Транспортная шина — это специализированная внутренняя коммуникационная сеть , которая соединяет компоненты внутри транспортного средства (например, автомобиля, автобуса, поезда, промышленного или сельскохозяйственного транспортного средства, судна или самолета). В электронике шина — это просто устройство, которое соединяет несколько электрических или электронных устройств вместе. Специальные требования к управлению транспортным средством, такие как обеспечение доставки сообщений, отсутствие конфликтов сообщений, минимальное время доставки, низкая стоимость и устойчивость к электромагнитным помехам, а также избыточная маршрутизация и другие характеристики требуют использования менее распространенных сетевых протоколов. Протоколы включают Controller Area Network (CAN), Local Interconnect Network (LIN) и другие. Обычные компьютерные сетевые технологии (такие как Ethernet и TCP/IP ) используются редко, за исключением самолетов, где используются реализации ARINC 664 , такие как Avionics Full-Duplex Switched Ethernet . Самолеты, которые используют Avionics Full-Duplex Switched Ethernet (AFDX), включают Boeing 787 , Airbus A400M и Airbus A380 . Поезда обычно используют Ethernet Consist Network (ECN). Все автомобили, проданные в Соединенных Штатах с 1996 года, должны иметь разъем бортовой диагностики для доступа к электронным контроллерам автомобиля.
Основными движущими силами развития сетевых технологий в транспортных средствах стали достижения электронной промышленности в целом и введенные правительством правила, особенно в Соединенных Штатах, с целью сделать автомобили экологически чистыми.
С введением жестких норм выбросов для автомобилей стало невозможным достичь необходимой степени контроля без помощи бортовых вычислительных устройств. Бортовые электронные устройства также внесли значительный вклад в производительность автомобиля, комфорт пассажиров, простоту производства и экономическую эффективность.
Когда-то автомобильное радио было, вероятно, единственным электронным устройством в автомобиле, но теперь почти каждый компонент транспортного средства имеет какую-либо электронную функцию. Типичные электронные модули на современных транспортных средствах включают блок управления двигателем (ECU), блок управления трансмиссией (TCU), антиблокировочную тормозную систему (ABS) и модули управления кузовом (BCM).
Электронный модуль управления обычно получает входные данные от датчиков (скорости, температуры, давления и т. д.), которые он использует в своих вычислениях. Различные исполнительные механизмы используются для выполнения действий, определяемых модулем (включение вентилятора охлаждения, переключение передач и т. д.). Модули должны обмениваться данными между собой во время нормальной работы транспортного средства. Например, двигатель должен сообщать трансмиссии, какова скорость двигателя, а трансмиссия должна сообщать другим модулям, когда происходит переключение передач. Эта потребность в быстром и надежном обмене данными привела к развитию сети транспортного средства как средства обмена данными.
Автомобильная промышленность быстро осознала сложность проводки каждого модуля к каждому другому модулю. Такая конструкция проводки была бы не только сложной, ее пришлось бы менять в зависимости от того, какие модули были включены в конкретный автомобиль. Например, автомобиль без модуля антиблокировочной системы тормозов должен был бы быть подключен иначе, чем тот, который включал антиблокировочную систему тормозов.
Ответом отрасли на эту проблему стало создание центральной сети в транспортном средстве. Модули могли быть «подключены» к сети и могли бы взаимодействовать с любым другим модулем, установленным в сети. Такая конструкция была проще в производстве, проще в обслуживании и обеспечивала гибкость для добавления и удаления опций без влияния на всю архитектуру проводки транспортного средства. Каждый модуль, узел в сети транспортного средства, управляет определенными компонентами, связанными с его функцией, и взаимодействует с другими модулями по мере необходимости, используя стандартный протокол , через сеть транспортного средства.
Сети не были новинкой, но их применение к транспортному средству было новым. Сети для транспортных средств требовали:
Хотя транспортная сеть предъявляла скромные требования к пропускной способности данных , потребность в большем количестве бортовых вычислений продолжает вносить изменения в эти сети для обеспечения более высокоскоростной связи между модулями. Сеть области управления включает приемник и передатчик для передачи данных от хоста к контроллеру и взаимосвязь между компьютерами
Существует несколько типов сетей и протоколов, используемых в транспортных средствах различными производителями. Многие компании поощряют стандартный протокол связи, но ни один из них не был принят.
К распространенным протоколам транспортных шин относятся:
Некоторые примеры использования физических сред передачи данных в транспортных сетях:
Кроме того, многие крупные автопроизводители используют собственные стандарты шин транспортных средств или накладывают собственные сообщения на открытые протоколы, такие как CAN.
Автомобили коммерческого класса имеют разъемы Type-I или Type-II, которые поддерживают связь на основе CAN в соответствии с протоколом SAE J1939.[3]