Transcript انتقال اطلاعات در سیستم

‫تهیه کننده‪ :‬مجید ایزدی ؛ عباس توان‬
‫استاد گرامی ‪ :‬آقای اربابی‬
‫‪‬‬
‫معنای لغوی مالتی پلکس چندجزئی بودن است و به هر مجموعه که‬
‫دارای تعدادی عضو همراستا در یک هدف مشخص باشد ‪ ،‬مالتی‬
‫پلکس گفته می شود‪ .‬این اعضا باید خصوصیت مشترکی دارا باشند‬
‫که در عین مجزا بودن و عملکرد مستقل ‪ ،‬مفهوم مشترکی را ظاهر‬
‫کنند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫هدف کلی از شبکه سازی برق خودرو ‪ ،‬کاهش زمان و هزینه های‬
‫تولید و در نتیجه افزایش ظرفیت تولید و همچنین افزایش کیفیت و‬
‫قابلیت های الکترونیک خودرو و ایجاد سهولت در عیب یابی آن‬
‫است‪.‬‬
‫خودروی پژو ‪ ، 206‬اولین خودروی مجهز به سیستم مالتی پلکس‬
‫در تولیدات داخلی ایران است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫در روش سنتی سیم کشی خودرو ‪ ،‬جهت فعال کردن هر یک از‬
‫بارهای الکتریکی ‪ ،‬نیازمند وجود رشته سیم مستقل هستیم که با قطع‬
‫و یا وصل مستقیم تغذیه ‪ ،‬بار مذکور فعال و یا غیرفعال می شود‪ .‬این‬
‫مسأله با توجه به افزوده شدن بارهای الکتریکی جدید سبب افزایش‬
‫شدید حجم دسته سیم در خودروهای امروزی گردیده است‪ .‬الزم به‬
‫ذکر است که به تبع نیاز به اعمال کنترل دقیق در قسمت های مختلف‬
‫خودرو ‪ ،‬کاربرد یونیت های کنترل کننده الکترونیکی و سنسورهای‬
‫مرتبط با آن ها نیز افزایش یافته است؛‬
‫‪‬‬
‫در صورت استفاده از روش معمول سیم کشی در درخت سیم ‪ ،‬این‬
‫امر موجب می شود تعداد سیم های موجود در آن افزایش یابد‪ .‬تعداد‬
‫سیم های الزم در مورد اتومبیل های پیشرفته به حدود ‪ 1200‬رشته‬
‫می رسد ؛ دسته سیم الزم برای کنترل همه کارکردهایی که به درب‬
‫سمت راننده مربوط می شود ممکن است تا ‪ 50‬رشته سیم داشته‬
‫باشد و سیستم های واقع در ناحیه داشبورد ممکن است به تنهایی‬
‫بیش از ‪100‬رشته سیم و اتصال داشته باشند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫در دهه اخیر این رشد به نحوی بوده است که به طور متوسط از سال‬
‫‪ 1985‬تا ‪ ، 1995‬سالیانه ‪ 10‬درصد ‪ ،‬حجم و وزن درخت سیم‬
‫خودرو افزایش یافته است‪ .‬پیش بینی وضع نابسامان درخت سیم‬
‫خودرو در آینده ای نزدیک ‪ ،‬شرکت های خودروساز را به چاره‬
‫جویی افکند و در نهایت ‪ ،‬این تالش ها منجر به ابداع فناوری مالتی‬
‫پلکس درخت سیم خودرو گردید‪.]1[.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫در این روش ‪ ،‬برای انتقال همه سیگنال ها ‪ ،‬تنها به دو رشته سیم‬
‫(مشترک بین تمام یونیت های الکترونیکی) نیاز است و مصرف‬
‫کننده هایی نظیر سیستم های روشنایی ‪ ،‬شیشه باالبرها ‪ ،‬سیستم‬
