitele teste de aplicații. Principalul obiectiv al acestor teste
este de a testa: s emnale, tabele de program, rute gateway și diagnostice. Funcțiile de testare CAPL
furnizate cu CANoe.LIN s -au dovedit a fi indispensabile în implementarea și automatizarea acestor
teste. Potrivit lui Delphi TCK, cazuri de testare foarte complexe au fost uș or de implementat și extinse
folosind sintaxa CAPL asemănătoare C.
În consecință, mulț i OEM -uri auto și furnizori întreabă dacă testul de conformitate Master poate
fi implementat ca un test cutie neagră. Acest lucru ar avea marele avantaj că OEM -urile și f urnizorii
ar putea să efectueze independent teste în timpul întregului proces de dezvoltare, cu o configurație
minimă. Cu toate acestea, pentru ca un test de conformitate a cutiei negre să aibă avantaje reale față
de un test cu cutie gri, trebuie îndeplini te cerințele cerute. Probabil cea mai importantă este aceea că
același software -ul de conducere folosit pentru dezvoltare trebuie folosit și pentru teste. O modalitate
de a realiza acest lucru este extinderea șoferului LIN Master cu o interfață de testare specială.
În ceea ce privește gradul de utilizare, o implementare a cutiei gri a testului de conformitate
Master are mai multe dezavantaje. De exemplu, nu este posibil să se efectueze acest test în toate
fazele de dezvoltare. Încălțăminte, sunt implicate u nele efecte de preparare, de ex emplu configurare.
Această extensie a driverului trebuie să permită stimularea directă și verificarea Masterului
supus încercării prin intermediul magistralei LIN, furnizând testerului servicii de testare speciale, de
exemplu . Pentru a modifica tabelul de programare sau pentru a citi cuvântul de stare al șoferului.
Comunicarea de testare prin magistrala LIN între Master și tester poate utiliza un serviciu special de
diagnostic, comparabil cu cel folosit pentru serviciile de re configurare. O cerință suplimentară privind
o astfel de extindere a conducătorului auto este, desigur, creșterea minimă a resurselor ECU. Interfața
de test ar trebui de asemenea să fie detașabilă din codul productiv, de ex. Printr -o definire a unui
preproc esor.
O operație complet independentă și paralelă atât a testării cât și a aplicării sa dovedit a fi
imposibilă. Prin urmare, cererea trebuie să fie implicată în realizarea acesteia. Există, în esență, două
strategii posibile de manipulare a interacțiunii dintre aplicație și modul d e testare a conducătorului
auto. Un mod este clar informarea aplicației că se execută un test. O metodă alternativă este de a
ascunde executarea testului din aplicație cât mai mult posibil. Ambele strategii au avantajele și
dezav antajele lor. Alegerea finală a strategiei poate depinde de feedbackul și dorințele furnizorilor
Master -ECU. În ambele cazuri, driverele existente trebuie să fie extinse pentru a sprijini serviciile de

45
testare necesare. Codul suplimentar necesar funcțional ității test -server a fost estimat la 20 -30% din
actualii drivere LIN2.x și poate fi considerat fără probleme pentru majoritatea proiectelor Master
ECU.
2.6 FlexRay pentru schimbul de date în aplicații de siguranță extrem de
importante
FlexRay a aparut prim a dată pe BMW X5, care a fost prezentat publicului la „Par este Auto
Salon ”, în august 2006 , și a putut fi achiziționat din Germania începând cu luna martie a acelui an. În
cadrul sistemului său de șasiu activ, FlexRay asigură o transmitere sigură și fiabi lă a datelor între
modulul central de comandă și cele patru ECU -uri de satelit, unul amplasat la fiecare amortizor. Acest
model trasează calea FlexRay în automobil și explică principiile cheie ale tehnologiei bus -ului
FlexRay.
Potrivit statisticilor facute de germani, condițiile de conducere pe drumurile germane nu a fost
niciodată atât de sigur e ca în anul 2005. Deși înregistrările vehiculelor au crescut considerabil, a
existat o reducere de aproape un procent de accidente care implică vătămare corporală ( 336619) an.
Au existat, de asemenea, reduceri semnificative ale numărului de decese de trafic (5361, -8,2%),
accidente grave (76952, -4,6%) și leziuni minore (356491, -1%). Această tendință a continuat și în
2006: între ianuarie și august au fost uciși 326 0 de participanți la trafic, ceea ce reprezintă o reducere
de 7,8% față de anul precedent. Numărul de răniți a scăzut cu 5,8% în aceeași perioadă de timp.
Hotărârea în reducerea numărului de accidente și reducerea severității rezultatelor accidentelor sunt
sistemele de siguranță active și sistemele de asistență care susțin conducătorii auto în ceea ce privește
sarcina de a conduce vehiculul22.
Un studiu realizat de o serie de producători de echipamente originale de automobile bine –
cunoscute a arătat, de exe mplu, că ESP a redus numărul accidentelor de de rapare cu până la 80%.
Făcând un pas atât de important pentru reducerea severității rezultatelor accidentelor, sunt sisteme
din ce în ce mai sigure pentru pasageri și sisteme de optimizate a uzurii automobil ului. Având în
vedere obiectivul de a reduce la jumătate numărul de decese cauzate de trafic până în anul 20 20,
industria automobilelor se concentrează pe dezvoltarea sistemelor existente de siguranță activă și a
sistemelor de asistență pentru conducătorii auto și pe dezvoltarea de noi sisteme inovatoare. Deoarece
aceste sisteme nu numai că furnizează informații și instrucțiuni, dar și cele zece fac, de asemenea,
intervenții corective și își asumă sarcini de conducere, nu mai este posibilă fără interfețe el ectronice
șasiu și transmisie. Combinația dintre sistemele de frânare cu fir și sisteme de conducere cu fir este
considerată a avea un mare potențial.

22 Vektor Press Book, 2016, p. 183

46
Instrumentele necesită rate de transfer foarte mari pentru a transmite numărul tot mai mare de
semnale de comandă și stare. Acestea sunt semnale care nu numai că trebuie transmise extrem de
rapid; Transmisia lor trebuie, de asemenea, să fie absolut deterministă. Acesta este motivul
importanței crescânde a sistemelor de comunicații care asigură o transmitere r apidă și deterministă a
datelor în automobil. Utilizarea potențială a sistemelor prin cablu necesită proiectarea unor structuri și
mecanisme care tolerează erorile. Cu toate că sistemele prin cablu pot avea capabilități largi și
avantajele unei libertăți s porite a designului, asamblării simplificate, personalizării vehiculului etc.,
cerințele de transmisie a datelor în automobil sunt ridicate considerabil, deoarece aceste sisteme
aparțin clasei de defecțiuni – sisteme operaționale. Ele trebuie să continue s ă funcționeze acceptabil
chiar și atunci când apare o eroare. CAN nu poate satisface aceste cerințe datorită accesului la
magistrală, bazat pe evenimente și prioritare, lățimea de bandă limitată de 500 KBit/sec, bazată pe
constrângerile fizice ale automobi lului și lipsa unor structuri și mecanisme care tolerează greșelile .
2.6.1 FlexRay – răspunsul la cerințele ridicate de transmitere a datelor în automobil
Certitudinea specialiștilor era că, foarte rapid, CAN nu va mai putea să satisfacă cerințele
crescânde de transmisie a datelor în automobil pe mijlocul perioadei, a dus la dezvoltarea unui număr
de sisteme de magistrală serială cu toleranță deterministă și cu erori cu rate de transfer mult mai mari
decât CAN. Exemplel e includ: TTP (Time Triggered Protocol), Byteflight și TTCAN (Time
Triggered CAN) . Deși un parteneriat de dezvoltare a fost creat încă din 2001 între Audi și compania
TTTech care promovează TTP, și deși Byteflight a fost aplicat cu succes în cazul automob ilelor din
seria 7 în 2001, FlexRay a dominat industria automobilelor. Un motiv important pentru succesul
FlexRay a fost f ondarea Consorțiului FlexRay , sub auspiciile celor două motoare .
Punerea în aplicare a funcțiilor din ce în ce mai dificile în ceea ce privește siguranța și asistența
pentru conducători auto merge împreună cu integrarea tot mai intensă a ECU -urilor electronice în
automobil.
Producătorii de automobile DaimlerChrysler și BMW și cei doi producători de cipuri Motorola
și Philips și -au unit f orțele în anul 2000. Bazându -se pe tehnologia BUS elor Byteflight inițial
dezvoltată de BMW, Consortiul FlexRay a creat standardul de comunicare FlexRay, tolerant și cu
toleranță la e rori. O rată de date de 10 MBit /sec pentru aplicații extrem de importante pentru siguranță
și timp în automobil. Astăzi, Consortiul FlexRay este alcătuit din șapte „parteneri de bază ”: BMW,
Bosch, DaimlerChrysler, Freescale, General Motors, Philips și Volkswagen. Treptat, un număr de
membri Premium Associate (inclusiv Vector Informatik ) și membrii asociați s -au alăturat organizației.
A aduce o contribuție importantă la succesul FlexRay a fost documentația detaliată a specificației
FlexRay. Cele două specificații importante, protocolul de comunicare și stratul fizic sunt în prezent în
versiunea 2.1. Acestea și alte specificații ale tehnicii de comunicații FlexRay pot fi descărcate de pe
pagina de po rnire a Consorțiului FlexRay23.

