Co to jest system transmisji danych?
Komunikacja poprzez magistralę CAN
Magistrala Controller Area Network (CAN) to magistrala protokołu komunikacji szeregowej przeznaczona do zastosowań-czasu rzeczywistego. Może przesyłać sygnały za pomocą skrętki komputerowej, kabla koncentrycznego lub światłowodu. Dzięki wysokiej wydajności, wysokiej niezawodności i doskonałej charakterystyce-czasu rzeczywistego sieć CAN stała się jedną z najczęściej stosowanych magistrali obiektowych na świecie.
Obecnie komunikacja CAN jest głównym sposobem komunikacji w systemach zarządzania akumulatorami (BMS). Jest zdecydowanie zalecany i szeroko wdrażany zarówno w krajowych, jak i międzynarodowych standardowych systemach zarządzania akumulatorami pojazdów elektrycznych, a także w odpowiednich standardach transmisji danych BMS zarówno w Chinach, jak i za granicą. Inne protokoły magistrali, takie jak RS232 i RS485, są również używane w niektórych komunikacji wewnętrznej systemów zarządzania akumulatorami.
Komunikacja FlexRay
Wraz z rozwojem technologii elektroniki samochodowej tradycyjne rozwiązania CAN nie są już optymalnym wyborem w przypadku wyzwań związanych z komunikacją w pojazdach. We wrześniu 2000 roku firmy BMW i DaimlerChrysler we współpracy z firmami Philips i Motorola utworzyły konsorcjum FlexRay w celu opracowania nowego protokołu komunikacyjnego i promowania go jako standardowego protokołu dla zaawansowanych układów napędowych, podwozi i systemów X-by-przewodowych.
FlexRay oferuje wiele zaawansowanych funkcji, których nie posiadają tradycyjne-protokoły komunikacyjne w pojazdach (takie jak CAN), w tym:
(1) Wysoka szybkość transmisjiKażdy kanał FlexRay zapewnia przepustowość 10 Mbit/s. FlexRay może działać jako system jedno-kanałowy (podobnie jak sieci CAN lub LIN) lub jako system dwu-kanałowy, osiągając maksymalną szybkość transmisji 20 Mbit/s – 20 razy wyższą niż maksymalna prędkość robocza obecnych sieci CAN.
(2) Zsynchronizowana podstawa czasuMetoda dostępu stosowana w FlexRay opiera się na zsynchronizowanej globalnej podstawie czasu. Ta podstawa czasu jest automatycznie ustalana i synchronizowana przez protokół oraz udostępniana warstwie aplikacji. Dokładność podstawy czasu mieści się w zakresie od 0,5 μs do 10 μs (zwykle 1–2 μs).
(3) Komunikacja deterministycznaKomunikacja w FlexRay odbywa się w stale powtarzających się cyklach komunikacyjnych, w których konkretnym komunikatom przypisane są stałe pozycje (szczeliny) w cyklu. Dzięki temu odbiorca wie z góry dokładnie, kiedy wiadomość dotrze. Czasowe odchylenie czasów nadejścia wiadomości jest niezwykle małe i gwarantowane.
(4) Wysoka tolerancja na błędyDuże możliwości wykrywania błędów i odporność na błędy-to kluczowe kwestie projektowe w FlexRay.
- Magistrala FlexRay wykorzystuje cykliczną kontrolę redundancji (CRC) w celu wykrywania błędów komunikacji.
- Dzięki komunikacji-dwukanałowej FlexRay zapewnia redundancję.
- Dzięki zastosowaniu topologii gwiazdy (lub kombinacji topologii) FlexRay może w pełni sprostać wymaganiom-tolerancji błędów, w tym łagodzeniu pojedynczego-punktu--awarii.
(5) ElastycznośćElastyczność była głównym celem podczas opracowywania protokołu FlexRay i znalazła odzwierciedlenie w następujących aspektach: ① Obsługuje wiele topologii sieci (magistrala, gwiazda, hybryda itp.); ② Konfigurowalna długość komunikatu: długość ładunku danych można dostosować do specyficznych wymagań aplikacji sterującej; ③ W przypadku topologii dwu-kanałowej oba kanały można wykorzystać do zwiększenia przepustowości lub do przesyłania nadmiarowych wiadomości; ④ Czas trwania segmentów statycznych i dynamicznych w cyklu komunikacyjnym można dostosować do konkretnych potrzeb aplikacji.
Ethernet przemysłowy
Ethernet przemysłowy jest siecią w pełni otwartą, w pełni cyfrową. Urządzenia różnych producentów mogą z łatwością uzyskać wzajemne połączenie, przestrzegając standardowych protokołów sieciowych. Oferuje wysokie szybkości komunikacji: powszechnie przyjęto Fast Ethernet o prędkościach 10 Mbit/s i 100 Mbit/s, technologia Gigabit Ethernet dojrzała, a Ethernet 10 Gbit/s jest przedmiotem aktywnych badań i rozwoju. Szybkości te są znacznie wyższe niż w przypadku obecnych magistral polowych.
Jednak Ethernet przemysłowy nadal stoi przed kilkoma wyzwaniami, do których należą przede wszystkim:
- Wydajność w czasie rzeczywistym-
- Możliwość dostosowania i niezawodność w trudnych warunkach przemysłowych
- Dostępność protokołów-warstwy aplikacji odpowiednich do sterowania automatyką przemysłową
Wraz z ciągłym rozwojem technologii Ethernetu przemysłowego powyższe problemy są stopniowo rozwiązywane.
