【维修资料】奥迪的MOST总线系统结构与原理

01-01

光纤数据总线信号衰减增大的原因


1、 光导纤维的曲率半径过小


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如果光导纤维弯曲(折叠)的半径小于5mm,那么在纤芯的拐点处就会产生模糊(不透明,与折叠的有机玻璃相似),这时必须更换光导纤维。


2、 光导纤维的包层损坏


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3、 端面刮伤


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4、 端面脏污


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5、 端面错位(插头壳体碎裂)


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6、 端面未对正(角度不对)


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7、 光导纤维的端面与控制单元的接触面之间有空隙(插头壳体碎裂或未定位)


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8、 端套变形


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光导纤维的防弯折装置


在铺设光导纤维时,安装了防弯折装置(波形管),用以保证最小25mm的曲率半径。


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*不允许用下述方法维护光导纤维及其构件:

  • 热处理之类的维修方法,如钎焊、热粘结及焊接。

  • 化学及机械方法,如粘贴、平接对接

  • 两条光导纤维线绞合在一起,或者一根光导纤维与一根铜线绞合在一起。

  • 包层上打孔、切割、压缩变形等:另外装入车内时不可有物体压到包层。

  • 端面上不可脏污,如液体、灰尘、工作介质等。只有在插接和检测时才可小心地取下保护盖。

  • 在车内铺设时不可打结,更换光导纤维时注意其正确的长度。



MOST总线的环型结构


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MOST总线系统的一个重要特征就是它的环形结构。


控制单元通过光导纤维沿环形方向将数据发送到下一个控制单元。这个过程一直在持续进行,直至首先发出数据的控制单元又接收到这些数据为止。这就形成了一个封闭环。通过数据总线自诊断接口和诊断CAN来对MOST总线进行诊断。


系统管理器

系统管理器与诊断管理器一同负责MOST总线内的系统管理。


在03年型的AUDI A8上,数据总线诊断接口J533(网关)起诊断管理器的作用。前部信息系统控制单元J523执行系统管理器的功能。


系统管理器的作用如下:

  • 控制系统状态

  • 发送MOST总线信息

  • 管理传输容量



MOST总线系统状态


休眠模式

这时MOST总线内没有数据交换,装置处于待命状态,只能由系统管理器发出的光启动脉冲来激活。静态电流被降至最小值。


休眠模式的激活条件:

  • MOST总线系统上的所有控制单元都已准备好要切换到休眠状态。

  • 其它总线系统没有通过网关提出任何要求。

  • 自诊断未激活。


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在上述的条件下,MOST总线可通过下述方法切换到休眠状态:

  • 在起动蓄电池放电时,由蓄电池管理器经网关

  • 通过自诊断仪器激活“传输模式


备用模式

无法为用户提供任何服务,给人的感觉就好象是系统已经关闭一样。这时MOST总线系统在后台运行,但所有的输出介质(如显示屏、收音机放大器等)都不工作或不发声。


这种模式在起动及系统持续运行时被激活。


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备用模式的激活:

  • 由其它数据总线通过网关激活,如司机车门的开锁/开门,点火开关接通

  • 由MOST总线上的某个控制单元来激活,如打入的电话


通电

控制单元完全接通,MOST总线上有数据交换,用户可使用所有功能。


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进入通电状态的前提条件:

  • MOST总线处于备用状态

  • 其它数据总线通过网关激活,如S触点,显示屏工作

  • 通过用户的功能选择来激活,如通过多媒体操纵单元E380



信息帧


系统管理器以44.1KHz脉冲频率向环状总线上的下一个控制单元发送信息帧(Frames)


脉冲频率

由于使用了固定的时间光栅,脉冲频率允许传递同步数据。同步数据传递这样一些信息,诸如声音和动态图象(视频),这些信息必须以相同的时间间隔来发送。


44.1KHz这个固定的脉冲频率与数字式音频装置(如CD机、DVD机、DAB收音机)的传递频率是相同的,这样就可以将这些装置连接到MOST总线上了。


一个信息帧的大小为64字节,可分成以下几部分(见图示)


信息帧的结构


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(1字节等于8位)