23 Vektor Press Book, 2016, p. 183

47
Mai degrabă trebuie să se conformeze unui ciclu de comunicare precis definit care a locă un
interval de timp specific fiecărui mesaj FlexRay (Time Division Multiple Access – TDMA) și astfel
prescrie timpii de trimitere pentru toate mesajele FlexRay. Comunicarea declanșată de timp nu numai
că asigură comunicarea deterministă a datelor; Se asigură de asemenea că toate nodurile unui cluster
FlexRay pot fi dezvoltate și testate independent unul de celălalt. În plus, eliminarea sau adăugarea
nodurilor FlexRay într -un cluster existent nu trebuie să afecteze procesul de comunicare; Acest lucru
este în concordanță cu obiectivul de reutilizare, care este de zece, urmărit în dezvoltarea
automobilelor. Urmărind paradigmele arhitecturilor de comunicație declanșate de timp, logica de bază
a comunicării FlexRay constă în declanșarea tuturor activităților sistemului atunci când sunt atinse
puncte specifice în timpul ciclului de timp. Sincronizarea la nivel de rețea a nodurilor FlexRay, care
este necesară aici, este asigurată de un mecanism de sincronizare a ceasului, care este compatibil cu
defectele distr ibuite: Toate nodurile FlexRay nu sunt corecte numai pentru timpul de început
(corectarea offset) a mesajelor de sincroni zare transmise în mod regulat; e le se corectează și pe durata
(corecția pantei) a ciclurilor de comunicare.
2.6.3 FlexRay arhitectura d e comunicare – Timp -declanșat, toleranță la erori și flexibil
La fel ca în cazul comunicării de date într -un cluster CAN, comunicarea datelor într -un cluster
FlexRay se bazează, de asemenea, pe un sistem multi -master.
Aceasta crește atât eficiența lățimii de bandă, cât și robustețea sincronizării. Comunicarea
FlexRay poate fi bazată fie pe un strat fizic electric sau optic. Vorbind în favoarea transmiterii
semnalului electric este simplitatea sa, ceea ce aduce avantaje de cost. Transmisia semnalului optic
relativ la costuri este caracterizată printr -o compatibilitate electromagnetică (EMC) substanțial mai
bună comparativ cu transmisia semnalului electric. Comunicarea FlexRay nu este legată de o
topologie specifică. O structură simplă, pasivă a BUS ului este l a fel de fezabilă ca o topologie a
stelelor active sau o combinație a celor două. Principalele avantaje ale topologiei active a stelelor
constau în posibilitatea de a deconecta ramificațiile de comunicare defecte sau de la nodurile FlexRay
și – în proiecta rea clusterelor mai mari – abilitatea de a termina terminalele ideale ale magistralei când
transmisia fizică a semnalelor este electrică. Pentru a minimiza riscul de defecțiune, FlexRay a
traseului redundant al canalului de comunicare. Acest canal de comun icare redundant ar putea, totuși,
să fie folosit pentru a mări rata de transmisie la 20 Mbit /sec24. Alegerea dintre toleranța la erori și
lățimea de bandă suplimentară poate fi făcută individual pentru fiecare mesaj FlexRay. În cele din
urmă, un mecanism de control independent (Bus Guardian) asigură faptul că un nod FlexRay
accesează numai BUS ul în timpul ciclului său de comunicare. Acest lucru împiedică monopolizarea
BUS ului printr -un nod defect FlexRay (bâzâit).

24 Vektor Press Book, 2016, p. 212

48
2.6.4 Comunicarea FlexRay: deterministă și d inamică
Fiecare ciclu de comunicare este egal în lungime și este în esență organizat într -un segment de
timp static și un segment de timp dinamic. De importanță centrală aici este segmentul static care
începe fiecare ciclu de comunicare. Acesta este împărț it într -un număr definit de utilizator (maximum
1023) de sloturi statice la fel de lungi. Fiecare slot static este atribuit unui mesaj FlexRay care trebuie
trimis de un nod FlexRay. Atribuirea sloturilor statice, a mesajelor FlexRay și a nodurilor FlexRay se
face prin numărul slotului, identificatorul mesajului (ID) și valoarea numărătorului de sloturi
implementat pe fiecare nod FlexRay. Pentru a vă asigura că toate mesajele FlexRay sunt transmise la
momentul potrivit și în ordinea corectă a fiecărui ciclu, contoarele sloturilor de pe toate nodurile
FlexRay sunt incrementate sincron la începutul fiecărui slot static. Datorită transmisiei sale garantate
echidistante și deci deterministe, segmentul static este predestinat pentru transmiterea mesajelor
relevant e în timp real. Urmând segmentul static este un segment dinamic opțional care are aceeași
lungime în fiecare ciclu de comunicare. Acest segment este, de asemenea, organizat în sloturi, dar nu
sloturi statice, mai degrabă așa -numitele minisloturi. Comunicar ea în segmentul dinamic
(minislotting) se bazează, de asemenea, pe alocări și incrementarea sincronă a contoarelor sloturilor
de pe nodurile FlexRay. Cu toate acestea, nu este obligatoriu să transmiteți mesajele FlexRay asociate
minisloturilor cu fiecare c iclu de comunicare, ci să fie trimise doar după necesități. Dacă nu sunt
necesare mesaje, contorul de sloturi al unui minislot este incrementat după perioada de timp definită.
În timp ce se transmite un mesaj (dinamic) FlexRay, incrementarea contorului de sloturi este întârziată
de timpul de transmitere a mesajului. Alocarea unui mesaj dinamic FlexRay la un minislot definește
implicit prioritatea mesajului FlexRay: cu cât numărul minislotului este mai mic, cu atât este mai
mare prioritatea mesajului dinamic FlexRay, cu cât va fi transmis mai devreme, cu cât este mai mare
Probabilitatea de transmisie având o lungime segmentată dinamică limitată. Mesajul dinamic FlexRay
atribuit primului port minislot este întotdeauna transmis după cum este necesar, cu condiți a să existe
un segment de timp dinamic suficient de lung. În proiectarea comunicării trebuie să se asigure că cel
mai mic mesaj dinamic FlexRay din prioritate poate fi transmis – cel puțin cu condiția să nu existe alte
nevoi de prioritate mai mare.
Design erul unui cluster FlexRay trebuie, de asemenea, să asigure transmiterea celui mai lung
mesaj dinamic FlexRay. Altfel, designul de comunicare nu ar avea nici un sens. Ciclul de comunicare
este completat de două segmente suplimentare de timp. Segmentul "Simb ol Window" servește pentru
a verifica funcționalitatea Bus Guardian, iar segmentul de timp „Network Idle Time – NIT” închide
ciclul de comunicare25. În timpul NIT, nodurile FlexRay calculează factorii de corecție necesari
pentru sincronizarea ceasurilor lor locale. La sfârșitul NIT se efectuează o corecție de compensare
dacă este necesar (corectarea pantei este întotdeauna distribuită pe tot parcursul ciclului de
comunicare). Nu există nici o transmisie de date în timpul NIT.

25 Baican, R.,Enache,V., 2008, p. 84

49
2.6.5 Transmisia de date proteja tă prin CRC
Semnalele dintr -un cluster FlexRay sunt transmise prin mesajul bine definit FlexRay, în care nu
există în esență diferențe în formatele mesajelor FlexRay transmise în segmentul static și cele
transmise în segmentul dinamic. Ele sunt compuse fie care dintr -un antet, o sarcină utilă și o remorcă.
Antetul cuprinde câmpul de stare largă pe cinci biți, ID, lungimea încărcăturii utile și contorul de
cicluri. Antetul -CRC (11 biți) protejează părțile câmpului de stare, ID și lungimea încărcăturii utile c u
o distanță Hamming de 6. ID -ul identifică mesajul FlexRay și reprezintă un slot în segmentul static
sau dinamic. În segmentul dinamic ID -ul corespunde priorității mesajului FlexRay. Bitii individuali ai
câmpului de stare specifică mai precis mesajul Flex Ray. De exemplu, "bitul indicator al cadrului de
sincronizare" indică dacă mesajul FlexRay poate fi utilizat pentru sincronizarea ceasului. După antet
vine așa -numita sarcină utilă. Un total de până la 254 octeți utile pot fi transportați printr -un mesaj
FlexRay. Remorca cuprinde antetul și protecția încărcăturii utile CRC (24 biți). Având o sarcină utilă
de până la 248 octeți utili, CRC garantează o distanță Hamming de 6. Pentru o sarcină utilă mai mare
distan ța Hamming este de 4 .
În anul 2001, Vector Info rmatik a oferit prima soluție de produs pentru dezvoltarea sistemelor
FlexRay. Între timp, dezvoltatorii pot obține un porto foliu cuprinzător de produse . Acestea includ
instrumente pentru proiectarea, dezvoltarea, simularea, analiza, testarea și calibrarea ECU -urilor și
rețelelor distribuite. DaVinci Network Designer FlexRay oferă dezvoltatorului un mediu pentru
proiectarea eficientă a arhitecturii de rețea și a relațiilor de comunicare. Simularea, analiza și testarea
sistemelor FlexRay sunt realizate cu CA Noe.FlexRay, al cărui concept multibus permite funcționarea
simultană a sistemelor de comunicații FlexRay, CAN, LIN și MOST. Pentru studierea precisă a
comportamentului sistemului FlexRay ca răspuns la erori și tulburări, FRstress le generează pe un
canal din grupul FlexRay. Pentru accesul direct la dispozitivele ECU interne, dezvoltatorul are nevoie
de un protocol special de măsurare și calibrare: XCP pe FlexRay. În contextul dezvoltării sistemului
de șasiu activ pe noul BMW X5, inginerii BMW au implementa t instrumentul de măsurare, calibrare
și diagnostic CANAP Vector. Ca și Master XCP -on-FlexRay, CANape măsoară și calibrează
parametrii individuali ai ECU direct prin FlexRay. Pe lângă software, Vector dezvoltă și stive pentru
ECU.
2.6.6 Sistemul optim de o perare pentru aplicațiile FlexRay
FlexRay este introdus fie pentru comportamentul său determinist, fie pentru transferul rapid de
date, în funcție de aplicație. În prezent, utilizarea sa în aplicațiile legate de siguranță joacă un rol
subordonat. Criteriil e care trebuie luate în considerare în decizia sistemului de operare care se
utilizează împreună cu FlexRay, pe lângă comportamentul și performanțele deterministe, includ
protecția memoriei și monitorizarea timpului. Acest articol explică ce este important în selectarea
sistemului de operare și prezintă soluțiile specifice oferite de Vector Informatik în contextul
AUTOSAR.

