Sistemas Automotivos Embarcados

Transcrição

1 1 - Introdução (enfoque) LIN 4 - MOST 5 - FlexRay

2 Enfoque Comunicação entre dispositivos conectados ao automóvel; Grande variedade de dispositivos; Pouca informação disponível sobre a área; Em geral os poucos Sistemas Operacionais são proprietários (como o Sync da Microsoft ); É comum adaptar Sistemas Operacionais já desenvolvidos quando existe a capacidade de processamento (por exemplo: Inferno e Linux).

3 O que é Sistemas Automotivos Padrão de barramento projetado para microcontroladores e dispositivos se comunicarem uns com os outros Motivação Custo (fiação, tempo na linha de montagem) Compartilhamento dos dispositivos Flexibilização do projeto (readaptação do software de controle) Características Flexibilidade da topologia, baixa latência, detecção/correção de erros.

4 Física: Permite comunicação simples e confiável, na maioria dos casos com controle de erros básico: * Move bits através de um meio de transmissão. * Define as características elétricas e mecânicas do meio, taxa de transferência dos bits, tensões etc. * Controle de acesso ao meio. * Confirmação e retransmissão de quadros. * Controle da quantidade e velocidade de transmissão de informações na rede. Enlace: Detecta e, opcionalmente, corrige erros que possam acontecer no nível físico. É responsável pela transmissão e recepção de quadros e pelo controle de fluxo. Também estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas diretamente conectados.

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6 Aplicação

7 As mensagens

8 Detecção e Sinalização de erros Nível de mensagem Cyclic Redundancy Check (CRC): bits de checagem no fim da transmissão. Frame check: checa o tamanho e formato do frame. ACK errors: caso o transmissor não receba o acknowledgement A nível de bit Monitoração: monitora nível do sinal do barramento Bit stuffing: a cada cinco bits idênticos, é transmitido um bit oposto.

9 Detecção e Sinalização de erros 1- A transmissão corrente é abortada enviando um "error flag" -previne outras estações de aceitar a mensagem e assim assegura a consistência dos dados pela rede. 2-Transmissor retoma transmissão -Nova competição pela alocação do barramento. Como regra, a retransmissão começará dentro de 23 períodos de bits após a detecção de erro. Em casos especiais, o tempo de recuperação do sistema é de 31 períodos de bit. (31 microsegundos, quando a taxa de transmissão é de 1Mbps. É necessário que um airbag se encha em 25 milésimos de segundo). Existe um mecanismo para distinguir erros esporádicos de erros permanentes. A estação defeituosa pode até se desligar para evitar que mensagens erroneamente reconhecidas como 'incorretas' sejam abortadas.

10 Detecção e Sinalização de erros Exemplo: taxa de transmissão: 1Mbps utilização do barramento: 50% tempo de operação: 4000h tamanho médio das mensagens: 80bits (4000h*60min*60seg)*1Mbps*50%=9*10^10 mensagens. Número estatístico da taxa de erros não-detectados de transmissão durante o tempo de vida é na ordem de menos de 10^-2. Com um tempo de operação de 8h/dia, em 365 dias por ano, e uma taxa de erro de 0,7s, um erro não-detectado ocorreria a cada 100 anos.

11 LIN-Bus (Local Interconnect Network) Sistema de barramento de rede utilizada como alternativa barata ao, uma vez que é menor, mais lenta e economiza mais energia se comparada ao. Rede serial com um mestre e até 16 escravos, sem controle de colisão. Existe uma API a qual padroniza a criação de softwares (e acelera os testes). Esta API chama funções as quais a base é feita na linguagem C. Tempos pré-definidos para enviar mensagens, as quais são divididas em cabeçalho e resposta. O cabeçalho é sempre enviado por um mestre e a resposta é enviada por apenas um escravo. Normalmente o mestre é sempre um microcontrolador mais poderoso do que os escravos.

12 MOST (Media Oriented Systems Transport) Padrão de barramento veicular que tem a meta de interconectar dispositivos de multimídia em carros e outros veículos. Utiliza-se de fibras óticas para aumentar e muito a capacidade de transmissão se comparada com tecnologias até então utilizadas em carros. MOST especifica os sete modelos do padrão OSI. São suportados até 64 dispositivos com possibilidade de não precisar configurar o sistema ao conectar um novo dispositivo (plug and play).

13 FlexRay Desenvolvida em cima do sistema e MOST, tentando conciliar preço e performance. Possui: redundância e tolerância a faltas; gatilhos ativados a partir do tempo e de eventos; alta taxa de dados, até 10Mbps. Participantes: BMW (BMW X5 já usa FlexRay ) Volkswagen Daimler AG General Motors Robert Bosch GmbH NXP Semiconductors Freescale, formerly part of Motorola

14 FlexRay - Detalhes A alocação do barramento é feita por somente um componente e é possível saber deterministicamente quem acessará o barramento em um determinado momento Fonte:

15 Estrutura de uma ECU (Electronic Control Units): Host Processor cuida da inserção e processamento de dados; FlexRay Communication Controller (CC) gerencia o uso do barramento; Bus Guardian (BG) monitora o acesso do barramento. FlexRay - Detalhes Fonte:

16 FlexRay - Detalhes Existe uma sincronização de relógios que garante que a diferença máxima entre os clocks de cada processador é de 0,3%. Em um buffer com 5 amostras do ultimo bit é escolhido o bit que mais se repete. Fonte: