第四章 车上媒体网络.ppt

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第四章车上媒体网络MOST,MOST（MediaOrientedSystemsTransport）是媒体信息传送网络的一个标准。

MOST网络技术以网络带宽为划分标准，分为三代网络。

第一代网络最高数据速率为25Mbit/s，称为MOST25网络；第二代网络最高数据速率为50Mbit/s，称为MOST50网络；第三代网络最高数据速率为150Mbit/s，称为MOST150网络，它在支持同步视频传输的基础上，还提供了以太网数据通道用于发送基于IP的数据包。

2,MOST系统具有以下基本特征：

保证低成本的条件下，第一代网络即可达到24.8Mbps的数据传输速度；无论是否有主控计算机都可以工作；使用POF（PlasticOpticalFiber）优化信息传送质量；支持声音和压缩图像的实时处理；支持数据的同步和异步传输；,3,MOST系统具有以下基本特征：

发送/接收器嵌有虚拟网络管理系统；支持多种网络连接方式；提供了MOST设备标准；方便简洁的应用系统界面。

4,第一节MOST基本结构,一、MOST的一些概念数据通道（Channel）通道带宽（Bandwidth）MOST设备（Device）MOST功能（Function）和功能块（FunctionBlock）从功能块（Slave）、控制功能块（Controller）和人机接口功能块（Human-MachineInterface,HMI）,5,第一节MOST基本结构,属性（Property）方法（method）事件（Event）功能间的接口（Interface）,6,为连接到MOST网络上，一个MOST节点的硬件应具有以下功能：

第一节MOST基本结构,二、MOST节点结构MOST标准的节点结构模型如图4-1。

MOST网络可以连接基于不同内部结构和内部实现技术的节点。

它的拓扑结构可以是环型网或星形网或菊花链。

MOST网络上的设备分享不同的同步和异步数据传输通道，不同类型的数据具有不同的访问机制。

7,第一节MOST基本结构,8,第一节MOST基本结构,一个MOST网络系统由以下三个方面决定：

MOST连接机制MOST系统服务MOST设备MOST网络启动时，为每一个网上设备分配一个地址；数据传输时，通过同步位流实现各节点的同步。

9,第一节MOST基本结构,三、MOST设备连接到MOST上的任何应用层部分都是MOST设备。

MOST网络中，在网络管理系统的控制下，这些设备可以协同工作，它们之间可以同时传送数据流、控制信息和数据报文。

10,第一节MOST基本结构,MOST设备应当在以下方面适应相同的标准：

物理接口通讯机制网络管理，包括复位状态和响应、配置方式、频道分配以及故障检测与信令。

如图4-2，逻辑上，一个MOST设备包括节点应用功能块（NetBlock）、网络服务接口（NetServices）、发送/接收器以及物理层接口。

11,12,典型MOST设备的硬件结构如图4-3。

其中，RX表示输入信号，TX表示发送信号，Ctrl表示控制信号。

13,第一节MOST基本结构,MOST设备传送的数据类型包括：

控制数据、实时数据（声音、图像等）和突发数据（Bulkdata/Burstdata）。

传输控制和管理信息的控制数据与其它两类数据并行传送。

突发数据以异步数据报方式传送。

为保证声音和图像等实时信号的质量，实时数据需要足够的数据带宽；实时数据被送往网上所有节点。

14,第一节MOST基本结构,为连接到MOST网络上，一个MOST节点的硬件应具有以下功能：

时钟恢复节点地址识别与解码设备之间的协调控制与数据流管理电源管理初始化功能，即复位状态后运行初始化操作，获取必要的系统参数和配置信息,15,第一节MOST基本结构,连接到MOST网络上的节点，其软件须具有以下功能数据传输控制数据报传输控制电源管理同步通道定位寻址与网络配置系统监控和管理,16,第一节MOST基本结构,四、MOST设备说明例下面以一个例子给出MOST设备的说明过程。

例子中用ANSIC给出了设备MyTuner、MyTuner功能块以及各功能块的操作方法和属性的说明过程。

17,第一节MOST基本结构,设备说明：

DeviceTTunerTuner;TNetBlockNetBlock;MyTuner这里说明的设备MyTuner包含一个类型为Ttuner的功能快Tuner，和一个类型为TnetBlock的功能快NetBlock,18,第一节MOST基本结构,类型TTuner的说明如下：