50
Fiind un sistem de comunicații scalabil de mare viteză cu comportament determinist, FlexRay
este soluția potrivită pentru utilizarea ca coloană de date, pentru sisteme de control distribuite sau
pentru aplicații relevante pentru siguranță în domeniul auto. Spre deosebire de comunicarea CAN
declanșată de evenimente, toate mesajele sunt atribuite intervalelor de comunicare fixe. Aceasta ofer ă
fiecărui ECU participant o disponibilitate clară în timp util a datelor sale. Designul unei rețele
FlexRay necesită definirea anumitor parametri fundamentali pentru toate nodurile de rețea
participante într -o fază foarte timpurie de dezvoltare. Acești pa rametri includ baudrate, lungimea
ciclului, numărul și lungimea sloturilor în segmentele statice și dinamice sau durata macrocotitului.
Această programare a proceselor de comunicare este mapată în componentele software specifice
comunicării, dar poate infl uența și structura de timp a software -ului aplicației. Sistemul de operare
(OS) coordonează interacțiunea dintre toate componentele software participante. Atât sistemele de
operare declanșate de evenimente cât și sistemele de operare cu temporizare sunt di sponibile în
comerț, fiecare având servicii diferite. O altă opțiune disponibilă este sistemele de operare cu protecție
a memoriei. Ce sistem de operare este cel mai potrivit pentru o aplicație bazată pe FlexRay și cum ar
trebui să fie configurată? În spec ial, se pune întrebarea dacă un sistem de operare cu declanșare de
timp este absolut necesar pentru com unicarea sincronizată FlexRay. Rutinele serviciilor de întrerupere
(ISRs) sunt specifice hardware -ului și sunt declanșate de periferia hardware. Acestea au o prioritate
mai mare decât sarcinile și, prin urmare, ar trebui să fie rezervate numai subtaskurilor care necesită
cel mai rapid timp posibil de reacție. Într -un sistem de operare declanșat de timp, toate procesele și
acțiunile aflate sub controlul sis temului de operare sunt în funcție de timp. Pentru aplicarea aceasta
rezultă un comportament de timp strict determinist26.
AUTOSAR a preluat OSEK -OS ca bază și a extins -o pentru a permite sprijinirea
funcționalităților declanșate de timp. Proprietățile spec ifice ale sistemului AUTOSAR sunt furnizate
în patru etape de extindere, așa -numitele clase de scalabilitate (SC).
Până în prezent, sistemele de operare declanșate de evenimente au fost de obicei utilizate în
domeniul auto. Cea mai largă accepta re se bucu ră OS OS / VDX , care, în viitor, va fi disponibilă și
sub forma unui standard ISO. Scopul unui sistem de operare este de a oferi, în condiții optime de
utilizare a hardware -ului folosit, un mediu de execuție suplimentar pentru gestionarea unităților
funcți onale. Serviciile de sistem de operare definite oferă această funcție. În conceperea unei aplicații,
la prima dată independentă, sunt definite subtascuri concurente. Rezultatul acestor sarcini sau
întreruperi concurează pentru alocarea timpului de execuție în conformitate cu algoritmul de
progr amare al sistemului de operare: sarcini sunt declanșate de alarme sau evenimente. Se face o
distincție între sarcinile extinse și sarcinile de bază. Sarcini extinse se disting prin capacitatea lor de a
aștepta evenime nte.

26 Enache, V., Dima,D., 2002, p. 96

51
În protocolul FlexRay se combină până la 64 de cicluri de bază pentru a forma o ciclu repetat
continuu. Fiecare ciclu de bază conține cadre cu diferite date de proces sau semnale pentru diferite
sarcini de aplicare. Cu timpul său global, protocolul Fl exRay oferă baza pentru schimbul de date
sincronizat. Imediat ce rețeaua de date a fost sincronizată, acest timp global este disponibil pentru
fiecare controler de comunicație (CC) din rețea. Într -un sistem de control distribuit, o funcție este
distribuită între mai multe ECU într -o rețea. Timpul mort datorat timpului de propagare a semnalului
de la aplicația de trimitere la aplicația receptoare poate avea o influență decisivă asupra calității
controlului. În principiu, un timp mort mic are un efect benefic . În sistemele de comunicații
declanșate de evenimente, schimbul de date între CC și gazdă este în mod esențial determinat de
întreruperi, iar accesul la magistrală poate rezulta în anumite condiții în așteptare. Timpul de
propagare a semnalului nu poate f i prezis precis; Prin urmare, este de obicei realizată o estimare mai
gravă a cazului. Nu până când nu este disponibilă o perioadă globală de rețea a protocolului FlexRay,
sistemul de operare poate oferi servicii de sincronizare în acest moment. Prin inter mediul metodei
TDMA (Time Division Multiple Access), toate ECU -urile participante sunt conștiente de momentul
exact în care fiecare mesaj este trimis sau primit în zona statică a ciclului FlexRay. Aceste două
proprietăți minimizează imprecizia cu privire l a timpul de propagare a semnalului unei aplicații bazate
pe FlexRay. Pentru sincronizarea schimbului de date într -o aplicație bazată pe FlexRay, sunt posibile
diferite metode de rezoluție, în funcție de nevoile aplicației și disponibilitatea proprietăților sistemului
de operare. În principiu, sarcinile de comunicare ar trebui declanșate de cronometrul FlexRay al CC.
Activarea sarcinilor aplicației, pe de altă parte, ar putea fi declanșată de oricare dintre cronometrele
dorite. Patru soluții :
 Soluția A – Alarmele atașate la OS System Timer declanșează sarcinile aplicației. La
începutul fiecărui ciclu de bază, "FlexRay Cycle Start Interrupt" este declanșată de
controlerul FlexRay. Sarcina de comunicare este activată imediat. Independent,
cronome trul sistemului de operare inițiază secvența de sarcini ale aplicației. Dacă
aplicația nu se așteaptă la un timp de reacție mai rapid, este suficientă o OSEK -OS.
 Soluția B – Dacă sistemul de control necesită un timp de răspuns mai scurt (mai puțin
de 1 ms ), declanșarea sarcinii aplicației necesită un OSEK -OS cu un temporizator de
înaltă rezoluție (rezoluție de aproximativ 10 microsecunde). Este necesar un
cronometru adecvat.
 Soluția C – Dacă ECU nu are un timer de înaltă rezoluție, cronometrul
FlexRay poa te fi utilizat suplimentar pentru a activa sarcinile de aplicare critică în timp.
Funcțiile independente de FlexRay pot continua să fie atașate la OS System Timer.În
comportamentul de pornire trebuie notat faptul că timerul FlexRay și, în consecință,
activ itățile pe care le activează sunt indisponibile până când controlerul FlexRay
sincronizează pentru prima dată cu rețeaua. Dacă sincronizarea este pierdută ulterior,
cronometrul FlexRay poate continua să funcționeze în funcție de ora locală, cu condiția

52
ca controlerul FlexRay să fie configurat pentru aceasta. Un sistem de operare
AUTOSAR de Clasa 1 de scalabilitate cu tabele de programare este suficient pentru
acest scop. Această soluție permite un sistem de control distribuit pe mai multe ECU,
dat fiind că timpul global FlexRay asigură sincronizarea tuturor ECU -urilor.
 Soluția D – Dacă în cazurile de mai sus este de asemenea necesar să se
monitorizeze timpul de execuție al sarcinilor și întreruperilor, este necesar un
AUTOSAR OS SC2 sau SC4. Acest lucru pre vine timpii de execuție excesivi și
realizează un comportament determinist de timp.
O aplicație FlexRay nu necesită absolut un sistem de operare cu temporizare. Alegerea unui
sistem de operare corespunzător trebuie făcută individual pentru fiecare ECU, luând în considerare
aplicația și arhitectura. În acest scop, este necesară o analiză referitoare la sincronizarea între ECU,
cerințele de siguranță, timpul de răspuns și monitorizarea timpului. Vector Informatik
Oferă dezvoltatorului sistemul de operare o ptim pentru toate aplicațiile FlexRay: osCAN
certificat la standardul OSEK / VDX cu sau fără timer de înaltă rezoluție sau osCAN AUTOSAR care
acoperă clasele de scalabilitate SC1 -SC4 în conformitate cu AUTOSAR OS V2.0. Componentele
software Vector FlexRay vor funcționa împreună cu oricare dintre aceste variante de sistem de
operare. Programatorul osCAN TimingAnalyzer analizează programabilitatea sarcinilor din
perspectiva celui mai rău caz. Vector sprijină utilizatorul cu componente software și servicii
personalizate pentru dezvoltarea universală a sistemelor FlexRay până la producția de serie.
Dezvoltarea este simplificată de uneltele mature care sunt reglate unul pe celălalt, cum ar fi DaVinci
Network Designer pentru toate sarcinile de proiectare tip FlexR ay sau CANoe.FlexRay 6.0 pentru
simularea și stimularea unei rețele, teste de integrare și simulare rest -of-bus, precum și analiză Din
rețeaua finalizată FlexRay. CANape 6.0 este utilizat pentru a accesa toți parametrii interni ai ECU
FlexRay prin intermed iul măsurării standardizate și a protocolului de calibrare XCP -on-FlexRay.
Baza de evaluare FlexRay asigură implementarea rapidă și flexibilă a unei rețele FlexRay. Acest
mediu integrat al componentelor și instrumentelor software include, de asemenea, o ap licație de probă
pentru un sistem FlexRay cu două noduri27.
2.6.7 Software încorporat pentru sistemele FlexRay
Componentele software standardizate vor ajuta la controlul complexității în creștere a
interacțiunii dintre toate componentele software într -un EC U. Protocolul BUS FlexRay este o rețea în
vehicul în drum spre linia de pornire, oferind o lățime de bandă de transmisie mare pentru sisteme de
control rapide. FlexRay permite o lățime de bandă de 20 de ori mai mare decât CAN și reduce
complexitatea prin u tilizarea mai multor gateway -uri. Datorită controlului declanșat de timp, este
deosebit de potrivit ca un sistem de comunicații pentru sisteme distribuite, tolerante la erori și aplicații
relevante pentru siguranță. Există, de asemenea, speranța că complex itatea crescândă a electronicii

