MOST是一种专门为在车辆中使用而开发的适用于多媒体应用的通信技术。在不断发展的过程中,车辆中的多媒体组件数量大大增加,显著扩大了车辆的功能范围。通过组件的新型逻辑联网,系统复杂性显著增长。因为通过已经安装的总线系统不能再胜任系统复杂性的这种新高度,因此采用新型总线工艺开发了MOST总线系统。 MOST是 Media Oriented Systems Transport的缩写,表示多媒体传输系统,它是一个使用光缆的环形结构光学总线系统。MOST不仅表示一个传统意义上的网络,而且表示种用于多媒体和网络控制的集成技术。 MOST系统将符合地址的信息传送到某一接收器上,这点与CAN总线系统是不同的。 在奥迪车系中,MOST技术用于 Infotainment(信息娱乐)系统的数据传递Infotainment系统能提供很多信息及娱乐多媒体服务。采用MOST技术的信息娱乐系统如图1-65所示。
视频和音频所要求的数据传输速度达MBit/s级别,MOST总线的传输速度可达21. 2MBit/s(一)网络结构以前的视频和音频信号都只能作为模拟信号传送,这就使得线束的用量很大。CAN总线系统的最大传输速度为1MBit/s,因此CAN总线只能用来传递控制信号。CAN总线的信息娱乐系统的信号传递如图1-66所示。
而MOST系统通过光波进行数据传递,有导线少且重量轻的优点,传输速度也快得多在MOST总线中,相关部件之间的数据交换是以数字方式来进行的。
与无线电波相比,光波的波长更短,因此它不会产生电磁干扰,同时对电磁干扰也不敏感。这些特点就决定了其传输速度很高且抗干扰性也很强。信息娱乐系统中的MOST总线如图1-67所示。
MOST采用环形网络,如图1-68所示。
每个终端设备(节点、控制模块)在一个具有环形结构的网络中通过一个电缆环相互连接。信息在环形网络中循环传输并由每个节点(控制模块)进行读取和转发。
当一个节点要发送数据时,该节点改变发射就绪信息,并把它改成“占用”信息,被作为接收器定址的节点复制数据,并在回路中继续发送。如果数据重新到达发射器,发射器就把数据从环上删除并重新生成发射就绪信息。
宝马E60的MOST网络如图1-69所示。
宝马E65的MOST网络如图1-70所示。
(二)通信原理各个控制模块之间的连接通过数据只沿一个方向传输的环形总线实现。这就意味着,控制模块始终具有用于两根光缆的接头,一个用于发射器,一个用于接收器。MOST上的光缆插头如图1-71所示。
在MOST控制模块中可进行纯粹的光纤连接。发射和接收二极管由位于控制模块中的光纤定位器进行定位,这种定位方式可以使电线束插头中的光纤面向后移动,所以灵敏端面的附加保护成为多余。
2芯光缆模块能够与所有系列的插头匹配。零件族和触点已在MOST合作范围内形成标准。线脚1始终用于输入的光缆,线脚2则用于转发的光缆。
(三)MOST控制模块MOST控制模块的结构如图1-72所示。
1.光导纤维光导插头光导纤维光导插头组成一个开关装置。光信号通过该开关装置进入MOST控制单元,或MOST控制单元产生的光信号通过该开关装置传往下一个总线用户。
2.电气插头电气插头用于供电、环断裂自诊断以及输入/输出信号。
3.内部供电装置电气插头向内部供电装置供电,内部供电装置再将电源分送到各个部件。这样就可单独关闭控制单元内某一个部件,从而降低静态电流。
4.收发单元光导发射器(FOT)该装置由一个光电二极管和一个发光二极管构成。到达的光信号由光电二极管转换成电压信号后传至MOST收发机。发光二极管的作用是把MOST收发机的电压信号再转换成光信号。收发单元光导发射器如图1-73所示。
光导发射器产生的光波波长为650nm,是可见红光。数据经光波调制后传送。调制后的光经由光导纤维传到下一个MOST控制单元。可见光的波长如图1-74所示。
