Пределы обычной системы кабелей

За прошедшую четверть века сложность кабельной сети автомобиля постоянно возрастала, особенно впечатляющим этот рост стал в последние годы. На сегодня размер и вес кабельной сети является главной проблемой. Число отдельных проводов, используемых на автомобилях высшего класса, достигает порядка полутора тысяч! Жгут от двери водителя, необходимый для управления всеми её функциями, может насчитывать до пятидесяти проводов; системы одной только приборной панели могут использовать более ста проводов и множество разъемных соединений. Ясно, что это становится проблемой, так как кроме очевидных вопросов с размером и весом, рост числа соединений и проводов увеличивает вероятность возникновения сбоев. По некоторым оценкам, сложность системы кабельной сети автотранспортного средства удваивается каждые 10 лет.

Число систем, управляемых электроникой, непрерывно растет. Ряд таких систем уже нашли широкое распространение, а у других постепенно расширяется область применения. Некоторые из этих систем перечислены ниже:

• управление двигателем
• система антиблокировки тормозов
• управление сцеплением
• управление фазами газораспределения
• управление трансмиссией
• активная подвеска
• связь и коммуникации
• мультимедиа

Все вышеупомянутые системы работают вполне самостоятельно, кроме того, они связаны друг с другом. Многие из датчиков, подключенных к электронному блоку управления, являются общими для нескольких систем. Одно из решений этой задачи состоит в том, чтобы использовать для управления всеми системами один компьютер. Однако при мелкосерийном производстве это было бы очень дорогим решением. Второе решение состоит в том, чтобы использовать общую шину данных. Такое решение позволило бы вести обмен между модулями и сделать информацию от различных датчиков автомобиля доступной всем системам. Дальнейшее развитие этой идеи — передача системных данных по одному проводу — сократило бы сеть только до трех проводов:

• провода питания
• общего провода
• сигнального провода

Идея использовать только одну линию для многих сигналов не нова и применяется и телекоммуникации много лет. Для совмещения (мультиплексирования) различных сигналов используется два метода: частотное разделение и временное уплотнение. Частотное разделение аналогично способу, используемому в радиовещании, но для цифровых сигналов удобнее использовать разделение по времени.

Рис. Мультиплексная система кабельных соединений

Главная кольцевая сеть, или мультиплексная система кабельных соединений, представлена на рисунке. Видно, что шина данных и кабели электропитания должны «посетить» все области электрической системы автомобиля. Чтобы проиллюстрировать работу этой системы, рассмотрим ряд событий, сопровождающих процесс включения и выключения габаритных огней. Сначала в ответ на действие водителя, нажимающего выключатель фар, на шину данных помешается уникальный кодовый сигнал. Этот сигнал опознается только специальными приемниками, входящими в состав каждого модуля освещения, и они, в свою очередь, подала напряжения питания на лампы в фарах. Подобные события происходят и при выключении огней, за исключением того, что код, помещаемый на шину данных, будет другим и будет опознан только соответствующими приемниками как код выключения.