Szyna danych

Nowoczesne samochody mają coraz więcej elektronicznych urządzeń: systemy ABS, ESP i nawigacji satelitarnej, elektroniczny rozdział sił hamowania, wspomaganie hamowania awaryjnego, elektronika silnika, skrzyni biegów, klimatyzacji. Wszystkie mają czujniki, siłowniki, jednostki centralne, co oznacza kilometry kabli, ważących już dziesiątki kilogramów. Coraz trudniej zapewnić precyzyjny montaż instalacji elektrycznej i odnaleźć ewentualną usterkę w różnokolorowej plątaninie.

Nowoczesne samochody mają coraz więcej elektronicznych urządzeń: systemy ABS, ESP i nawigacji satelitarnej, elektroniczny rozdział sił hamowania, wspomaganie hamowania awaryjnego, elektronika silnika, skrzyni biegów, klimatyzacji. Wszystkie mają czujniki, siłowniki, jednostki centralne, co oznacza kilometry kabli, ważących już dziesiątki kilogramów. Coraz trudniej zapewnić precyzyjny montaż instalacji elektrycznej i odnaleźć ewentualną usterkę w różnokolorowej plątaninie.

Jedyną radą jest zmiana filozofii projektowania samochodowych układów elektrycznych i elektronicznych. W najnowszych modelach pojawia się już tzw. system multipleksowy: odbiorniki prądu są "samodzielne", połączone jednym kablem, którym z jednostki sterującej wysyłane są polecenia. Każde polecenie zawiera kod urządzenia, dla którego jest przeznaczone, np. światła stopu lub kierunkowskazów. Urządzenia z kolei mogą sygnalizować ewentualne awarie. W ten sposób powstaje sieć obsługująca wszystkie podzespoły elektryczne i elektroniczne, przy znacznej redukcji okablowania.

1. Kierowca chce skręcić i przechylił drążek w prawo. Pochylenie drążka wykrywa sensor i w określonym momencie tak, by trafiła na przeznaczony dla niej wagonik, wysyła zakodowaną informację do szyny danych, którą sygnał dociera do głównego komputera. 2. Komputer odbiera sygnały od czujników prędkości, czujników bezwładnościowych i czujników układu sterowania. 3. Na podstawie otrzymanych danych i zaprogramowanych parametrów dynamiki samochodu (żeby nie dopuścić np. do poślizgu) komputer oblicza kąt skrętu przednich kół i wysyła odpowiednią komendę do układu kierowniczego. Cały proces trwa milisekundy.

W skomputeryzowanych samochodach przyszłości ten system będzie jednak niewystarczający. Potrzeba rozwiązań wywodzących się bezpośrednio z techniki komputerowej, jak np. specjalna szyna danych. Są już dostępne samochody (np. volvo S80 i mercedes klasy S) w których zastosowano szyny danych w standardzie CAN (Controller Area Network), mogące przesyłać dane z prędkością do 500 bitów na sekundę. Ten system ma jednak wadę: sygnał wysyłany przez podzespół o wysokim priorytecie wstrzymuje wszystkie inne sygnały w sieci, która w przypadku awarii sprzętu lub oprogramowania zostanie zablokowana. Nie można więc omawianego systemu zastosować w projektowanych systemach "drive by wire", które muszą być wyjątkowo niezawodne.

Rozwiązanie znaleźli naukowcy z Uniwersytetu Wiedeńskiego. Jest nim szyna danych działająca w standardzie TTP/C (Time Triggered Protocol).

Podłączone do niej podzespoły, wyposażone we własne mikroprocesory i oprogramowanie, wysyłają do szyny danych raporty o swoim działaniu dokładnie co 10 milisekund, w ściśle określonej kolejności. Są to informacje od wszystkich czujników układu jezdnego, układu sterowania, silnika i hamulców. Te dane odbiera komputer sterujący działaniem całego systemu i na ich podstawie wysyła rozkazy do wszystkich podzespołów. Sygnał błędny lub wysłany poza kolejnością jest ignorowany. Ponieważ w systemie można dla bezpieczeństwa zainstalować więcej niż jeden centralny komputer, nawet awaria tak ważnego elementu nie blokuje systemu. Szef zespołu opracowującego ten projekt, prof. Klaus-Dieter Voehringer, podczas pokazu udowodnił, że nawet zniszczenie młotkiem jednego z elementów systemu nie zakłóca działania całości.

Program badawczy TTP/C jest sponsorowany przez Unię Europejską i stanowi propozycję przyszłego standardu dla "inteligentnych" podzespołów produkowanych przez różne firmy.


Zobacz również