27 Enache, V., Dima,D., 2002, p. 122

53
vehiculelor poate fi păstrată sub control prin standardizarea arhitecturii sistemului software cu
AUTOSAR. Modele de vehicule. Software -ul standard specific pentru ECU este structurat modular.
Aceasta permite partiționarea c omponentelor software deasupra RTE și a software -ului de bază sub
RTE. Software -ul de bază are o structură internă modulară și este specificat de interfețe clar definite,
astfel încât software -ul din orice sursă să poată fi utilizat în integrare. În plus, standardul definește
care formate de schimb pot fi utilizate și modul în care interfețele dintre modulele individuale trebuie
să funcționeze. Această modularitate facilitează dimensionarea caracteristicilor software în funcție de
cerințele specifice ale un ei variante sau generații de vehicule, de ex. ECU fără gestionarea rețelei.
Efortul de dezvoltare pentru software -ul de bază poate fi redus atât pentru furnizorii OEM, cât și
pentru furnizorii de ECU, deoarece modulele software individuale pot fi livrate c omplet
preconfigurate de furnizorul de software. Acest lucru permite dezvoltatorilor să se concentreze mai
mult pe inovații și dezvoltarea efectivă a funcțiilor decât a fost posibil anterior în dezvoltare.
Pentru a exploata pe deplin avantajele comunicării bazate pe FlexRay, este logic să dezvoltați
în mod fundamental software -ul de bază asociat conform specificațiilor AUTOSAR. AUTOSAR
specifică o nouă metodologie de dezvoltare, arhitectura software și software -ul de bază28.
Componentele specifice FlexRay, c um ar fi interfața, driverul, gestionarea rețelei (NM) și
protocolul de transport (TP), sunt toate conținute în stiva FlexRay. Soferul abstracteaza hardware -ul,
facand posibila servirea diferitelor controale de comunicatie (CC). Driverul inițializează cont rolerul,
trimite și recepționează cadre și detectează erorile controlerului. Interfața comunică cu straturile
situate deasupra acesteia, procesează PDU (Unități de date Protocol) în cadre și funcționează și în
sens invers. Mai mult, emite confirmări de tri mitere și primire a straturilor afectate.
Gestionarea rețelei gestionează coordonarea tuturor ECU -urilor din cluster cu privire la nevoile
de comunicare ale sistemului BUS . Dacă toate nodurile BUS nu mai au nevoie de comunicare, este
inițiată trecerea sinc ronă la modul Sleep Bus Bus. Protocolul de transport FlexRay este, de asemenea,
plasat pe interfața FlexRay. Acesta gestionează sarcina de a prelua pachete de date mari care nu pot fi
trimise într -o singură unitate de memorie, prin ruperea lor în segmente și reasamblarea acestora pe
partea receptoare. Modul în care funcționează adaptarea modulară în practică este demonstrat de
exemplul a două drivere FlexRay pentru un controler FlexRay de la Freescale și de la NEC. Driverul
este adaptat optim pentru hardwar e-ul specific utilizat și utilizează caracteristicile sale existente,
oferind în același timp stratul de deasupra acestuia cu o "vedere" și un mod de comportament
nemodificat. În cazul controlerului S12X pe 16 biți de la Freescale, driverul FlexRay trebuie să
gestioneze memoria tampon -buffer, deoarece în acest caz spațiul necesar de memorie trebuie să fie
schimbat la sistemul RAM. Controlerul NEC V850 pe 32 de biți conține deja un RAM mare pentru
tampoanele din controlerul FlexRay. Acesta este locul în care conducătorul auto efectuează împărțirea
și utilizarea eficientă.

28 Enache, V., Dima,D., 2002, p. 82

54
O conexiune este stabilită printr -un canal de comunicare inițial definit în fișierul de descriere
ECU (A2L). Prin comenzile stratului de transport, XCP Master controlează alocarea sloturilor
disponibile în secțiunea dinamică a unui ciclu și permite astfel extinderea canalului pentru
transmiterea datelor de măsurare și de calibrare. Această „distribuire a încărcării ” se realizează
dinamic în timpul rulării pentru utilizarea optimă a lățimii de bandă. Deoarece mai multe ECU -uri
comunică pe aceeași magistrală, un slot nu poate fi alocat exclusiv; Mai degrabă așa -numita
multiplexare a sloturilor o face disponibilă mai multor ECU. Acest lucru are sens dacă este necesară o
mai mică lățime de bandă p entru o măsurătoare, de ex. Dacă un ECU nu trebuie să trimită un mesaj în
fiecare ciclu. Fiecare mesaj primește o adresă unică în acest scop (LPDU -Id, identificator de unitate
de date pentru protocolul de date), care descrie slotul, ciclul și canalul. Aces t lucru face posibilă
umplerea aceluiași slot cu date dintr -un ECU diferit în fiecare ciclu de trimitere. Datele de măsurare
sunt furnizate cu o marcă de timp care permite interogarea valorilor măsurătorilor la intervale mai
scurte decât timpul ciclului. D e exemplu, o măsurătoare poate avea loc la fiecare 2,5 ms, chiar dacă un
sistem are un ciclu de 5 ms. Este necesar doar să se asigure că lățimea de bandă este suficientă pentru
a transmite datele într -un interval de timp necesar. ECU trebuie să rezerve și să configureze dinamic
tampoane de transmisie și recepție prin alocarea RAM pentru această comunicare. RAM -ul poate fi
localizat în controler sau poate fi necesar să se folosească memoria externă gestionată de driverul
FlexRay. Doar câte sloturi sunt dispo nibile pentru XCP și modul în care trebuie distribuite sloturile
trebuie definite de la început – și anume în timpul definiției sistemului. Acest lucru se face în fișierul
FIBEX, prin definirea sloturilor rezervate pentru XCP.
2.6.8 Calibrarea ECU cu XCP pe FlexRay
Este chiar ușor să se integreze componentele dezvoltate ulterior în arhitectură, de ex.
Componente care au devenit necesare din cauza unor noi protocoale sau standarde extinse. Aceste
interfețe trebuie, de asemenea, să respecte standardul AUTOSA R. De exemplu, funcționalitatea XCP
poate fi adăugată la stiva FlexRay descrisă anterior pentru a permite măsurarea și calibrarea
semnalelor interne ale ECU -urilor FlexRay. XCP este un protocol universal de comunicare pentru
optimizarea parametrilor sistem ului unui ECU. Datorită separării stratului de protocol și stratului de
transport, XCP poate fi operat în diferite tipuri de rețele de comunicații (XCP pe CAN, FlexRay,
Ethernet, USB, RS232 sau SPI / SCI). Separarea clară a straturilor se reflectă și în in tegrarea în stiva
FlexRay. Stratul universal de protocol XCP se află deasupra stratului de transport specific FlexRay
(FrXCP), care la rândul său permite schimbul de semnal cu interfața FlexRay. Datorită alocării
dinamice de bandă, conducătorul auto trebui e să se ocupe de sarcina suplimentară de configurare a
tamponului în timpul măsurării sau al calibrării. Prin urmare, acest modul este înlocuit de o versiune
extinsă a driverului standard AUTOSAR. XCP este un protocol orientat spre adresă. Comunicarea are
loc între o componentă a controlerului și o componentă software structurată similar în Master XCP. În
general, XCP Master este un instrument de măsurare și calibrare (cum ar fi CANape de la Vector)

55
2.7 MOST pentru transmiterea datelor multimedia
Cele mai i mportante provocări în domeniul auto sunt, pe de o parte, păstrarea cât mai scăzută a
cheltuielilor de transport și, în al doilea rând, satisfacerea în întregime a cerințelor funcționale sporite
ale unui sistem infotainment în mașină. Ca rezultat, sistemul BUS MOST (Media Oriented System
Transport) este acum utilizat pentru a transmite semnale audio și video în aprox imativ 50 de serii și
modele.
Electronica este responsabilă pentru un număr mare de funcții inovatoare de siguranță și confort
în tehnologia au to. Experții prevăd că, în doar câțiva ani, electronica va reprezenta o cotă de până la
35% din valoarea vehiculului, iar piața electronică a automobilelor va crește cu aprox. 6 la sută anual
până la 230 miliarde de euro până în anul 20 20. Se preconizează că industria automobilelor va
prezenta rate de creștere rapide, mai ales în zona infotainmentului, având în vedere creșterea continuă
a vehiculelor pe kilometri pe drumurile din lume . Cetățeanul mediu petrece aproximativ 270 de ore
într-o mașină anual, ind iferent dacă este pe pe drum spre locul de munca , să facă cumpărături sau să -și
petreacă vacanța. De -a lungul timpului, radioul auto a fost completat de CD și MP3 player. Acestea au
inclus schimbătoare de CD -uri și dispozitive de navigație și, în final, ec rane de afișare în mașini
pentru a reda filme DVD și video. În plus, unitățile Bluetooth hands -free, cu microfoane integrate și
controlul iPod -ului, transformă treptat centrul de pilotaj într -un centru multimedia, în care toate listele
de redare și directo arele unui MP3 player digital pot fi afișate și pornite direct pe afișajul aflat în
vehicul.
Costul extins și costurile ridicate sunt în creștere datorită creșterii continue a rețelelor de
dispoz itive de infotainment cu perfor manțe mai înalte, de dimensiun i greu de gestionat. Din fericire,
unii producători auto de automobile au recunoscut avantajele pe care rețelele BUS ar putea să le
dețină și în acest domeniu. La mijlocul anilor 1990, BMW și Daimler au început să dezvolte o
tehnologie uniformă de comunica ții pentru transmisia în serie a semnalelor audio și video în vehicul
pe baza magistralei D2B (Digital Data Bus) dezvoltată de Matsushita și Philips.
2.7.1 MOST , începuturi și cooperare
În 1998, BMW, Daimler, Harman / Becker și SMSC (fostul OASIS SiliconSystems ) au înființat
MOST Cooperation. De atunci, MOST sa stabilit ca un standard de facto pentru transmiterea datelor
multimedia în vehicul – MOST Cooperation este alcătuită din 15 producători internaționali de
automobile auto și peste 70 de produ cători de dispozitive. Organizația utilizatorilor a pus bazele
succesului tehnologiei prin definirea unei specificații extinse. Versiunea 2.5 a caietului de sarcini
MOST este în vigoare din octombrie 2006. Este organizată în domeniile Aplicație, Rețea și H ardware.
Zona „Aplicație ” descrie un model de dispozitiv logic bazat în principal pe metodele orientate
pe obiecte, în scopul modelării și controlului transparent al sistemelor informatice distribuite. De
asemenea , definește un model de comunicare ierarhic ă, precum și servicii pentru gestionarea unui
sistem infotainment. Secțiunea „Rețea ” descrie controllerul MOST Network Interface și serviciile