‫صوتی و ‪ ، ...‬توسط نزدیکترین یونیت های الکترونیکی محلی که از‬
‫آن ها به عنوان نود (‪ )Node‬یاد می شود ‪ ،‬کنترل و تغذیه می‬
‫شوند‪.‬‬
‫این نوع سیم کشی را سیستم برق رسانی حلقوی نیز می نامند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫برای مالتی پلکس کردن چندین سیگنال روی یک سیم از دو راه‬
‫اصلی استفاده می شود ‪ .‬این راه ها عبارت اند از مالتی پلکس کردن‬
‫تقسیم فرکانسی و مالتی پلکس کردن تقسیم رادیویی [‪.]2‬‬
‫‪‬‬
‫از معروف ترین استانداردهای مولتی پلکس می توان به موارد زیر اشاره کرد ‪:‬‬
‫استاندارد ‪ :J 1850‬ساخت آمریکا که بر روی خودرو های شرکت های کرایسلر ‪،‬‬
‫جنرال موتور و فورد استفاده می شود‪.‬‬
‫استاندارد ‪ :Proprietary‬ساخت ژاپن که بر روی خودرو های شرکت های ژاپنی‬
‫استفاده می شود‪.‬‬
‫استاندارد ‪ :ABUS‬ساخت آلمان که بر روی خودرو های شرکت فولکس واگن استفاده می‬
‫شود‪.‬‬
‫استاندارد ‪ :VAN‬ساخت فرانسه که بر روی خودرو های شرکت های پژو و رنو استفاده‬
‫می شود ‪.‬‬
‫استاندارد ‪ :CAN‬ساخت آلمان که بر روی خودرو های شرکت های بنز ‪ ،‬بی ام و ‪،‬‬
‫ولوو و فیات استفاده می شود ‪]4[ .‬‬
‫سیستم های الکترونیکی خودرو که دارای یک میکرو کنترلر هستند ‪ ،‬واحد‬
‫کنترل الکتریکی یا ‪ ECU‬نامیده می شوند‪ ECU .‬مخفف عبارت‬
‫‪ Electronic Control Unit‬می باشد‪ .‬یک ‪ ECU‬شامل مجموعه‬
‫ای از سخت افزار و نرم افزار است که وظیفه نظارت‬
‫)‪ ، (Monitoring‬تنظیم )‪ (Regulating‬یا کنترل‬
‫)‪ (Controlling‬کارکرد ویژه ای را در خودرو به عهده دارد‪.‬‬
‫آغاز تکنولوژی ‪ ECU‬به سیستم انژکتوری شرکت بوش )‪)Bochs‬آلمان‬
‫به نام ‪ JETronic‬باز می گردد که در سال ‪ 1968‬در خودروی فولکس‬
‫واگن ‪ VW 1600TL‬نصب شد‪.‬‬
‫واحد کنترل الکترونیکی به طور معمول داده های الزم را به وسیله‬
‫حسگرها )‪ )Sensors‬از محیط پیرامون می گیرد و پس از فرمان‬
‫پردازش آنها ‪ ،‬فرمانهای مناسب را به کنشگرها )‪)Actuators‬‬
‫منتقل می کند‪.‬‬
‫کنشگرها به نوبه خود ‪ ،‬مطابق فرمان هایی که از واحد کنترل‬
‫الکترونیکی می گیرند‪ ،‬کار ابزار مکانیکی ‪ ،‬هیدرولیکی ‪،‬‬
‫پنوماتیکی یا الکتریکی مورد کنترل را هدایت می کنند ‪.‬‬
‫‪ ‬انواع هندسه شبکه های اطالعاتی مولتی پلکس به شرح زیر است ‪:‬‬
‫‪ -1‬شبکه ‪ :Star‬پیکر بندی ستاره که در آن تمامی ‪ECU‬ها به طور‬
‫جداگانه به یک ‪ ECU‬مرکزی متصل می شوند‪.‬‬
‫‪ - 2‬شبکه ‪ :Bus‬در این شبکه تمامی ‪ECU‬ها به طور جداگانه پس از‬
‫اتصال به دو خط گذرگاه داده ها به یکدیگر متصل می شوند‪.‬‬
‫‪ - 3‬شبکه ‪ :Tree‬این شبکه مجموعه ای از شبکه های ‪ Star‬و ‪Bus‬‬
‫می باشد‪.‬‬
