MAGISTRALE DANYCH W POJAZDACH. PROTOKOŁY I STANDARDY

MAGISTRALE DANYCH W POJAZDACH. PROTOKOŁY I STANDARDY
Zastosowanie magistral danych i protokołów transmisji 
Protokoły i standardy systemów transmisji danych w pojazdach 

Szczegółowy przegląd najważniejszych systemów transmisji danych i protokołów stosowanych w technice motoryzacyjnej, opisujący przesyłanie i przetwarzanie danych we współczesnych pojazdach samochodowych. Zawiera aspekty teoretyczne budowy magistral i protokołów danych, a także zagadnienia wdrażania systemów transmisji oraz ich eksploatacji. Uwzględnia budowę, działanie i zastosowania najczęściej spotykanych samochodowych magistrali transmisji danych, w tym m.in. K-Line, CAN, LIN, FlexRay, SAE J1850, MOST oraz pomiary, kalibrację i diagnostykę, jak również budowę i programowanie pamięci Flash wykorzystywanych w samochodowych sterownikach i innych układach mikroprocesorowych.

Odbiorcy książek: inżynierowie elektronicy i mechatronicy pojazdów samochodowych, studenci wyższych uczelni technicznych kształcący się w zakresie informatyki i elektroniki pojazdowej, specjaliści z zakresu diagnostyki i tuningu pojazdów oraz projektanci oprogramowania i sprzętu kontrolno-pomiarowego stosowanego w technice motoryzacyjnej.

Spis treści:

Przedmowa 10
Podziękowania 12
Przedmowa do 2 wydania 13

1. Zastosowanie magistral danych i protokołów transmisji

2. Protokoły i standardy systemów transmisji danych w pojazdach

3. Magistrale danych w pojazdach – warstwy: fizyczna i łącza danych
3.1. Podstawy magistral danych w pojazdach 24
3.1.1. Podstawy elektryczne 24
3.1.2. Topologie i sprzężenia magistral danych 27
3.1.3. Komunikaty, stosy protokołów i usługi 29
3.1.4. Transmisja zorientowana znakowo i bitowo oraz szybkość transmisji danych użytkowych 32
3.1.5. Metody dostępu do magistrali oraz wykrywanie i korekcja błędów 34
3.1.6. Jitter i opóźnienia w transmisji danych 36
3.2. Magistrala K-Line według ISO 9141 i ISO 14230 37
3.2.1. Opracowanie standardów K-Line i KWP 2000 37
3.2.2. Topologia i warstwa fizyczna magistrali K-Line 38
3.2.3. Warstwa łącza danych 41
3.2.4. Ograniczenia ze względu na kontrolę emisji spalin (OBD) 44
3.2.5. Interfejs między oprogramowaniem protokołu a kontrolerem komunikacyjnym 44
3.2.6. Starsze warianty K-Line 45
3.2.7. Podsumowanie magistrali K-Line – warstwy 1 i 2 46
3.3. System CAN według ISO 11898 46
3.3.1. Rozwój CAN 46
3.3.2. Topologia magistrali i warstwa fizyczna 48
3.3.3. Warstwa łącza danych CAN 2.0A i 2.0B 50
3.3.4. Wykrywanie i korekcja błędów 51
3.3.5. Zastosowanie CAN –wyższe protokoły 51
3.3.6. Interfejs między oprogramowaniem a kontrolerem komunikacyjnym 52
3.3.7. Sieć CAN wyzwalana czasowo TTCAN (Time-Triggered CAN) – deterministyczny dostęp do magistrali 54
3.3.8. Podsumowanie CAN – warstwy 1 i 2 57
3.4. Magistrala LIN 57
3.4.1. Przegląd 58
3.4.2. Warstwa łącza danych 59
3.4.3. Synchroniczne nadawanie komunikatów 62
3.4.4. Nowe typy komunikatów w standardzie LIN V2.0 62
3.4.5. Diagnostyka według ISO za pomocą LIN 63
3.4.6. Język konfiguracji LIN 65
3.4.7. Konfiguracja dynamiczna sterowników slave w systemie LIN 68
3.4.8. Interfejs programowania aplikacyjnego API dla LIN 69
3.4.9. Podsumowanie LIN – warstwy 1 i 2 71
3.5. Magistrala FlexRay 72
3.5.1. Wiadomości wstępne 72
3.5.2. Topologia magistrali i warstwa fizyczna 73
3.5.3. Warstwa łącza danych 75
3.5.4. Uruchomienie sieci i synchronizacja taktowania 78
3.5.5. Wykrywanie i korekcja błędów oraz ochrona magistrali 80
3.5.6. Konfiguracja i protokoły nadrzędne 81
3.5.7. Podsumowanie FlexRay – warstwy 1 i 2 81
3.6. Magistrala danych SAE J1850 82
3.7. Magistrala MOST 84
3.7.1. Topologia magistrali i warstwa fizyczna 85
3.7.2. Warstwa łącza danych 86
3.7.3. Kontroler komunikacyjny 91
3.7.4. Usługi sieciowe 92
3.7.5. Zarządzanie siecią 94
3.7.6. Wyższe warstwy protokołu 96
3.7.7. Przykład startu systemu i połączenia z urządzeniem audio 96
3.7.8. Podsumowanie MOST 98
3.8. Normy i standardy 99