56
sale, gestionarea rețelei și manipularea transportului de date într -un sistem MOST. Secțiunea
„Hardware ” se ocupă de aspecte ale structurii hardware a unui dispozitiv MOST29.
2.7.2 Managementul sistemului
Secțiunea Aplicație definește blocurile de funcții de nivel superior și funcțiile pentru
gestionarea sistemului. Funcțiile sistemului includ funcția "FktIDs" (FktID = 0x000) care este utilizată
pentru interogarea funcțiilor acceptate de un bloc de funcții, de exemplu. Funcția de sistem
"Notificare" (FktID = 0x001), pe de altă parte, permite crearea unei "matrice de notificare" pentru un
bloc de funcții. Din matricea d e notificare rezultă informațiile despre care dispozitivul MOST ar
trebui să fie notificat dacă s -a schimbat un anumit tip corespunzător al unui bloc de funcții. Acest
mecanism împiedică o creștere inutilă a încărcării magistralei în sistemul MOST. Pentru a interoga
blocurile de funcții și adresele sale, fiecare dispozitiv MOST are blocul de funcții „Blocaj Net ”
(sistem) cu FBlockID = 0x01. Blocurile funcționale pot afla despre blocurile de funcții implementate
pe un dispozitiv MOST utilizând funcția FBlock IDs (FktID = 0x000). FktIDs 0x002, 0x003 și 0x004
sunt folosite pentru a găsi adresa fizică, adresa logică și adresa de grup a unui dispozitiv MOST.
Master Network joacă un rol important în gestionarea unui sistem MOST. Acesta este responsabil
pentru demar area și gestionarea sistemului „Registrului Central ”. Acest registru conține adresele
logice ale dispozitivelor MOST implementate într -un sistem MOST și adresele blocurilor de funcții
conținute în dispozitivele MOST.
2.7.3 Modelarea funcțională
Un dispozit iv MOST este subdivizat într -un nivel funcțional și la nivel de rețea (MOST
Network Interface). La nivel funcțional, funcționalitățile infotainmentului sunt încorporate în așa –
numitele blocuri de funcții. Fiecare bloc de funcții, de ex. Playerul audio, ofe ră rețeaua MOST cu un
set dedicat de funcții, de ex. „Poziția piesei ”, care poate fi accesată de tipurile de operațiuni precum
"Set" pentru setarea unei piste sau „SetGet ” pentru se tarea și citirea unei piste . Adresele funcționale
(FBlockID, FktID) sunt at ribuite atât blocurilor de funcții, cât și funcțiilor furnizate de un bloc de
funcții. Acestea pot fi preluate din așa -numitul „Catalog de funcții ”, precum și identificatorii tipurilor
de operațiuni. De exemplu, FBlock -ul "Audio Disk Player" are FBlockID = 0x31 și funcția „Track
Position ” are FktID = 0x202. Separarea funcției și modelarea rețelei și funcționale face posibilă
implementarea unui model de comunicare funcțional care este complet independent de componentele
fizice (dispozitive MOST). Prin urmare , nu contează care dintre cele mai multe dispozitive este
utilizată pentru a conține o funcție specifică.
Cele mai multe sisteme sunt modelate pe o filosofie de control ierarhic în trei etape, bazată pe
principiul „Master -Slave ”. Plasat la nivelul ierarhic superior este HMI (Human Machine Interface), un
controler expus care oferă utilizatorului funcționalitatea generală. La nivelul ierarhic mijlociu sunt
controlorii obișnuiți. Acestea acoperă o parte din funcționalitatea sistemului și aceștia împărtășesc

29 Vektor Press Book, 2016, p. 282

57
cunoștințele lor parțiale despre sistem cu HMI ca „sistem de master ”. Nivelul ierarhic inferior este
alcătuit din sclavii sistemului, ale căror funcții sunt utilizate de unul sau mai mulți controlori. Ele nu
sunt echipate cu nici o cunoaștere a sistemului, i ar acest lucru îmbunătățește substanțial flexibilitatea
acestora în ceea ce privește configurația. Este ușor să adăugați sclavii de sistem sau să le eliminați
dintr -un sistem MOST.
2.7.4 MOST , interfață de rețea
Interfața MOST Network asigură faptul că blocurile de funcții găzduite pe cele mai multe
dispozitive MOST sunt capabile de o comunicare reală una cu cealaltă. Serviciile MOST System
(Low Level System și MOST Network Services) oferă funcționalitățile de comunicații necesare
pentru a transporta toa te datele relevante multimedia (fluxuri bit -timp continuu, date pachete și date
de control). Serviciile de nivel inferior ale sistemului (servicii Layer 2) sunt implementate în hardware
(Network Interface Controller – NIC) și sunt plasate pe stratul fizic. Cele mai multe servicii de rețea,
care cuprind Layerul de transport sub formă de servicii Basic Layer System și administrare superioară
sub forma unei prize de aplicații, sunt găzduite pe un controler de gazdă extern (EHC) și controlează
NIC. Trebuie să s e asigure că EHC poate deservi părțile critice de timp ale interfeței de rețea. Cu
timpul, odată cu dezvoltarea progresivă a tehnologiei MOST de la MOST 25 la MOST 50 și MOST
150, această arhitectură a cunoscut acum limitele sale. În noile evoluții, INIC ( Controller Inteligent de
Rețea Inteligent) înlocuiește NIC. În timp ce INIC își asumă controlul asupra executării porțiunilor
timecritice ale driverului de rețea al EHC, doar o parte relativ mică a driverului de rețea rulează încă
pe EHC, care reprezintă î n esență un soclu pentru aplicație. Arhitectura INIC ușurează astfel sarcina
EHC. Pentru control, INIC furnizează EHC sau MOST API (MOST Network Services) cu o interfață
funcțională, așa -numitul INIC -API. Funcțiile INIC sunt încapsulate într -un bloc de fun cții (FBlock
INIC)30.
2.7.5 Cele mai multe rețele
Tehnologia MOST permite transmiterea fluxurilor de biți continue (streaming bit) fără tampon
sau overhead. Aceasta implică faptul că un dispozitiv special MOST (Timing Master) alimentează cel
mai puternic ca dru la o frecvență fixă (44,1 KHz sau 48 KHz) în mediul de transmisie, care este tipic
optic. Într -un sistem MOST25, rama MOST oferă 60 de canale de transmisie la 8 biți (sau 15
quadrilați de câte 4 octeți fiecare) pentru transmiterea fluxurilor continue de biți (zona de date sursă).
Lățimea de bandă a unui canal de transmisie este de 352,8 KBit / s (44,1 KHz) sau de 384 KBit / s (48
KHz). Deoarece dispozitivele MOST sunt interconectate fizic într -un inel, fiecare cadru MOST
trebuie să treacă prin fiecare dispozitiv MOST la frecvența prescrisă de Masterul de temporizare.
Imediat ce este relevant
Partenerii de comunicare au conectat la același canal de streaming, pornind de la bitstream.
Conectarea sau deconectarea se face de obicei printr -o interogare de către blocul de funcții

30 Vektor Press Book, 2016, p. 296

58
„Connection Master – CM” (FblockID = 0x03). În acest scop, CM oferă cele două funcții
„BuildSyn cConnection ” și „RemoveSyncConnection ”. În cadrul construirii unei conexiuni, CM cere
ca sursa de date relevantă, de ex. Tunerul TV, au numărul adecvat de canale de transmisie distribuite
de Masterul temporizării. Acest lucru se datorează faptului că Maste r Timing este responsabil pentru
gestionarea „tabelei de alocare a resurselor canalului ”. CM trece adresele canalelor de streaming
alocate la chiuveta de date, de ex. Pe ecran, astfel încât să se poată conecta la canalele de streaming.
În cele din urmă, CM actualizează „tabela de conexiuni sincronizare ”, pe care o utilizează pentru a
gestiona toate conexiunile sincrone. Deconectarea este realizată în conformitate cu aceeași schemă.
Pentru a permite transmiterea pachetelor de date, utilizatorul are opțiunea de a reduce numărul
canalelor de streaming cu până la 24 (șase quadlets) folosind „Descriptorul de frontieră ”. Toate
canalele de streaming care nu sunt rezervate pentru streaming -ul de biți sunt combinate pentru a forma
canalul de pachete. În timp ce o vit eză maximă de transmisie de până la 12,7 MBit / s este posibilă la
o frecvență de 44,1 KHz, o rată maximă .
De până la 13,8 MBit / s este atinsă la 48 KHz. Descriptorul de graniță este gestionat de blocul
de funcții Network Master (FBlockID = 0x02). Acesta poate fi setat prin intermediul funcției
"Boundary" (FktId = 0xA03). Un protocol Layer 2 este utilizat pentru transmiterea pachetelor de date.
Cadrul cuprinde câmpul de arbitraj, sursa și adresa țintă, codul lungimii datelor, câmpul de date (48
sau 1014 oc teți) și protecția datelor. Un jeton care circulă în inel reglează accesul la magistrală31.
În cele din urmă, sistemul MOST trebuie să transmită cele mai multe comenzi necesare pentru
management și control. Mesajele de control sunt utilizate aici, care sun t transmise pe canalul de
control (2 octeți). Prin urmare, 16 MOST cadre (MOST bloc) sunt necesare pentru a transmite un
mesaj de control. Lățimea de bandă la 44,1 KHz este de 705,6 KBit / s, iar la 48 KHz este de 768
KBit / s. Transmiterea mesajelor de co ntrol se bazează, de asemenea, pe un protocol Layer 2. Accesul
la magistrală este implementat prin metoda CSMA (Access Sense Multiple Access).
Astăzi, conductorii optici ai fibrelor polimerice (POF – fibre optice polimerice) reprezintă
tehnologia de ultimă oră pentru transmiterea semnalelor audio și video în sistemul MOST. În
ansamblu, legăturile tehnice adecvate ale fibrelor polimerice sunt mult superioare celor ale mediilor
de transmisie electrice. Mai ales că aveți o imunitate excelentă și o rată de tran smitere a semnalului
relativ ridicată de până la 500 MBit / s. În plus , combinația de POF, dioda emițătoare de lumină roșie
ca sursă de lumină (lungime de undă 650 nm) și o fotodiodă PIN de siliciu ca receptor reprezintă o
formă foarte economică și relativ simplă și ușor de gestionat a transmisiei de semnale optice. MOST
150, care urmează MOST 50, este un sistem MOST care este gata să înceapă. Se bazează pe această
tehnologie a expeditorului și receptorului și are o rată de transmisie de 150 MBit / s. Prin urmare, se
poate ocupa de căile relativ scurte din mașină de până la 20 de metri pot fără probleme.