信息帧的各部分

1、 起始区表示一个信息帧的开始,每段信息帧都有自己的起始区。

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2、分界区用于区分起始区和紧跟着的数据区。

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MOST总线在数据区最多可将60个字节的有效数据发送到控制单元。


数据分为两种类型:

  • 声音和视频作为同步数据

  • 图片、用于计算的信息及文字作为异步数据。


数据区的分配是可变的,数据区的同步数据在24-60个字节之间,同步数据的传递具有优先权。


异步数据根据发射器/接收器的地址(标识符)和可用异步总容量,以4个字节为一个数据包被记录并发送到接收器上。


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两个校验字节传递以下信息:

  • 发射器/接收器地址(标识符)

  • 接收器的控制指令(如放大器声大/声小)


一个信息组中的校验字节在控制单元内汇成一个校验信息帧。一个信息组中有16个信息帧。校验信息帧内包含有控制和诊断数据,这些数据由发射器传送到接收器,称之为根据地址进行的数据传递。


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(示例)

发射器-前部信息控制单元

接收器-放大器

控制信号-声大/声小


3、信息帧的状态区包含用于给接收器发送信息帧的信息。

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4、奇偶校验区用于最后检查数据的完整性,该区的内容将决定是否需要重复一次发送过程。

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MOST总线的功能流程


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系统起动(唤醒)

如果MOST总线处于休眠模式,那么首先须通过唤醒过程将系统切换到备用模式。如果某一控制单元(系统管理器除外)唤醒了MOST总线,那么该控制单元就会向下一个控制单元发射一种专门调制的光(称为伺服光)。


环状总线上的下一个控制单元通过在休眠模式下工作的光电二极管来接收这个伺服光并将此光继续下传。该过程一直进行到系统管理器为止,系统管理器根据传来的伺服光来识别是否有系统起动的请求。然后系统管理器向下一个控制单元发送一种专门调制的光(称为主光)。这个主光由所有的控制单元继续传递,光导发射器(FOT)接收到主光后,系统管理器就可识别出环形总线现在已经封闭了,可以开始发送信息帧了。


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首批信息帧要求MOST总线上的控制单元提供标识符。系统管理器根据标识符向环形总线上的所有控制单元发送实时顺序(实际配置),于是就可以进行根据地址的数据传递了。


诊断管理器将报告上来的控制单元(实际配置)与一个所安装的控制单元存储表(规定配置)进行对比。如果实际配置与规定配置不相符,诊断管理器就会存储相应的故障。这时唤醒过程就结束了,可以开始数据传递了。


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音频是视频作为同步数据的传递


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为了容易明白,这里我们以AUDI A8“03型车上播放音乐CD为例来进行说明。用户通过多媒体操纵单元E380和信息显示单元J685来选择CD上的曲目。操纵单元E380通过一根数据线将控制信号传给前部信息控制单元J523-系统管理器。


然后系统管理器在不断发送的信息帧内加入一个带有以下校验数据的信息组(16帧):

  • 发射器地址:前部信息控制单元J523,环形位置3

  • 数据源的接收器地址:CD机,环形位置3(取决于装备情况)

  • 控制指令:播放第10个曲目;分配传送通道


CD机(数据源)确定数据区中有哪些字节可以用于传送它的数据。


然后加入带有以下校验数据的信息组:

  • 信息源发射器地址:CD机环形位置(取决于装备情况)

  • 系统管理器的接收器地址:前部信息控制单元J523,环形位置1

  • 控制指令:CD的数据传送到通道01, 02, 03, 04 (立体声)


同步传递的数据管理


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前部信息控制单元 J523用带有以下校验数据的信息组:

  • 发射器地址:前部信息控制单元 J523,环状位置1

  • 接收器地址:数字式音响包控制单元J525,环形位置(取决于装备情况)

  • 控制指令:读出通道 01, 02, 03, 04 并通过扬声器播出;当前的音响效果设定,如音量、前后音量平衡、左右音量平衡、低音、高音、中音;关闭静音切换。


向数字式音响包控制单元J525(数据接收器)发出播放音乐的指示。


CD上的数据先被保存在数据区,直至信息帧经环形总线又到达CD机(数据源)为止。这时这些数据就被新的数据所取代,该循环又重新开始。这样可使得MOST总线上的所有输出装置(音响包、耳机)都可使用同步数据。系统管理器通过发送相应的校验数据来确定哪个装置使用数据。