‫‪ -4‬شبکه ‪ :Ring‬در این شبکه هر ‪ ECU‬حد فاصل بین دو ‪ECU‬‬
‫دیگر است‪.‬‬
‫‪ - 5‬شبکه ‪ :Lattice‬در این شبکه ارتباط بین ‪ECU‬ها به صورت‬
‫رندوم برقرار می شود‪]4[ .‬‬
‫هر ‪ ECU‬در مولتی پلکس دارای یک سری پایه های ‪Input‬‬
‫و ‪ Output‬و یک اوسیالتور تولید فرکانس ( که می تواند بر‬
‫مبنای ‪RC‬و یا کوارتز باشد ) ‪ ،‬یک ‪ VAN‬و یا ‪ CAN‬کنترلر ( بر‬
‫مبنای این که ‪ ECU‬مربوطه به شبکه ‪ CAN‬یا ‪ VAN‬متصل باشد )‬
‫و یک پورت ترانسیور ‪ Transceiver‬فرستنده و گیرنده است که‬
‫همزمان می تواند اطالعات ارسالی را دریافت نماید‪ .‬تمامی ‪ECU‬ها‬
‫در هنگام ارسال و دریافت اطالعات توسط ‪ ECU‬دیگر قادر به‬
‫مشاهده اطالعات روی گذرگاه داده ها ( که شامل دو سیم اطالعاتی به‬
‫هم پیچیده است ) می باشند و از این طریق می توانند اطالعات‬
‫مربوطه را ارزیابی نموده و در صورت مرتبط بودن با اطالعات از‬
‫آن استفاده نمایند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫برای انتقال دادهای مختلف از طریق یک خط باید چندین معیار را به‬
‫دقت تعریف و بر سر آنها توافق کرد‪ .‬این تعریف معیارها را قرار داد‬
‫ارتباطی می نامند‪ .‬بعضی از متغیر هایی که باید تعریف شوند به قرار‬
‫زیرند ‪:‬‬
‫‪ -1‬روش نشانی دادن‪.‬‬
‫‪ -2‬ترتیب انتقال‪.‬‬
‫‪ -3‬سیگنالهای کنترل‪.‬‬
‫‪ -4‬خطایابی‪.‬‬
‫‪ -5‬سرعت یا آهنگ انتقال‪.‬‬
‫‪‬‬
‫محیط مادی شامل موارد زیر است ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -1‬واسطه انتقال مثال سیم مسی تار نوری و غیره‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -2‬نوع رمز گذاری برای انتقال مثال قیاسی و یا رقمی‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -3‬نوع سیگنال مثال ولتاژ جریان فرکانس و غیره‪.‬‬
‫‪‬‬
‫مدار مورد استفاده برای برآورده کردن معیارهای باال را ‪ ،‬مدار فصل‬
‫مشترک گذرگاه می نامند و غالبا به صورت یک آی سی است‪.‬‬
‫‪ BSI‬مخفف عبارت ‪ Built in System Interface‬می باشد‪.‬‬
‫این ‪ ECU‬قلب ساختار مولتی پلکس بوده و وظیفه اصلی را به‬
‫عنوان ‪ Server‬شبکه به عهده دارد‪ BSI .‬گذرگاهی برای ارتباط سه‬
‫‪ BUS‬مختلف بوده و این اطالعات را بین ‪ ECU‬فرستنده تا گیرنده منتقل‬
‫می کند‪ BSI .‬وظیفه فعال سازی و ‪ Standby‬سیستم ‪ VAN‬را نیز‬
‫بر عهده دارد و برق اصلی سیستم شبکه را نیز کنترل می کند‪ .‬همچنین‬
‫واسطه بین تجهیزات عیب یابی و ‪ECU‬هایی است که به سیستم‬
‫‪ VAN‬متصلند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫انتقال اطالعات در سیستم های شبکه و مولتی پلکس در در هفت الیه‬
‫اطالعاتی صورت می گیرد ‪ .‬این هفت الیه هر یک گوشه ای از بار‬
