摘要： 汽車網(wǎng)絡的發(fā)展主要受汽車電子的驅動，未來車輛中大約需要20多種多媒體設備，這類網(wǎng)絡要求很高的數(shù)據(jù)傳輸速率(250kbps～400Mbps)。由于具有低成本、抗干擾、高帶寬、實時同步高質量通信等優(yōu)點，MOST(Media Oriented Systems Transport)協(xié)議在車上網(wǎng)絡技術應用的前景最為廣闊。

　　關鍵詞： 汽車電子;MOST;網(wǎng)絡協(xié)議

　　汽車網(wǎng)絡的發(fā)展

　　汽車網(wǎng)絡的發(fā)展動力，主要來源于汽車電子的越來越多的使用。調查資料證明，在目前的汽車創(chuàng)新中，70%來源于電子系統(tǒng)的革新。前兩年國產(chǎn)汽車還把防抱死制動系統(tǒng)(ABS)作為一項汽車檔次標準，現(xiàn)在這樣的新技術層出不窮，比如牽引力控制(TCS)、電子制動力分配(EBD)、電子行駛穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)、剎車輔助(BA)等等。另一組數(shù)據(jù)推出，1977年全球汽車的電子系統(tǒng)平均每輛是110美元，到了2001年這個數(shù)字是1800美元，2003年超過了2000美元。

　　美國汽車工程師協(xié)會(SAE)將汽車網(wǎng)絡根據(jù)速率劃分為A、B、C三個等級(表1)：A類面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡，速率通常只有1Kbps~10Kbps，主要應用于電動門窗、座椅調節(jié)、燈光照明等控制;B類面向獨立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡，速率一般為10Kbps~100Kbps，主要應用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統(tǒng);C類面向高速、實時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，最高位速率可達1Mbps，主要用于懸架控制、牽引控制、先進發(fā)動機控制、ABS等系統(tǒng)。

　　車上媒體網(wǎng)絡協(xié)議

　　目前由于CAN網(wǎng)絡協(xié)議有著多方面的優(yōu)勢，是應用范圍最廣的汽車網(wǎng)絡標準。由于汽車越來越多的多媒體等信息設備，這些網(wǎng)絡技術要求更高的數(shù)據(jù)傳送速率(250Kbps~400Mbps)，CAN等網(wǎng)絡協(xié)議達不到這樣的要求。因此MOST等高速網(wǎng)絡協(xié)議標準就應運而生了，目前該類網(wǎng)絡技術采用的協(xié)議主要有MOST、集成數(shù)據(jù)傳送總線、1394、藍牙等。

　　IDB(智能數(shù)據(jù)總線)首次確定了汽車行業(yè)用于信息、通信和娛樂系統(tǒng)的接口標準,目前SAE已將各種IDB設備分為3類:低速(IDB-C)、高速(IDB-M)和無線通信(IDB-Wireless)，IDB-M包括D2B、MOST、IDB-1394等傳輸速率較高的標準和協(xié)議，D2B技術于20世紀80年代后期由Philips、Sony等公司共同開發(fā)，D2B技術使汽車變成了一個流動的多媒體工具。但D2B產(chǎn)生巨額應用之后,由于其速度太慢,因而在1998年,Audi、BMW、DaimlerChrysler、Harman/Becker、Motorola、Oasis SiliconSystems、Johnson Controls、Delphi Delco 等公司又聯(lián)合開發(fā)了MOST(媒體系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換)協(xié)議。它是專門用于汽車工業(yè)的多媒體光纖網(wǎng)絡標準,速率可達50Mbps。MOST網(wǎng)絡不僅提供很高的速率和性能,而且成本相對較低。BMW在業(yè)界率先采用了MOST協(xié)議，DaimlerChrysler等歐洲汽車制造商均計劃采用該協(xié)議。

　　MOST多媒體網(wǎng)絡技術

　　MOST多媒體網(wǎng)絡技術的產(chǎn)生，是為了新的多媒體設備應用在汽車上，以及其他諸如以流媒體傳輸效率為主要目標的市場而設計的。擁有智能高速網(wǎng)絡的塑料光纖MOST協(xié)議可以解決眾所周知的傳統(tǒng)模式錯綜復雜的布線、繁瑣的連接器、陳舊的控制以及厚重的銅線等不能滿足現(xiàn)代汽車外圍設備需要的這些矛盾。

　　MOST技術頻率響應非常好等等采用一根塑料光纖傳輸所有控制和信號信息。塑料光纖具有許多優(yōu)點，如質量非常輕，一些現(xiàn)代轎車上有幾公里長的布線，汽車傳統(tǒng)的銅布線昂貴、復雜并且不可變。通過網(wǎng)絡、汽車上所有多媒體設備用單獨的塑料光纖媒介傳輸各種信號，降低了成本，同時擴展了功能。當越來越多復雜的多媒體系統(tǒng)應用于汽車上時，MOST 使設備之間的高速數(shù)據(jù)交換成為可能，MOST技術提供了一種分配多媒體信息和控制使用這些信息的手段。塑料光纖提供了一種成本極低的信息傳輸介質，同時數(shù)據(jù)不受電磁干擾的影響，也能夠消除由于傳統(tǒng)銅線傳輸數(shù)據(jù)造成的電磁干擾。