31 Vektor Press Book, 2016, p. 316

59
Platformele PC sunt folosite aproape exclusiv ca și Master pentru sarcini de măsurare și
calibrare. Pentru conectarea directă la sistemele de magistrală aut o cum ar fi CAN, LIN, FlexRay,
MOST sau K -Line, PC -ul este în general echipat cu una sau mai multe interfețe hardware. Mai mult,
XCP Master este capabil să utilizeze interfețe standard PC, cum ar fi Ethernet, USB și RS232.
Desigur, în astfel de soluții nu sunt suportate alte costuri pentru hardware -ul de interfață. Sistemele de
măsurare și etalonare cu interfețe de depanare (JTAG, TRACE, etc.) și emulatori de memorie pot fi
implementate în acest mod. În principiu, interfețele standard de PC sunt de asemenea potrivite pentru
conectarea gateway -urilor între diferite sisteme de magistrală; FlexRay -on-Ethernet ar putea gestiona
acest lucru, de exemplu. Și în final, există canalele analogice și digitale de intrare / ieșire
convenționale, care sunt utilizate în ma i multe planuri de dezvoltare și testare care implică în special
măsurători critice în timp. Un avantaj semnificativ în utilizarea XCP constă în faptul că un singur
protocol standard este suficient pentru toate aceste aplicații. Fără XCP ar fi necesar să s e
implementeze un driver proprietar pentru fiecare canal de comunicare. Cu toate acestea, pierderile de
performanță trebuie să fie luate în considerare atunci când sunt utilizați în paralel mai mulți șoferi.
Mai mult, riscul de interacțiuni și instabilităț i nedorite crește.

60
Capitolul 3. Diagnoză auto
3.1 Aplicații existente
În momentul de față au fost dezvoltate o multitudine de aplicații în acest domeniu, o parte din
aceste aplicații fiind oferite în mod gratuit fie cu toată funcționalitatea dezvoltată p ână în prezent fie
cu funcționalitate parțială. Produsele care oferă funcționalitate parțială de obicei fac acest lucru pentru
promovare. Pe lângă software -ul dezvoltat de diverși există și aplicații proprietar, care sunt dezvoltate
de către producătorii d e mașini sau de către asociați ai acestora. În mod normal o aplicație venită de la
producătorul mașinii oferă access total la absolute toate modulele electronice ale automobilului.
Dezavantajul pentru acest gen de aplicații este ca nu funcționează pentru a lte mărci de autovehicule și
software -ul este mult mai costisitor, de aici a apărut necesitatea dezvoltării de software independent
de producător. Software care să permită diagnosticarea indifferent de producătorul mașinii. Într -o
oarecare măsură s -a reuși t implementarea aplicațiilor dar acestea nu pot oferii funcționalitate completă
datorită faptului că fiecare producător pe lângă codurile de eroare standard și pe lângă identificatorii
de parametrii (PID – parameter identifier) standard au definit coduri ș i identificatori specifici fiecărui
constructor în parte, este astfel posibil ca un cod de eroare să semnifice un anumit lucru pentru un
autovehicul Opel, iar pentru un automobile marca BMW să reprezinte cu totul altceva. În general
software -ul proprietar este folosit numai de către service -urile reprezentante ale constructorului,
costurile ridicate de procurare și de întreținere îi determină pe mulți să caute alte soluții. După studiile
facute pe piață am putea sa clasificăm acest gen de software în următo arele categorii:
1. Software Profesional Proprietar – oferit de către constructorul de mașini sau de parteneri
ai acestora (Fiecare producător important de mașini pune la dispoziție un astfel de
software)
2. Software Profesional cu posibilitate de diagnosticare și monitorizare pe modulul de motor
3. Software de diagnoză și monitorizare pentru hobby -sti.
De asemenea în ultimul timp au început să apară versiuni de software implementate pentru dispozitive
mobile, care combină utilitățile de diagnosticare și monitoriza re a motorului cu posibilitățile de
folosire a modulelor GPS și chiar telefonie mobilă, în acest fel se folosește același dispozitiv pentru
mai multe scopuri care aparent nu au nici o legătură. Posibilitatea utilizării acestui gen de software a
apărut odat ă cu creșterea puterii de calcul ce poate fi integrată pe c entimetru pătrat32.

32 Enache, V., Dima,D., 2002, p. 117

61
Fig 3.1 ProScan de la ScanTools

Fig 3.2 Rev App, de la DevToaster, care după cum se vede în imagini rulează pe dispozitive iPhone.

62

O aplicație completă din punctul de vedere al componentelor incluse este DashDAQ , care este
disponibil atât în versiune pentru PC dar și ca versiune instalată pe un dispozitiv mobil. Acestă
aplicație folosește un dispozitiv hardware de achiziție special gâ ndit pentru a permite actualizarea
parametrilor în timp real observându -se un timp de răspuns foarte bun. Această aplicație pune la
dispozitie support pentru: diagnosticare probleme motor, urmărire parametrii motor, crearea unui
jurnal de monitorizare, di verse teste pentru a determina timpul de accelerație, timpul de franare,
monitorizare consum de combustibil, urmărirea nivelului de încărcare al bateriilor pentru autovehicule
hibride. Pe lângă toate aceste informații tehice aplicația oferă și support pent ru modul GPS incorporat
în dispozitivul DashDaq și oferă support multimedia pentru filme și muzică.
Toate aceste aplicații au un punct comun și anume interfața prin care se conectează la autovehicul și
care trebuie să resprecte standardul impus de OBD II, despre care voi prezenta câteva amănunte în
cele ce urmează.
3.2 Standardul ODB II
Sistemele OBD (On Board Diagnostic) sunt prezente pe toate autovehiculele produse în
prezent. Pe la sfârsitul anilor ’70 începutul anilor ’80 constructorii de mașini au înc eput să utilizeze
module electronice pentru a controla diverse funcționalități ale motorului pentru a se putea încadra în
normele de poluare impuse de organizațiile de protecție a mediului. De -a lungul timpului, numărul de

63
funcționalități implementate cu ajutorul electronicii a crescut și astfel sistemele de diagnosticare au
devenit din ce în ce mai complexe. OBD II, este un standard introdul la mijlocul anilor 90, și
furnizează un control aproape total asupra parametrilor motorului și de asemenea monitori zează părți
ale șasiului și diverse accessorii, ca de altfel și rețeaua de control pentru sistemul de diagnosticare al
mașinii.
Pentru a combate problemele generate de smog, în L.A., autoritățile statului California au început să
impună sisteme de contro l al emisiilor de dioxid de cabon în 1966, în 1968 aceste măsuri au fost
extinse la nivelul SUA. În 1970 congresul, a aprobat înființarea EPA (Environmental Protection
Agency), care avea să impună normele de poluare pentru autovehiculele care urmau a fi pr oduse.
Pentru a îndeplini aceste norme constructorii au fost nevoiți să apeleze la sisteme electronice pentru a
controla cantitatea de combustibil care este consumată cât și pentru controlul aprinderii. La început
erau câteva standarde și fiecare producăto r avea propriile sisteme și parametrii. În 1988, Societatea
Inginerilor din domeniul Auto (SAE – Society of Automotive Engineers) a stabilit un conector
standard pentru interfața de diagnosticare și a stabilit un set de parametrii utilizați pentru diagnost icare
și monitorizare. EPA a adaptat mai apoi mai toate standardele pornind de la recomandările și
programele de diagnosticare ale SAE. Așadar OBD II este un set extins de standarde dezvoltat de
SAE și adoptat de EPA pentru implementare în anul 1996. A șadar toate autovehiculele produse
începând cu anul 1996 au standardul OBD II implementat. OBD II, nu este doar o interfață de
diagnosticare, ci poate face mult mai multe lucruri.
– Autovehiculele care sunt echipate cu OBD -II au cel puțin 2 senzori de oxigen,
majoritatea cu senzori încălziți.
– Modulele de control al tracțiunii, cu procesoare fie pe 16 (Chrysler) fie pe 32
biti(Ford & GM), sunt capabile să gestioneze peste 15000 de constante noi,
adăugate de OBD II.
– Module cu memorie EEPROM care permit reprograma rea PCM –urilor (Program
Controlled Module), cu versiuni de software îmbunătățite.
– Injecția de combustibil se face secvențial și nu multi -punct sau prin carburator.
Există senzori pentru măsurarea presiunii pe galeria de admisie(MAP) și pentru
măsurarea c antității de aer care este folosită de motor în timpul funcționării (MAF),
acești senzori putând fi utilizați pentru a determina încărcarea motorului.
OBD II este un sistem foarte sofisticat și capabil, în ceea ce privește detectarea emisiilor. Dar în
momentul în care se pune problema identificării problemei de către mecanici, acesta nu este mai
eficient decât OBD I. În prezent se lucrează la OBD III, ca re ar trebui să ducă OBD II la nivelul
următor, prin adăugarea telemetriei. Folosind un transmițător radio, un autovehicul echipat cu OBD

64
III va fi capabil să raporteze problemele legate de emisii direct către un punct tehnic sau o agenție
specializată. Si stemul va comunica numărul de identificare al autovehiculului (VIN) și codurile de
eroare detectate la momentul respectiv .
Sistemul poate fi setatat pentru a raporta în mod automat problemele de emisii prin
intermediul unei legături prin satelit, sau pentr u a răspunde la interogări de pe telefonul mobil,
dispozitive amplasate pe marginea drumului etc. De ce este lucru intersant pentru autoritățile de
control, pentru că este eficientă și are costuri reduse comparative cu metodele actuale care presupun
deplas area autovehiculelor către puncte de control în care inspecția se face în mod manual, iar
numărul de verificări care se poate face în fiecare an este limitat.
Parametrii citiți în prezent au asociat fiecare câte un identificator, în funcție de acest
ident ificator computer -ul care controlează motorul știe ce valori să trimită în momentul în care este
interogat, și cum să codeze informația. În mod normal pentru a primi informații de la modulele
electronice care echipează autovehiculele este nevoie de un disp ozitiv hardware special care să fie
capabil să trimită și să primească date utilizând rețeaua internă de comunicare a autovehiculului.
Există mai multe protocoale de intercomunicare între modulele autovehiculelor și anume: CAN ,
VPW, PWM, ISO, KWP . Începând cu anul 2008, toți producătorii sunt obligați să folosescă
protocolul CAN pentru intercomunicarea între modulele care echipează autovehiculele. Aces t lucru va
duce pe viitor la o simplificare a modulelor de diagnosticare și monitorizare și va permite creșterea
vitezei de achiziție a informațiilor, din moment ce dispozitivul hardware de achiziție nu va trebui să
“cunoasca”, decât un singur protocol.
În prezent standardul OBD II presupune existența unui număr de 10 moduri de lucru descrise în
standardul SAE J1979 .