‫اطالعات را به دوش گرفته و به هنگام ارسال اطالعات بین ‪ECU‬ها‬
‫نقش خود را بازی می کنند ‪ .‬نقش اصلی این الیه ها تعریف دریچه‬
‫های ورودی و خروجی اطالعات ‪ ،‬تیین مسیر عبور اطالعات ‪ ،‬تعیین‬
‫عناصر ارسال کننده و مصرف کننده اطالعات ‪ ،‬الویت های ارسال‬
‫اطالعات ‪ ... ،‬و در نهایت تعریف پروتکل ارتباط ‪ECU‬های خودرو‬
‫با یکدیگر است‪.‬‬
‫‪ ‬الیه ‪ ، 1‬الیه فیزیکال ‪:Physicsl‬‬
‫وظیفه این الیه انتقال نهایی اطالعات بر روی خطوط انتقال اطالعات یا‬
‫همان شبکه مولتی پلکس است‪ .‬این الیه تنها الیه فیزیکی بوده و‬
‫اطالعات را به سیگنال های الکتریکی و یا سیگنال های الکتریکی‬
‫روی شبکه را به بیت های اطالعاتی جهت انتقال به داخل ‪ECU‬‬
‫تبدیل می کند‪ .‬این الیه شامل تعاریفی مبتنی بر موارد زیر است ‪:‬‬
‫‪ -1‬تعریف چگونگی حاالت سیگنال ها‪.‬‬
‫‪ _ 2‬تعریف خطوط انتقال و کانال های ارتباطی‪.‬‬
‫‪ _ 3‬تعریف مدهای مختلفارتباط به کانال ارتباطی ( ‪Connector‬ها‬
‫و ‪.) ...‬‬
‫‪ ‬الیه ‪ ، 2‬الیه ارتباط ‪:Link‬‬
‫شامل زیرالیه های ‪ (Medium Access Control ) MAC‬و‬
‫‪(Logical Link Control) LLC‬می باشد و به ترتیب ‪ ،‬موارد‬
‫زیر را پوشش می دهد ‪:‬‬
‫‪ - 1‬مدیریت ارتباط منطقی و تسهیم اطالعات بین ‪ECU‬های مختلف‪.‬‬
‫‪ - 2‬تعریف رفتار شبکه ( زمان بندی ‪ ،‬مسیر یابی و ‪.) ...‬‬
‫‪ - 3‬آشکارسازی خطاها ی الیه اول‪.‬‬
‫‪ - 4‬تصحیح خطاهای الیه اول‪.‬‬
‫‪ ‬الیه ‪ ، 3‬الیه شبکه ‪:Network‬‬
‫تعیین مسیر اطالعات برای مقصد نهایی شامل ‪:‬‬
‫‪ - 1‬تعیین مسیر عبور اطالعات در شبکه‪.‬‬
‫‪ - 2‬تعریف وظایف ‪Contention‬ها و کنترل جریان اطالعات ما‬
‫بین ‪ECU‬های مسیر‪.‬‬
‫‪ ‬الیه ‪ ، 4‬الیه انتقال ‪:Transport‬‬
‫این الیه حد واسط بین انتقال اطالعات و عملکرد بر روی اطالعات به‬
‫شرح زیر است‪:‬‬
‫‪ -1‬تقسیم پیام ها به پیک های کوچک‪.‬‬
‫‪ -2‬کنترل پیک های از دست رفته و یا دو بار فرستاده شده‪.‬‬
‫‪ - 3‬تصحیح خطاهای الیه های قبلی‪.‬‬
‫‪ ‬الیه ‪ ، 5‬الیه هماهنگی ‪:Session‬‬
‫این الیه وظیفه سازمان دهی و سنکرون کردن اطالعات مابین اطالعات‬
‫انتقالی بین ‪ECU‬های مختلف را به شرح زیر بر عهده دارد ‪:‬‬
‫‪ -1‬ایجاد محدودیت های الزم جهت انتقال اطالعات یک ‪ECU‬خاص بر‬
‫روی شبکه‪.‬‬
‫‪ -2‬سنکرون سازی مجدد هنگام قطع سیم‪.‬‬
‫‪ ‬الیه ‪ ، 6‬الیه آماده سازی اطالعات ‪:Presentation‬‬
‫این الیه شکل نهایی اطالعات تغییر یافته را تعیین می کند و شامل موارد‬
‫زیر است ‪:‬‬
‫‪ -1‬تبدیل اطالعات به کد شامل استانداردهای ‪Motorola , Intel ,‬‬
‫‪... ،ASCI , EBCIDIC‬‬
‫‪-2‬تعیین میزان ایمنی اطالعات‪.‬‬