　　MOST技術使硬件不再是多媒體應用發(fā)展的限制因素，所有各層的應用發(fā)展已經(jīng)被定義和標準化，包括連接分配和控制多媒體信息的硬件和軟件層。在軟件方面，允許在不同的設備上交換信息。還定義了一種傳輸機制：在設備間建立了數(shù)據(jù)流的連接，這種連接僅需要很低的功耗，因此大部分帶寬可以應用于真正需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，所以網(wǎng)絡利用率很高。在硬件方面，通過塑料光纖進行數(shù)據(jù)交流，使硬件設備成本降低。硬件的同步不需要在每個節(jié)點有緩存和信號處理也不需要信息數(shù)據(jù)包處理，環(huán)狀拓撲結構使網(wǎng)絡的連接最少。

　　MOST除了定義協(xié)議、硬件和軟件層的傳輸控制、實時、數(shù)據(jù)包的高效性之外，還具有以下特性：

　　(1)獨立系統(tǒng)時鐘。(2)無中央處理器。(3)當一個新的外圍設備添加到網(wǎng)絡中或從網(wǎng)絡中移出，MOST支持自動安裝，允許采用多種拓撲結構，包括星形和環(huán)形，大多數(shù)汽車裝置都采用環(huán)形布局。(4)節(jié)點之間的延遲通過MOST的內部協(xié)議來補償，具有理想的同步效果。(5)MOST的概念形成了一個真正的P2P網(wǎng)絡，即允許任何一個節(jié)點直接無阻礙的與另外的節(jié)點通信(對話)。(6)使用輕松：簡單的連接器、無交流循環(huán)、無輻射、即插即用、虛擬網(wǎng)絡管理。(7)寬應用范圍：應用于帶寬從kbps到幾Mbps(將來可以達到150Mbps)，高品質完整數(shù)據(jù)，具有低抖動特性，支持異步和同步數(shù)據(jù)傳輸，一個網(wǎng)絡中最多支持64個設備。(8)同步帶寬：達到24.5Mbps同步數(shù)據(jù)吞吐量(相當于15聲道的CD 音質，將來可以達到150 Mbps)。(9)異步帶寬：達到15Mbps異步數(shù)據(jù)吞吐量。(10)機動性：實時通道和寬帶數(shù)據(jù)包，遙控和信息流控制，可變的仲裁機制，對不同的協(xié)議傳輸是透明的，協(xié)議獨立并且面向對象。(11)與消費者和PC產(chǎn)業(yè)協(xié)同：有無PC機都可以運轉，與PC流和即插即用標準一致。(12)低運行成本：適合運用于對成本敏感的外圍設備。

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　　汽車中的外圍設備的數(shù)量正快速的增加。圖1顯示了最新汽車的標準配置。

圖1  現(xiàn)代汽車外圍設備

　　MOST的幀結構

　　MOST的數(shù)據(jù)傳送使用512比特的幀，以及16個幀的塊(圖 2)。幀的重復率為44.1kHz(每幀22.67 ms)，每個幀內除了前導碼和其它內部管理位以外，還包含有同步、異步和控制數(shù)據(jù)。總線是完全同步的,設計師可將網(wǎng)絡內的任何設備指定為主設備，其它所有節(jié)點都從主設備處獲得自己的時鐘。網(wǎng)絡完全是即插即用的，當上電或有連接改變時，有一個尋找設備的過程。主節(jié)點上保持著一個所連設備的中心注冊處。

圖2  MOST總線的塊結構和幀結構能實現(xiàn)同步數(shù)據(jù)的虛擬通道以及能實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的CSMA調整地分組式傳輸

　　產(chǎn)品支持水平的不斷提高展現(xiàn)了這一總線的發(fā)展。實現(xiàn)MOST 結點的主要部分包括光電接口，即發(fā)射器模塊和接收器模塊。這一市場的主要供應商是Infineon公司，該公司最近推出了自己ODIN MIT/MIR4 收/發(fā)模塊的規(guī)格。它們符合已定義的 4引腳物理外形，提供波長650nm 的收/發(fā)功能。接收器模塊將一個光電二極管與信號處理和激活功能結合在一起，集成在一片Infineon公司現(xiàn)在生產(chǎn)的IC上，而上一代芯片則是從Oasis Silicon Systems 公司獲得的。

　　小結與前景

　　未來的汽車駕駛室將具備以下一些設備和功能：高質量的數(shù)字式無線電和多個高質量的主動揚聲器(在一些豪華車上可多達14個或更多)，GPS或蜂窩基站導航系統(tǒng)，語音控制和語音指導，多個LCD視頻顯示器，DVD和CD來的視頻、語音數(shù)字記錄系統(tǒng)，杜比數(shù)碼5.1聲道環(huán)繞立體聲影院，高級安全系統(tǒng)有蜂窩電話訪問和無線傳輸?shù)哪芰Φ鹊取?/P>

　　今天的豪華車和將來的標準車型將會整合所有這些或更多設備，有一種強勁的需求希望通過一個可靠的、很強適應性的、低成本和高性能的數(shù)字網(wǎng)絡將所有這些設備連接起來。MOST技術正可解決這一市場需求，現(xiàn)在MOST的傳輸速率達24.5Mbps超過當今市場的需求，將來MOST技術的發(fā)展可以滿足更多的功能性，MOST技術必將得到快速的發(fā)展。

　　參考文獻：

　　1. 秦貴和, 媒體設備連接網(wǎng)絡協(xié)議MOST，計算機應用,2003,(S1)

　　2. 魏學哲,孫澤昌,陳覺曉, 汽車網(wǎng)絡分類方法及其主流協(xié)議發(fā)展趨勢，汽車工程,2003,2

　　3. http://www.oasis.de

　　4. http://www.mostcooperation.com