0x01 – afișarea datelor curente
0x02 – afișarea parametrilor achiziționți în momentul în care care a apărut o anumită defecțiune
identifi cată de sistemul de gestiune a motorului.
0x03 – afișarea codurilor de diagnosticare pentru defecțiunile memorate.
0x04 – stergerea codurilor de eroare și a valorilor memorate
0x05 – Rezultatele de test pentru monitorizarea senzorilor de oxygen (pentru non CAN)

0x06 – Rezultatele de test pentru monitorizarea altor componente (rezultatele de test pentru senzorii
de oxygen în cazul CAN)
0x07 – afișarea codurilor pentru erorile care sunt active în mod curent.
0x08 – operații de control pentru diverse compone nte/subsisteme
0x09 – afișare informații autovehicul.
0x0A – Coduri de eroare permanente (coduri curățate)

65

Producătorii de autovehicule nu sunt obligați să implementeze toate aceste moduri, și fiecare
producător poate defini moduri suplimentare, moduri ma i mari ca număr de identificare decât 9.
Exemplu modul 22 este definit de Ford/GM pentru obținerea de alte informații decât cele prevăzute în
standard, modul 21 este definit pentru Toyota.
În tabelul următor se prezintă o parte din identificatori de parame trii utilizați pentru obținerea
informațiilor de monitorizare a motorului, după cum se poate observa o parte din parametrii sunt
codați pe biți. Aceștia se decodează după cum urmează:
Mod 1 – PID 0x01 – O cerere de acest gen returnează 4 octeți, bitul 8 al primului octet (A7) indică
dacă martorul MIL este aprins sau nu, biții A6…A0 indică numărul codurilor de eroare. Octeții 2, 3, 4
dau informații despre prezența și efectuarea anumitor teste incorporate în modulele instalate.

Nume test Test disponibil Test incomplet
Lipsa scânteii B0 B4
Sistem de alimentare cu combustibil B1 B5
Componente B2 B6
Rezervat B3 B7
Catalizator C0 D0
Catalizator încălzit C1 D1
Sistem de evacuare C2 D2
Sistem de aer secundar C3 D3
Compresor aer condiționat C4 D4
Senzor de oxygen C5 D5
Încălzitor senzor de oxygen C6 D6
Sistem EGR C7 D7

Nota: se noteaza cu A, B, C, D cei 4 octeți primiți de la ECU.

Mod PID NBR* Descriere Val
Min Val Max UM Formula de
interpretare
0x01 0x00 4 parametrii suportați N/A N/A N/A dacă bit-ul x este
setat (0<=x<=32 )
atunci parametrul
cu numărul x este
suportat
0x01 0x01 4 starea sistemului de la
ultima stergere a
codurilor de eroare,
include MIL și
numărul codurilor de
erorare Codare pe biți.
Vezi descriere în
afara tabelului.
0x01 0x02 8 valorile parametrilor
la momentul în care a
fost detectată o
anumită eroare

66
0x01 0x03 2 Starea sistemului de
combustibil Codat pe biți. Vezi
descrierea din afara
tabelului
0x01 0x04 1 Încărcarea calculată a
motorului 0 100 % A*100/255
0x01 0x05 1 Temperatura
lichidului de răcire -40 215 șC A-40
0x01 0x06 1 reducerea % de
combustibil pe termen
scurt – BANK 1 (-
100)
Rich 99.22
Lean % (A-128)*100/128
0x01 0x07 1 reducerea % de
combustibil pe termen
lung – BANK 1 (-
100)
Rich 99.22
Lean % (A-128)*100/128
0x01 0x08 1 reducerea % de
combustibil pe termen
scurt – BANK 2 (-
100)
Rich 99.22
Lean % (A-128)*100/128
0x01 0x09 1 reducerea % de
combustibil pe termen
lung – BANK 2 (-
100)
Rich 99.22
Lean % (A-128)*100/128
0x01 0x0A 1 presiunea
combustibilului 0 765 kPa A*3
0x01 0x0B 1 presiunea absoluta în
galeria de admisie 0 255 kPa A
0x01 0x0C 2 turația motorului 0 16.383,75 rot/min ((A*256)+B)/4
0x01 0x0D 1 viteza autovehiculului 0 255 km/h A
0x01 0x0E 1 avansul scânteii -64 63.5 ș relativ
la
cilindrul
1 A/2 – 64
0x01 0x0F 1 temperatura aerului
pe galeria de admisie -40 215 șC A-40
0x01 0x10 2 masa fluxului de aer
care trece la un
moment dat prin
galeria de admisie 0 655.35 g/s ((A*256) + B)/100
0x01 0x11 1 poziția clapetei de
admisie 0 100 % A*100/255
* NBR = numar bytes returnat
Pentru decodarea octeților primiți ca răspuns la trimiterea PID -ului 0x03 pentru modul 0x01
se urmărește următoarea schemă ținând cont de faptul că răspunsul este pe 2 octeți, primul octet
reprezintă starea sistemului de alimentare primar, iar cel de -al doilea reprezintă starea sistemului de
alimentare secundar în cazul în care acesta există. Pentru sistemul de alimentare primar se foloseste
primul octet primit, fie acesta A, avem:
A0 – funcționare în buclă deschisă datorită faptului că motorul nu este încălzit sufficient
A1 – funcționare în buclă închisă folosind răspunsul senzorilor de oxygen pentru a determina
amestecul combustibil/aer.

67
A2 – funcționare în buclă deschisă datorită încărcării motorulu i sau oprire alimentare datorită
rulării în frână de motor
A3 – funcționare în buclă deschisă datorită defecțiunilor sistemului de gestiune
A4 – funcționare în buclă închisă, folosind cel puțin un senzor de oxygen dar, există o
problemă în sistemul de răsp uns
A5-A7 – întotdeauna 0.
3.3 Circuitul integrat ELM 327
Dispozitivul hardware folosit în acest proiect pentru achiziția de date este bazat pe circuitul
integrat ELM 327. Acest circuit a fost gândit pentru a se comporta ca un “bridge” între interfața OB D
II a autovehiculului și interfața RS 232 a calculatoarelor. Caracterisiticile principale ale acestui circuit
integrat sunt:
1. Dispune de modul stand by pentru economisirea energiei electrice
2. Baud Rate până la 500Kbps
3. Detectează în mod automat protocolul OBD II, folosit de autovehicul
4. Este complet configurabil, având propriul set de comenzi ce permit configurarea
dinamică
5. permite monitorizarea acumulatorului

Acest circuit poate avea diverse utilizări pentru cititoare de erori, instrumente pentru scanare, dar și în
scopuri didactice.
În figura următoare se poate vedea diagrama bloc a acestui circuit:

Diagrama Block ELM 327

68
Producătorul circuitului notează faptul că acest circuit se bazează pe un dispozitiv PIC
18F2480 produs de către Microchip. Așadar este probabil ca toată funcționalitatea acestui circuit sa
fie implementată software. Acest lucru crește timpul de procesare a informației, din această cauză
acest circuit nu este potrivit pentru achiziții de date în timp real. Totuși având în vedere faptul că
pentru a realiza un dispozitiv complet funcțional este nevoie de foarte puține componente externe pe
lângă circuitul integrat, uneori este de preferat utilizarea acestui circuit datorită numeroaselor
posibilit ăți de configurare prin intermediul softului. Pentru a evidenția ușurința cu care se poate
integra acest circuit producătorul pune la dispoziție o schemă electronică caracteristică.

Necesar componente electronice

69

3.4 Diagnoza inteligentă și semnificația ei
Premisele tehnice ale citirii/ștergerii codurilor de eroare au fost puse la mijlcul anilor ’80.
Transferul de date, cel mai frecvent utilizat, este cel în serie -adică cu un semnal electric. Prezentarea
codurilor de e roare poate fi reprezentată sub formă de coduri de clipire. Procedura nu este totuși atât
Schemă de montaj ELM 327

70
de ușoară pe cât pare, pentru că fiecare producător de vehicule și -a definit propriul program pentru
transferul datelor și în același timp și mufe specifice pentru ef ectuarea acestui proces. Adițional
fiecare producător utilizează intern diferite Drivere sau mai exact limbaje diferite de comunicare.
Aceasta înseamnă că pentru fiecare vehicul se va efectua o atribuire individuală, care uneori poate
conține o mulțime de erori. Pentru producătorii testerelor se vor crea parțial probleme masive, pentru
că ei au de confruntat cu foarte multe structuri de date. Producătorii de vehicule ca de exemplu
Volkswagen au determinat o structură unică pentru transferul de date, și nu n umai la Volkswagen, ci
și la toată gama de VAG (VW/Audi/Seat/Skoda). Alți producători ca Opel utilizează mai mult sau mai
puțin sisteme diferite, în așa fel încât producătorilor de testere le va fi mai de greu să acopere toate
tipurile de vehicule ale aces tor producători. Protocoalele de OBD/EOBD și standardele unificate au
schimbat parțial situația, dar numai la sisteme care supraveghează automat protecția mediului.

