Отказ от ответственности
Все нижеследующее выражает личное мнение автора, возможно, мне неизвестны какие-либо существенные факты либо знаковые плюсы и минусы какого-то стандарта либо я недооцениваю их потенциал.
LIN
Интерфейс LIN (aka ISO17987) — пожалуй самый длинный (если сравнивать по длине линий, а не по весу меди в проводах) пучок в современном авто. Как говорится — модно, доступно, молодёжно. Принцип необходимой достаточности и минимальной цены решения применяемый для некритичных к надёжности и/или безопасности компонент: климатическая установка, кнопки мультируля, стеклоподьемники, замки дверей. Протокол по физике очень похож (берет своё начало) от K-line протокола диагностики, стандартизованного как ISO9141. Во многих микроконтроллерах реализуется на основе аппаратного UART (в том же STM8 имеюттся аппаратные дополнения к UART для поддержки различных реализаций LIN)
Характеристики:
- 2002г — дата первой публикации (первые черновики датируются 1999г)
- однопроводная шина с PullUp
- длина шины до 40 метров
- коммуникация по принципу ведущий — ведомые (до 16-ти ведомых)
- скорость до 20 кбит/с
- длина пакета 2, 4 или 8 байт
- поддержка широковещательного режима
- контроль целостности данных с помощью CRC8
- возможность определения сбойного абонента
CAN
Интерфейс CAN (aka ISO11898) — пожалуй, самый известный интерфейс современного автомобиля, во многом благодаря использования как стандарт де-факто для интерфейса диагностики инжекторного двигателя — аля OBD2. Однако, благодаря своим уникальным качествам, нашёл применение в таких ответственных отраслях как промэлектроника, авиация, космонавтика, ЖД и морской транспорт.
Характеристики:
- 1986г — дата первой публикации
- неэкранированная дифференциальная пара
- длина шины до 40 метров
- одноранговая сеть с равноправными абонентами (арбитраж по ID абонента)
- скорость до 1 Мбит/с
- длина пакета от 0 до 8 байт
- поддержка широковещательного режима
- контроль целостности данных с помощью CRC15
- возможность автовыключения сбойного узла
FlexRay
Интерфейс FlexRay (aka ISO17458) — пожалуй, можно назвать антиподом LIN в плане стоимости реализации и бесполезности. Поскольку часть обмена по шине осуществляется в режиме TDMA, предьявляются особые требования к точности тактового генератора узлов сети. Сам протокол излишне сложен и надуман (с точки зрения реализации собственного аппаратного контроллера, работающего с FlexRay; однозначно сложнее реализации Ethernet+CAN вместе взятых). На данный момент FlexRay используется на ограниченном количестве моделей автомобилей европейских премиум-брендов (это за >10 лет существования), а дальнейшей экспансией не пахнет. Вероятно, совсем скоро FlexRay загнётся ввиду его замены такими технологиями как CAN FD (сравнимая скорость) и TT-CAN (TDMA работа с шиной).
Характеристики:
- 2006г — дата первой публикации (первые черновики датируются 2000г)
- дублированная неэкранированная дифференциальная пара
- длина шины до ?? метров
- топология — звезда, шина или гибридная
- скорость до 10 Мбит/с
- длина пакета до 254 байт
- совмещенная работа в двух режимах: событийном и TDMA-доступа к шине
- контроль целостности данных с помощью CRC11 (заголовок) и CRC24 (данные)
MOST
Интерфейс MOST (не стандартизован ISO) — пожалуй, лишь условно можно назвать автомобильным, поскольку основное назначение — изохронная передача мультимедиаданных (аудио/видео). Не особо понятно почему тот же SPDIF по оптике или коаксиалу не использовать — очередная попытка авто-индустрии придумать «свой» стандарт?
Характеристики:
- 1998г — дата первой публикации
- оптоволокно, коаксиальный кабель или неэкранированная витая пара
- топология шины — кольцо
- скорость до 150 Мбит/с
- длина пакета до 3072 бит
- до 64-х абонентов на шине
Ethernet AVB
Протокол Ethernet AVB (Audio Video Bridging) — назначение, аналогичное MOST. Протокол описывается целой когортой стандартов IEEE:
- IEEE 802.1BA: Audio Video Bridging (AVB) Systems
- IEEE 802.1AS: Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications (gPTP)
- IEEE 802.1Qat: Stream Reservation Protocol (SRP)
- IEEE 802.1Qav: Forwarding and Queuing for Time-Sensitive Streams (FQTSS)
Возможно, за счёт многолетних наработок по Ethernet и удешевлению элементной базы, стандарт «взлетит». Предполагаемое использование: передача звука из головного устройства в цифровой усилитель, трансляция картинки на IVI и пассажирские мониторы, подключение обзорных и парк-камер.
Характеристики:
- 2013г — дата первой публикации (по факту работы были начаты в 2004г)
- витая пара, аналогичная для Ethernet 100/1000
- длина шины, аналогичная для Ethernet 100/1000
- скорость шины, аналогичная для Ethernet 100/1000
- поддержка широковещательного режима, аналогичная Ethernet
- контроль целостности данных, аналогичный Ethernet
SENT
Интерфейс SENT (Single Edge Nibble Transmission, aka SAE J2716) — разработанный для автопрома и быстро ставший популярным интерфейс для датчиков. По аналогии с аналоговыми датчиками, используется три провода: земля, питание 5В и данные с датчика.
Характеристики:
- 2007г — дата первой публикации
- однопроводная шина
- длина шины до ? метров
- коммуникация точка-точка
- длина тика от 90 до 3 мкс
- длина пакета 24 бита
- контроль целостности данных с помощью CRC4
PSI5
Интерфейс PSI5 (Peripheral Sensor Interface) — второй разработанный специально для нужд автопрома интерфейс для коммуникации с датчиками. Это токовый интерфейс, данные в котором передаются модуляцией по питающей линии. Для кодирования бит используется манчестер-кодирование. Выглядит замечательно: прощайте аналоговые трёхпроводные датчики, чувствительные к наводкам!
Характеристики:
- 2008г — дата первой публикации (первое упоминание в 2005)
- медная витая пара
- длина шины до ? метров
- поддержка синхронного и асинхронного обмена и двунаправленного обмена
- топология точка-точка
- скорость 125/189 кбит/с
- длина пакета от 8 до 24 бит
- контроль целостности данных с помощью бита чётности или CRC3
Кстати, в последних редакциях стандарт предлагает поддержку датчиков системы эйрбэгов.
Вместо послесловия
Запасаюсь попкорном и жду исходов битвы интерфейсов/появления новых кандидатов за место под солнцем. Как показал опыт FlexRay, недостаточно поддержать интерфейс вендорами в кремнии или консорциумами типа ISO/SAE — он, как фрукт, должен вызреть.