5.MOST收发机MOST收发机由发射机和接收机两个部件组成。发射机将要发送的信息作为电压信号传至光导发射器。接收机接收来自光导发射器的电压信号,并将所需的数据传至控制单元内的标准微控制器(CPU)。
其他控制单元不需要的信息由收发机来传送,而不是将数据传到CPU上,这些信息原封不动地发至下一个MOST控制单元。
6.标准微控制器(CPU)标准微控制器(CPU)是MOST控制单元的核心元件,它的内部有一个微处理器,用于执行MOST控制单元的所有基本功能。
7.专用部件这些部件用于控制某些专用功能,如CD播放机和收音机调谐器。
(四)光电二极管1.结构光电二极管结构如图1-75所示。
光电二极管内有一个P/N结,光可以照射到这个P/N结上。P型层很厚,绝缘层只能刚刚够得到N型层。在P型层上有一个触点(正极)。N型层与金属片(负极)接触。
2.光电效应光电二极管的作用是将光波转换成电压信号。如果光或红外线照到P/N结上,就会产生自由电子和空穴,从而形成一个穿越P/N结的电流。也就是说,作用到光电二极管上的光越强,流过光电二极管的电流就越大,这个过程称为光电效应,如图1-76所示。
光电二极管反向与一个电阻串联。由于照射光强度增大,流过光电二极管的电流增大,则电阻上的压降也就增大,于是光信号就被转换成电压信号。
(五)光导纤维光导纤维(LWL)的任务是将在某一个MOST控制单元发射器内产生的光波传送到另MOST控制单元的接收器。光导纤维如图1-77所示。
1.光导纤维的特性在开发光导纤维时需考虑的因素有,光波是直线传播的,且不可弯曲,但光波在光导纤维内必须以弯曲的形式传播;发射器与接收器之间的距离可以达到数米远(衰减);机械应力作用(如振动、安装等)不应损坏光导纤维;在车内温度剧烈变化时应能保证光导纤维的功能。
因此为了传送光信号,光导纤维应该具有的特性是,光波在光导纤维中传送时的衰减应很小;光波应能通过弯曲的光导纤维来传送;光导纤维应是柔性的;在-40~85℃的温度范围内,光导纤维应能保证其功能。
2.光导纤维的结构光导纤维的结构如图1-78所示。
光导纤维由四层构成。纤芯是光导纤维的核心部分,它是用有机玻璃制成的,是光导线。纤芯内的光根据全反射原理几乎无损失地传导。透光的反射涂层是由氟聚合物制成,它包在纤芯周围,对全反射起关键作用。黑色包层是由尼龙制成的,它用来防止外部光照射。
彩色包层起到识别、保护及隔温作用。
3.光波在光导纤维中的传送原理对于直的光导纤维,它将一部分光波沿直线传送。绝大部分光波是按全反射原理在纤芯表面以“之”字形曲线传送。对于弯的光波导线,光波通过全反射在纤芯的涂层界面上反射,从而可以弯曲传送。
光波的全反射原理如图1-79所示。
当一束光以小角度照射到折射率高的材料与折射率低的材料之间的界面时,光束会被完全反射,这就叫作全反射。光导纤维中的纤芯是折射率高的材料,涂层是折射率低的材料,所以全反射发生在纤芯的内部。
这个效应取决于从内部照射到界面的光波角度,如果该角度过陡,那么光波就会离开纤芯,从而造成较大损失。当光导纤维弯曲或弯折过度时就会出现这种情况。
因此,光导纤维的曲率半径不可小于25mm,否则全反射被损坏。光导纤维的曲率半径如图1-80所示。
(六)光导纤维插头为了能将光导纤维连接到控制单元上,需要使用一种专用插头。插塞连接器上有一个信号方向箭头,它表示输入方向(通向接收器)。插头壳体就是与控制单元的连接处。光导纤维插头的结构如图1-81所示。
为了能使传输过程中的损失尽量小,光导纤维的端面应光滑、垂直、洁净。光导纤维切削面上的污垢和刮痕会加大传送损失(衰减)。因此,需要使用一种专用的切削工具。光导纤维的端面如图1-82所示。
光通过纤芯的端面传送至控制单元的发射器/接收器。在生产光导纤维的过程中,为了光异纤维固定在插头壳体内,使用了激光焊接的塑料端套或黄铜端套。