‫‪ -3‬شناسایی ‪ECU‬هایی که از این اطالعات باید استفاده کرده و تعیین‬
‫میزان سطح دسترسی آن ها به اطالعات در شبکه‪.‬‬
‫‪ ‬الیه ‪ ، 7‬الیه کاربرد ‪:Application‬‬
‫این الیه ‪ ،‬سرویس های برنامه های کاربردی را بر عهده دارد‪:‬‬
‫‪ -1‬سازمان دهی اطالعات ساده کاربردی‪.‬‬
‫‪ -2‬انتقال فایل های اطالعات‪.‬‬
‫‪ - 3‬سازمان دهی پیام های صنعتی‪.‬‬
‫‪‬‬
‫برای تجسم طرز کار این سیستم ‪ ،‬رویدادهایی را که هنگام روشن و‬
‫خاموش کردن چراغهای بغل رخ می دهند ‪ ،‬در نظر بگیرید‪ .‬ابتدا‬
‫وقتی راننده کلید چراغ را می زند سیگنال منحصر به فردی روی‬
‫گذرگاه داده قرار می گیرد‪ .‬این سیگنال را فقط گیرندهای خاصی‬
‫تشخیص می دهند که جزئی از هر مجموعه چراغ هستند این گیرندها‬
‫به نوبه خود بین سیم برق و چراغها اتصال برقرار می کنند‪ .‬در‬
‫هنگام خاموش کردن چراغها نیز عملیاتی به همین ترتیب انجام می‬
‫شود ؛ با این تفاوت که این بار رمزی که وارد گذرگاه داده می شود‬
‫متفاوت است و فقط گیرندهای مقتضی آن را به عنوان رمز خاموشی‬
‫شناسایی می کنند‪]3[ .‬‬
‫‪‬‬
‫از مزایای بارز سامانه مالتی پلکس درخت سیم خودرو می توان‬
‫موارد زیر را برشمرد ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -1‬کاهش حجم و وزن درخت سیم (تا ‪ 60‬درصد)‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -2‬کاهش قیمت تمام شده‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -3‬رهاسازی نسبی نرم افزار از قید مکانی سخت افزار مرتبط‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -4‬ایجاد قابلیت عیب یابی الکترونیکی (‪.)on board‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -5‬ایجاد قابلیت مدیریت انرژی در خودرو‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -6‬پخش زمانی مصرف کننده ها در جهت کاهش جریان‬
‫‪‬‬
‫‪ -7‬انعطاف پذیری در دسته سیم در برابر تغییرات آتی‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -8‬بهبود کیفیت عملکردی اجزای مصرف کننده‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -9‬کاهش زمان مونتاژ هر خودرو (تا ‪ 15‬دقیقه)‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -10‬حفاظت کامل سیمها در مقابل اتصال کوتاه‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ -11‬کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری خودرو‪.‬‬
‫لحظه ای‪.‬‬
‫‪ -1‬ماهنامه پیام ایران خودرو ‪ ،‬شماره ‪88‬‬
‫‪ -2‬حسین رمضانی ‪ ،‬تکنولوژی خودروهای الکتریکی ‪ ،‬چاپ اول ‪،‬‬
‫‪1387‬‬
‫‪ -3‬سایت مجله ماشین ‪www.machinemag.com ،‬‬
‫‪ -4‬سایت برق خودرو ‪،‬‬
‫‪www.mabanibarghmiri.blogfa.com‬‬