ObjectTStationpStation;TTrafficeTraffic;TSensitivitypSensitivity；TSearchmSearch;TTuner,19,第一节MOST基本结构,功能块类型Ttuner中包含属性功能pStation、pSensitivity、方法功能mSearch和事件eTraffic,20,第一节MOST基本结构,功能类型TStation的说明如下：

PropertyLongFrequency;BoolTP;ByteQuality;TStation,21,第一节MOST基本结构,这是pStation的类型，它具有Frequency、TP、Quality三个参数，这是一些不同类型的数值参数。

22,第一节MOST基本结构,功能类型mSearch的说明如下：

MethodBoolUp;LongStart;TSearch;这是mSearch的类型，它具有Up、Start二个参数。

Up是布尔型参数，给出调节方向；Start为数值参数，给出频率。

23,第一节MOST基本结构,事件eTraffic的定义如下：

EventBoolTA;TTraffic;Ttraffic是事件eTraffic的类型。

eTrafficde的参数TA说明事件状态。

24,第二节MOST信息帧,一、简介MOST25、MOST50、MOST150网络帧可分为控制通道、流数据通道（同步数据）、包数据通道（异步数据），如图4-4所示,25,第二节MOST信息帧,26,第二节MOST信息帧,二、帧结构1.MOST25在MOST25网络系统中，从同步的角度看有两种节点，一种是发送帧格式的时钟主节点（TimingMaster）；另一种是从节点，它们与时钟主节点保持同步。

如图4-5，MOST25网络传送信息时，以16帧为一个块；每个MOST25帧又由7个部分构成，共64个字节512位。

一帧中各部分的长度及功能如表4-1。

27,28,29,MOST帧的起始域用于MOST核和应用功能块与位流的同步，网络上的节点根据这个信号进行时钟恢复。

边界描述符用于调节同步传输和异步传输的频带宽度，它给出的编码是同步区以4字节为单位的字节数,30,2.MOST50MOST50的帧格式如图4-6所示，帧结构如表4-2所示,31,32,3.MOST150MOST150的帧格式如图4-7所示，帧结构如表4-3所示,33,34,35,三、数据类型在MOST网络中，传输的信息有同步数据、异步数据和控制数据三种类型。

这三种类型的数据分别由一个信息帧的同步数据域、异步数据域和控制数据域传送。

从网络中传输的信息流角度看，包含有同步数据、异步数据和控制数据三股信息的传送通道，所以，又把一帧中的这三个域分别看作同步数据通道、异步数据通道和控制数据通道。

36,1.同步数据同步数据域用于传送实时的音视频流数据，数据的访问采用分时多路复用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）方式。

37,图4-8为一个有5个节点的MOST网络中音频同步信道传输过程的例子。

38,2.异步数据异步传输域用于传送大块的非实时性的信息。

异步数据传输域以令牌环的方式访问。

异步数据传输域的格式如表4-4。

39,3.控制数据控制数据域传输媒体控制和其它控制功能使用的数据。

控制通道的协议采用载波监听多路复用（CSMA，CarrierSenseMultipleAccess）访问方式。

控制数据帧的格式如表4-5，校验位用于错误检测和锁相环操作。

40,第三节MOST应用层通信协议,MOST通信网络模型如图4-9。

底层以MOST发送/接收控制器为核心，完成ISO的OSI模型中物理层和数据链路层的功能。

第二层为网络服务层，完成OSI模型的网络层到表示层的功能。

第三层为应用层。

MOST应用层协议的基本结构为：

DeviceID.FBlockID.InstID.FktID.OPType.Length（Data）,41,42,一、DeviceIDDeviceID给出的是一个物理设备或一个物理设备组的编码。

这个字段长度为16位二进制数，在应用层中不必给予说明,43,二、FBlockIDFBlockID字段是一个功能块的编码。

每一个功能块都定义了一些不同的功能。

协议标准给出了一些共同遵守的功能块编码规定。

表4-6是MOST标准中FBlockID的规定。

44,45,46,47,三、InstID在一个系统中可能有多个相同的功能块，为了区分这些功能块，MOST协议中引入了InstID字段，以标识一次操作的具体功能块,48,四、FktIDFktID是一个功能的标识码。