4. Protokoły transmisji
4.1. Protokół transmisji ISO TP dla CAN według ISO 15765-2 101
4.1.1. Struktura komunikatu 102
4.1.2. Sterowanie przepływem, monitorowanie czasu oraz wykrywanie i korekcja błędów 103
4.1.3. Usługi dla warstwy aplikacji 105
4.1.4. Rozszerzenia protokołów 106
4.1.5. Adresowanie według KWP 2000 – przyporządkowanie identyfikatorów CAN 107
4.2. Protokół transmisji AUTOSAR TP dla FlexRay 107
4.3. Protokół transmisji TP 2.0 dla CAN 110
4.3.1. Adresowanie i identyfikator komunikatu CAN 110
4.3.2. Komunikaty rozsiewcze 111
4.3.3. Dynamiczne zestawianie kanału i zarządzanie połączeniem 112
4.3.4. Transmisja danych 114
4.4. Protokół transmisji TP 1.6 dla CAN 116
4.4.1. Struktura komunikatu 116
4.4.2. Dynamiczne zestawianie kanału 117
4.4.3. Transmisja danych i zmiana kierunku transmisji 117
4.5. Protokół transmisji SAE J1939/21 dla CAN 118
4.5.1. Szybkości transmisji, adresowanie oraz identyfikatory CAN 119
4.5.2. Segmentowa transmisja danych 122
4.6. Normy i standardy 124

5. Protokoły diagnostyczne – warstwa aplikacji
5.1. Protokół diagnostyczny KWP 2000 (ISO 14230-3 i ISO 15765-3) 127
5.1.1. Przegląd 128
5.1.2. Sesje diagnostyczne 130
5.1.3. Adresowanie sterowników według KWP 2000 132
5.1.4. Usługi zależne od magistrali 134
5.1.5. Odczytywanie i kasowanie zawartości pamięci błędów 134
5.1.6. Odczytywanie i zapisywanie danych oraz sterowanie wejść i wyjść w sterownikach 135
5.1.7. Zapisywanie i odczytywanie bloków danych 136
5.1.8. Start programu w sterowniku 137
5.1.9. Usługi rozszerzone 137
5.2. Protokół UDS według ISO 14229 138
5.2.1. Różnice względem protokołu diagnostycznego KWP 2000 138
5.2.2. Przegląd usług diagnostycznych UDS 139
5.2.3. Odpowiedzi na usługi sterowane zdarzeniami 144
5.3. Diagnostyka pokładowa OBD według ISO 15031/SAE J1979 145
5.3.1. Przegląd usług diagnostycznych OBD 146
5.3.2. Odczytywanie w sterowniku pamięci błędów i słów danych 147
5.3.3. Odpytywanie o wyniki testów urządzeń związanych z emisją spalin 150
5.3.4. Kody błędów w OBD 151
5.3.5. Bezpieczeństwo łącza danych 153
5.3.6. Programowanie przepustowe 153
5.4. Normy i standardy 154