传递通道

音频和视频的传递需使用每个数据区的数个字节。数据源会根据信号类型预定一些字节,这些已被预定的字节就称为通道。一个通道包含一个字节的数据。


信号

通道/字节

单声道

2

立体声

4

环绕立体声

12

通过这种预定通道的方式,多个数据源的同步数据就可以同时传递了。


图片、文本和功能作为异步数据的传递


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这些数据(导航系统的地图显示、导航计算、互联网、E-Mail)是按异步数据传递的。


异步数据源是以不规则的时间间隔来发送这些数据的。为此每个数据源将其异步数据存储到缓冲寄存器内。然后数据源开始等待,直至接收到带有接收器地址的信息组。


数据源将数据记录到该信息组数据区的空闲字节内。记录是以每四个字节为一个数据包的形式进行的。接收器读取数据区中的数据包并处理这些信息。异步数据停留在数据区,直至信息组又到达数据源。数据源从从数据区提取数据,在合适的时候用新数据取代这些数据。



诊断


诊断管理器

除系统管理器外,MOST总线还有一个诊断管理器。该管理器执行环形中断诊断,并会将MOST总线上的控制单元诊断数据传给诊断控制单元。在Audi A8“03车上,数据总线诊断接口J533就是执行自诊断功能的。


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系统故障

如果数据传递在MOST总线上的某一位置处中断,由于总线是环形结构,因此就称之为环形中断。


发生环形中断的原因:

  • 光导纤维断路

  • 发射器或接收器控制单元的供电有故障

  • 发射器或接收器控制单元损坏


环形中断诊断


环形中断诊断导线


如果MOST总线上出现环形中断,那么就无法进行数据传递了,因此就使用诊断线来进行环形中断诊断。诊断线通过中央导线连接器与MOST总线上的各个控制单元相联。要想确定环形中断的具体位置,就必须进行环形中断诊断。环形中断诊断是诊断管理器执行元件诊断内容的一部分。


环形中断的影响:

  • 音频和视频播放终止

  • 通过多媒体操纵单元无法控制和调整

  • 诊断管理器的故障存储器中存有故障“光纤数据总线断路”


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环形中断诊断开始后,诊断管理器通过诊断线向各控制单元发送一个脉冲。这个脉冲使得所有控制单元用光导发射器(FOT)内的发射单元发出光信号。


在此过程中,所有控制单元检查:

  • 自身的供电及其内部的电控功能

  • 从环形总线上的前一个控制单元接收光信号


MOST总线上的控制单元在一定时间内会应答,这个时间的长短由控制单元软件来确定。环形中断诊断开始后到控制单元作出应答有一段时间间隔,诊断管理器根据这段时间的长短就可判断出哪一个控制单元已经作出了应答。


应答的内容


环形中断诊断开始后,MOST总线上的控制单元发送以下两种信息:

  • 控制单元电气方面正常--也就是说,本控制单元的电控功能正常,如供电情况。

  • 控制单元光学方面正常--也就是说,本控制单元的光电二极管接收到环形总线上位于其前面的控制单元发出的光信号。


诊断管理器通过这些信息就可识别:

  • 系统是否有电气故障(供电故障)

  • 哪两个控制单元之间的光导数据传递中断了


信号衰减增大的环形中断诊断


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环形中断诊断只能用于判定数据传递是否中断。诊断管理器的执行元件诊断还有一项功能,就是通过降低光功率来进行环形中断诊断,用于识别增大的信号衰减。通过降低光功率来进行环形中断诊断,其过程与上述是相同的。


但有一点是不同的:即控制单元接通光导发射器(FOT)内的发光二极管时有3dB的衰减,也就是说光功率降低了一半。如果光导纤维(LWL)信号衰减增大,那么到达接收器的光信号就会非常弱,接收器会报告“光学故障”于是诊断管理器就可识别出故障点,并且在用检测仪查寻故障时会给出相应的帮助信息。

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