每一个FktID编码对应一个操作方法或一个属性。

按着功能性质不同，FktID的地址空间分为六个区：

管理功能区（Coordination）：

000H1FFH必备功能区（Mandatory）：

200H3FFH扩充功能区（Extensions）：

400H9FFH统一功能区（Unique）：

0A00H0BFFH,49,系统专用功能区（Proprietary/Systemspecific）：

0C00H0EFFH生产商专用功能区（Proprietary/Supplierspecific）：

0F00H0FFEH,50,五、OPTypeOPType字段定义施加到FktID的操作。

如表4-7，同一个OPType编码，对于属性类功能请求和操作方法请求含义不同。

51,52,六、Length（Data）Length（Data）字段用十六位二进制数定义数据域的长度，单位是字节。

信息传送时并不带有这个字段，在接收到信息时，接收方通过信息帧中的数据数重建这个字段。

53,第四节MOSTNetService及网络服务,SMSC公司为MOST规范的协议栈提供了一个标准实现MOSTNetService，此软件是以网络接口控制器（NIC和INIC）为硬件基础实现，为MOST网络运行提供了很多的接口，为开发者实现了各种MOST的网络模块，开发者将此软件定制编写编译，烧写到外部控制器的ROM中，以实现对MOST的网络控制接口（NIC和INIC）的控制。

54,如图4-10，MOSTNetService分为第一层基础层（TheBasicLayer）和第二层应用套接字层（TheApplicationSocketLayer）两层，以及一些在这之外的模块，如MOST高层协议（MOSTHighProtocol）。

55,56,基础层MOSTNetService第一层基础层提供了网络的基础服务功能，如异步数据的传输，MOST网络的控制，应用消息的传输等等功能。

基础层主要是控制INIC的功能封装。

57,MOSTNetService基础层的架构如图4-11,58,二.应用套接字层MOSTNetService第二层应用套接字层建立在第一层基础层之上，为面向应用的功能块提供API，其基本构成模块如图4-12所示。

59,三、MOST高层协议MOST规范定义了MOST高层协议（MOSTHighProtocol,MHP）。

这个高层协议满足了包数据可以通过MOST帧或数据段来传输。

MHP是一个面向连接的协议，并且使用了TCP协议的一些机制，使得控制数据流的负荷缩减至最小。

60,MHP与网络基础层相连，MOST高层服务协议的核心任务包含了发送模块Tx和接收模块Rx的初始化，传输时数据包通过异步数据通道单向传输。

图4-13是MOST高层协议控制数据传输的一个基本过程。

61,62,第五节MOST器件介绍,已经有专用的MOST网络物理层及数据链路层的支持器件。

除了物理层的传输介质外，MOST底层服务由发送接收器完成。

这些网络服务功能包括系统启动、系统关闭、故障检测与信令、通道分配和电源管理等。

63,一、MOST发送/接收器OS8104它完成MOST网络数据传输以及网络控制的底层协议以及很多网络服务功能，在其基础上建立了MOST高层协议。

（1）OS8104基本特性包括：

数据传输率24.5Mbits-1；独立的768kbits-1的控制数据通道；灵活的带宽分配方式；,64,支持光纤物理层；支持可远程访问的无微控制器节点（独立工作方式）；自动多媒体通道分配；自动网络活动监测与唤醒功能；节点位置和网络延时检测；故障节点旁路和故障报警；支持多种CD和媒体播放器接口；,65,支持各种格式数据的实时输入输出方式；支持18速的IEC958接口；通道采样速率3MHz；支持I2C/SPI串行控制接口；一个FIFO8位并行控制接口；低功耗和零功耗工作模式；5V电源；44脚TQFP封装。

66,如图4-14，OS8104内部由网络接口、唤醒与电源管理、源数据接口、时钟管理逻辑、I2C/SPI接口以及MOST路由器构成。

67,OS8104通过网络接口与MOST网络连接，RX为输入端TX为输出端，它们可以直接连到总线驱动器上。

OS8104源数据接口是一个同步数据接口，一般连接多媒体设备，数据源设备可以通过这个接口与OS8104连接，通过网络发送或接收同步数据。

电源管理逻辑可以控制OS8104工作在多种供电以及功耗状态。

68,

（2）OS8104的网络管理功能1）数据通道分配在MOST的一个帧中，有60字节宽度的物理数据传输通道；在一个分配请求中，可以分配物理通道中的最多8字节给一个数据流，构成一个传输这个数据流的逻辑通道。