6. Zastosowania do pomiarów, kalibracji i diagnostyki (ASAM AE MCD)
6.1. Wprowadzenie 156
6.2. Protokoły magistrali do zadań aplikacyjnych (ASAM MCD 1MC) 159
6.2.1. Protokół kalibracyjny CAN (CCP) 161
6.2.2. Rozszerzony protokół kalibracyjny XCP 167
6.2.3. Pliki konfiguracyjne AML do XCP i CCP 179
6.2.4. Interfejs między sterownikiem protokołu magistrali i systemem wdrożeniowym ASAM MCD 1b 181
6.3. Specyfikacja FIBEX 184
6.4. Przegląd ASAM MCD 2 i MCD 3 190
6.5. Zestawy danych użytkowych według ASAM MCD2 i MC (ASAP 2) 192
6.6. Zestawy danych diagnostycznych ODX według ASAM MCD 2D 195
6.6.1. Struktura modelu danych ODX 196
6.6.2. Proste obiekty danych (Simple DOP i DTC-DOP) 198
6.6.3. Opis usług diagnostycznych i zmiennych diagnostycznych 203
6.6.4. Złożone obiekty danych (Complex DOP) 207
6.6.5. Warstwa DIAG-LAYER – opis usług diagnostycznych urządzenia 209
6.6.6. ECU-MEM – opis programowania Flash 212
6.6.7. ECU-CONFIG – opis konfiguracji sterowników 215
6.6.8. MULTIPLE-ECU-JOB – usługi diagnostyczne dla wielu urządzeń 216
6.6.9. COMPARAM-SUBSET oraz COMPARAM-SPEC – opis protokołu magistrali 216
6.6.10. VEHICLE-INFO-SPEC – dostęp do sieci danych w pojeździe i topologia magistrali 218
6.6.11. FUNCTION-DICTIONARY – diagnostyka funkcjonalna 221
6.7. Serwer ASAM MCD 3 222
6.7.1. Grupa funkcji M – pomiary 223
6.7.2. Grupa funkcji C– kalibracja 225
6.7.3. Grupa funkcji D– diagnostyka 225
6.8. Systemy diagnostyczno-testujące MVCI według ISO 22900 227
6.9. Normy i standardy 230

7. Oprogramowanie standardowe: OSEK, AUTOSAR, HIS i inne
7.1. Wprowadzenie 232
7.2. System OSEK/VDX do sterowników w pojazdach 235
7.2.1. Jądro systemu operacyjnego OSEK/VDX OS sterowanego zdarzeniami 237
7.2.2. Komunikacja według programu OSEK/VDX COM 247
7.2.3. Zarządzanie siecią za pomocą OSEK/VDX NM 251
7.2.4. Sterowane czasowo jądro systemu operacyjnego OSEK Time i odporna na błędy komunikacja OSEK FTCOM 255
7.2.5. Rozszerzenie systemu OSEK OS o metody zabezpieczenia –Protected OS 259
7.3. Wejścia i wyjścia urządzeń (HIS IO Library, IO Driver) 260
7.3.1. Wiadomości wstępne 260
7.3.2. Sterownik programowy do standardowych urządzeń peryferyjnych mikrokontrolera 262
7.4. Sterownik programowy HIS do kontrolera komunikacyjnego CAN 265
7.4.1. Model stanów 266
7.4.2. Proces odbierania komunikatu CAN 267
7.4.3. Proces nadawania komunikatu CAN 269
7.4.4. Interfejs do systemu operacyjnego 270
7.5. Ładowarka pamięci Flash według HIS 271
7.6. AUTOSAR 272
7.6.1. Przegląd oprogramowania podstawowego AUTOSAR 274
7.6.2. System operacyjny AUTOSAR OS 282
7.6.3. Stos protokołów transmisyjnych AUTOSAR COM, NM i Diagnostic 286
7.6.4. Warstwa Runtime Environment AUTOSAR RTE 295
7.7. Normy i standardy 299

8. Narzędzia, wykorzystanie i dziedziny zastosowania
8.1. Stos protokołów do sterowników 301
8.2. Projektowanie i testowanie systemów do transmisji pokładowej 302
8.3. Narzędzia programistyczne do wdrażania sterowników 305
8.4. Programowanie pamięci Flash w sterownikach 306
8.4.1. Warunki ramowe 307
8.4.2. Pamięć Flash 310
8.4.3. Proces programowania Flash 312
8.4.4. Przykład „ładowarki Flash”: ADLATUS firmy SMART Electronic 320
8.4.5. Testy „ładowarki Flash”, uwalnianie jej programu i protokoły magistrali 325
8.5. Narzędzia diagnostyczne do projektowania i produkcji 328
8.5.1. Wiadomości wstępne 328
8.5.2. Przykład narzędzia diagnostycznego – samDia firmy Samtec Automotive 329
8.6. Narzędzia autorskie do danych diagnostycznych 337
8.6.1. Wiadomości wstępne 337
8.6.2. Przykład narzędzia autorskiego: ODXplorer firmy Samtec Automotive 339
8.7. System wykonywania programów ASAM MCD3 345
8.7.1. Wiadomości wstępne 345
8.7.2. Przykład systemu diagnostycznego – samMCD3server firmy Samtec Automotive 346

Literatura 352
Wybrane adresy internetowe 353
Wykaz skrótów 355
Skorowidz 358

Magistrale danych w pojazdach. Protokoły i standardy - polecamy!