Fig 3.3 Interfața diagnoză
3.5 Citirea codurilor de eroare, prelucrarea memoriei de erori
De la “bun început” a fost clar producătorilior, că creșterea sistemelor electronice în vehicule,
va înmulți brusc problemele mecanicilor. Astfel au fost supravegheate și evaluate semnalele de
intrare, dar numai din perspectiva valorilor efective și nu după relația logică. În acest mod se poate
întâmpla la vehiculele noii generații ca, temperatura motorului să nu se potrivească cu temperatura
admisiei. De exemplu la o pornire la rece senzorul agent ului de răcire poate afișa o temperatură de –
10C, iar senzorul de temperatură de aer 15C. Motorul va porni cu mare putere (sau nu pornește), chiar
dacă senzorul de temperatură afișează valoarea corectă pentru temperatura exterioară. Acest fenomen

71
poate cau za o funcționare neuniformă a motorului sau un consum foarte mare de combustibil. Un alt
exemplu foarte clasic este conținutul informației de la semnalul sondei lambda, care va măsura o
tensiune foarte mare și -l transmite mai departe la unitatea de comandă . Acesta nu poate face diferențe
între funcționarea defectă a sondei și o altă cauză a îmbogățirii amestecului. În ambele cazuri codul de
eroare s -a referit la sonda lambda. Mecanicul se bazează pe acest enunț și schimbă sonda lambda, dar
la repetarea test ului va apărea aceeași eroare. În cele mai multe cazuri defecțiunea se afla la presiunea
combustibilului, ce nu întotdeauna este sesizată de mecanici.
Primele generații de unități de comandă puteau memora doar 8 coduri de erori, de exemplu:
debitmetru aer/ temperatură apă/ temperatură aer/ senzor turație/ senzor clapetă accelerație/ sonda
lambda (amestec sărac)/ sonda lambda (amestec bogat)/ funcționare defectă unitate comandă.
Cu această paletă limitată de coduri de eroare nu se poate face o localizare exa ctă a problemei
întrucât se face referire numai la componența în sine dar problema poate fi localizată și pe “calea”
dintre componența și unitatea de comandă, deci mecanicul este nevoit să ia în considerare mai multe
variante pentru a găsii cauza erorii. U n tester poate prezenta doar acele informații care sunt memorate
în unitatea de comandă, deci testerul nu are nici o responsabilitate pentru afișarea nedetaliată a lor.
Cu cât unitatea de comandă este de generație mai nouă cu atât sunt mai detaliate inform ațiile
stocate deci și informațiile pe care le poate obține mecanicul. Este posibil ca într -o unitate de comandă
să fie memorate 40 sau chiar mai multe informații. De exemplu poate fi afișată ca, senzorul de
temperatură apă emite un semnal înalt sau mai re dus și poate trece mai departe informații ca,
întrerupere cabluri, scurtcircuit la plus sau la minus etc. Și mai utilă este informația care ne explică
dacă o eroare este sporadică sau permanentă. Adițional o unitate de comandă nou proiectată va detalia
informațiile ca de exemplu: la ce temperatură a lichidului de răcire, la ce turație sau la ce sarcină de
motor a apărut eroarea. Toate aceste lucruri ajută mecanicii de a atribui mai precis erorile unei stări de
funcționare, de a exclude componentele neaparți nătoare acestui domeniu și de a acorda atenție
maximă la defecțiunea propriu -zisă. Și până în zilele de azi se mai efectuează identificări de coduri de
eroare prin metoda bine cunoscută de coduri clipitoare. Acest tip de transfer de date durează foarte
mult timp și solicită foarte multă concentrare. După recepționarea unui cod de eroare, trebuie
identificată semnificația acestuia ceea ce necesită din nou mult timp și nu este întotdeauna precisț
pentru că producătorii și -au schimbat permanent numerele coduri lor din cauza dificultății structurii.
La transferul de date prin mufe de diagnoză există posibilități analoge și digitale. Analog
înseamnă, ca la coduri clipire va apărea un anumit timp un semnal de tensiune. Transferul digital va fi
efectuat mult mai rap id și suplimentar se va oferi posibilitatea de a afișa parametrii actuali.
Din lista parametrilor disponibili am ales acum unii mai noi, pentru a ne putea familiariza mai
bine cu gama largă a electronici confortului. Ne -am îndreptat atenția spre aplicați ile legate de oglinda
retrovizoare, și spre sistemul CAN -Bus cu care aceasta este legată în rețea (fig. 3.2 și fig. 3.3).

72

Fig.3.4

Dotarea autovehiculului a permis afișarea parametrilor de funcționare a reglajului oglinzilor
retrovizorae, a comutatorului, precum și a încălzirii oglinzilor retrovizoare. Întrucât s -au putut alege
opt parametrii, ne -a rămas posibilitatea de a afișa alți parametrii legați de sistemul de confort. În
figura 3.4 se poate observa și faptul că autovehiculul nu are o dotare completă, astfel la afișarea
parametrilor aferenți electronicii de confort, spațiul pentru informațiile legate de componentele
respective a rămas necompletat.

73

Fig.3.5

Testerele originale afișează în mod automat doar acele elemente care intră în dotarea sistemului
electronicii de confort. În cazul nostru, dacă rămân spații fără parametrii, în locurile acestora se vor
selecta parametrii corespunzători dotării vehiculului, și care sunt relevanți pentru utilizator.

74

Fig.3.6

Câțiva parametrii mai interesanți sunt prezentați în figura 3.6, și anume: alimentarea
instrumentelor de bord, starea cuplat/decuplat a protecției termice din cauza su prasolicitării închiderii
centralizate, respectiv echiparea față/spate care indică prezența unităților de comandă.
La acest vehicul se poate observa că nu este dotat cu echipament pentru memorarea poziției
scaunelor și oglinzilor retrovizoare.

75
Concluzii
Protocoalele de comunicare pentru automobile se schimbă rapid, iar utilizatorii și sistemele
solicită cât mai multe informații. Folosind o analiză a rețelelor auto existente, oportunitățile de
îmbunătățire a protocolului și analiza rețelelor de vehicule, i nginerii pot aborda aceste provocări.
Comunicațiile în interiorul vehiculelor au crescut în ritm constant de când primele module
electronice de control (ECM) au început să „gândească în afara ” casetei lor și să interacționeze cu alte
ECM -uri. Zeci de ani , radioul a fost singurul dispozitiv electronic în vehicul, dar începând cu
reglementările puse în aplicare pentru reducerea emisiilor de automobile și urmate de creșterea
industriei semiconductoare, produsele electronice și -au croit drum în aproape fiecar e fațetă a
vehiculului. În decursul ultimului deceniu, prot ocoalele, cum ar fi LIN și CAN, FlexRay și MOST , au
crescut În plus, este de așteptat ca rețelele LIN și CAN să continue să domine comunicarea
vehiculelor în următorul deceniu. Cea mai mare problem a a inginerilor a fost, odată cu avansul
tehnologic, lățimea de bandă, dar până în prezent au fost găsite mereu soluții.
LIN și CAN se numără printre protocoalele cele mai populare în vehicul și au existat de mai
multe ori ca protocoale standardizate de co municare. LIN, care a apărut la mijl ocul anilor 1990, este
unicomanda , un singur fir de 12 volți și transferă date de până la 20 Kbit/s. CAN a proliferat la
sfârșitul anilor 1990 ca un multi -master, în mod obișnuit dual -wire (la frecvențe mai mari) de 5 vo lți
și până la 500 Kbit/s. Însă tendințele și cererea uriașă de simplificare și de tehnologizare totală au
vehiculului aduc cu sine soluții noi, iar soluția viitorului este dată de Ethernet.
Este clar că foarte multe lucruri care au fost odinioară ficțiune științifică devine din ce în ce mai
palpabile, pe lângă realizările curente . Conectivitate smartphone, sisteme de divertisment de înaltă
performanță, navigație, feedback interactiv, sunt lucruri care abia puteau fi regăsite în scenarii
science -fiction . Software -ul folosit în mașini devine din ce în ce mai complicat și mai conectat. Ca
răspuns, producătorii de automobile adaugă tot mai multe sisteme, aplicații și conexiuni bazate pe
computer. Costul acestor electronice – și cablajul pentr u a le sprijini în ceea ce privește cablarea,
interfețele de rețea și puterea de calcul la bord – este în creștere. Implementarea Ethernet poate și va
reduce aceste costuri. Evoluțiile recente ale tehnologiei fac Ethernet viabil pentru utilizare a la mașini .
Aproape 400 de milioane de porturi Ethernet auto vor fi utilizate până în 2020 , estimează Frost &
Sullivan în „Analize de strategie ”. Până în 2022, numărul total de porturi Ethernet auto va fi mai
mare decât numărul total al celorlalte porturi Ethernet combinate. „Automotive Ethernet ” nu este
numai pentru piața „de lux ” a automobilelor – tendințele indică faptul că majoritatea producătorilor de
automobile intenționează să se mute la Ethernet pentru clasele de autoturisme. În timp ce BMW este
lider în cee a ce privește adoptarea acestei tehnologii, fiecare producător de mașini face progrese în
această direcție. Acest lucru este demonstrat de Hyundai , care folosește Ethernet auto pentru sistemele
infotainment în mașinile viitoare, iar Volkswagen folosește Ethernet auto pentru sistemele de asistare
a conducătorului auto. Majoritatea jucătorilor de pe piața auto sunt includ Ethernet în propriile

76
automobile. Le vedem în grupurile industriale, organismele de standardizare, publicând rezultatele
testelor și promov ând standardele. Principalii factori de conducere sunt reducerea costurilor, eficiența
și reducerea timpului de comercializare.

77
Bibliografie

1 Baican, R.,Enache,V., “Automobilul modern”, Editura Universității Transilvania,.Brașov,.2008.

2. Bigora, J, ș.a „Dual voltage power networks”, Automotive Engineering 09/2000.

3. BOSCH „Automotive Handbook” – Robert Bosch GMBH Stuttgart 1996

4. BOSCH „Kraftfahr –technisches Taschenbuch” 25 Auflag –Robert Bosch GMBH, 2003

5. BOSCH „Ottomotor – Management” – Robert Bosch GMBH, 2003

6. Boyce H., Dwiggins, ș.a „Automotive Electricity and Electronics Concepts and Application” –
Prentice Hall 1996

7. Christopher, O.,Nwagboso „Automotive Sensory Systems” – Chapman & Hall 1993

8. Denton, T., „Autom obile electrical and electronic systems” – SAE 1995

9. Eric, Chowanietz „Automobile Electronics” – SAE 1995

10. Enache, V., „Echipament electric și electronic pentru autovehicule” – Editura Univrsității
Transilvania 2002

11. Enache, V., „The Evolutio n of Automotive Lighting System and Traffic Safety” Conferința
CONAT 2004 Brașov

12. Enache, V., Dima,D., „Adaptarea sistemului de alimentare cu energie electrică la exigențele
automobilelor moderne” – Conferința AMMA Cluj Napoca 2002

13. Haldeman, J., „Diagnosis and Troubleshooting of Automotive Electrical, Electronic and Computer
Systems”

14. Henneberger, G. „Elektrische Motorausrustung” – Robert Bosch, Geschaftsbereach

15. Hiller V. A. W. „Fundaments of Automotive Electronics”

78

16. Jurgen R. K. „Electronic Engine Control Technologies” – SAE 1998

17. Jurgen R. K. „Automotive Electronic Handbook” – SAE 1999

18. Lefter E. „Injecția electronică de benzină” – Editura ELECTUS 1997

19. Seitz N., Enache V. „Echipament electric și e lectronic pentru autovehicule” Universitatea
Transilvania 1987

20. Renault – documentații

21. Ribens W. B. „Understanding Automotive Electronics” – SAE 1998