69,2）节点物理位置定位在网络开始工作后，一个节点相对于帧产生节点（FrameGenerator）的位置是已知的，这个位置决定了本节点在网络中的物理地址。

帧产生节点检测网络中的节点数并把这个信息传送给应用层。

根据节点的位置可以实现动态的系统配置功能。

70,3）网络延时检测在MOST网络中，相对于帧产生节点（又称为定时主节点，Timing-Master）的延时不一定直接与节点的位置相关，因为网络中有活动（Active）节点和被动（Passive）节点，而只有活动节点引起数据的延时。

71,4）节点活动状态监控为了实现通道分配、错误管理和电源管理等网络管理功能，必须对节点的活动状态进行监测。

72,（3）OS8104的电源管理功能OS8104支持零功耗模式和低功耗模式两种节电工作状态。

当发送/接收器外的所有功能都停止时，网络进入低功耗状态。

网络上的其他节点接收到唤醒信号时，恢复活动状态。

可以通过网络或控制信息把节点置为零功耗状态。

73,（4）MOST网络服务应用程序接口（NetServicesAPI）为了使用OS8104更方便地开发MOST网络节点，OasisSiliconSystems公司提供了MOST网络服务应用程序接口。

为了使用OS8104更方便地开发MOST网络节点，OasisSiliconSystems公司提供了MOST网络服务应用程序接口。

74,基本服务程序完成诸如网络初始化、控制信息管理、源数据口控制、同步通道分配以及异步数据传输控制等功能。

应用接口程序完成顶层操作和应用层的命令解释等功能。

75,2.OS81050OS81050属于INIC（IntelligentNetworkInterfaceController）系列的芯片，支持25M/S的带宽；所有相关的网络控制功能皆集成在芯片上，为物理层部分提供完整的接口。

相比前一代接口控制器，OS81050进一步增强了MOST网络鲁棒性。

76,OS8104或OS81050主要区别：

（1）内部架构OS8104是第一代网络接口控制器，上层应用程序可以直接对其内部寄存器进行读写操作，使用这种访问方式，微控制单元上的网络接口驱动程序开发要求比较高、难度大OS81050是新一代的智能网络接口控制器。

OS81050内部架构的变化增强了网络的健壮性，并为不同类型的数据提供了数据端口。

77,图4-15是两种网络接口控制器在内部架构上的区别。

78,

（2）传输方式OS8104具有三个端口：

网络端口、控制端口、源端口。

为了解决同步数据的路由问题，OS8104内部集成了一个同步数据路由表，该路由表可以通过控制端口进行配置。

同步数据根据路由表中的信息，定向、有序的传输。

79,OS81050采用了一种新的传输机制：

接口通道连接方式。

在这种方式下，只需要打开相应的通道、建立连接即可传输同步数据，不必再使用路由表确定数据的走向。

OS81050的这种传输方式不仅直观、简便，还能有效的降低同步数据经过路由表时产生的延迟。

80,（3）兼容性OS81050在芯片内部封装了数据链路层，并提供了相应的API函数。

与OS8104相比，OS81050具有更好的兼容性，而这种封装方式也是未来MOST芯片发展的趋势。

81,二、MOST网络接口控制器图4-16给出了一个MOST节点的典型结构。

整个设备节点由微控制器或微处理器控制，控制器区域（ControllerArea）实现这部分功能，这部分在MOST技术中也称为EHC（ExternalHostController）。

物理层可以使基于光纤的，也可以是基于电器铜线的。

82,83,2.MOST网络接口控制器MOST接口控制器完成通过MOST网络实现MOST设备间发送和接收流数据、控制数据、包数据所必需的全部接口功能。

有两种类型的MOST接口控制器：

智能网络接口控制器（INIC，IntelligentNetworkInterfaceController）和网络接口控制器（NIC，NetworkInterfaceController）。

84,

（1）INIC从MOST网络及其管理功能上看，INIC就像一个简单的MOST设备。

它可以不依靠EHC而独立工作。

针对于MOST25和MOST50系统，有两种INIC。

对于INIC，关乎整个网络的功能具有最高的优先级。

INIC负责它所在MOST设备的基本网络功能。

85,可以使用INIC-API控制INIC。

EHC和INIC之间的通信基于端口信息协议（PortMessageProtocol）。

INIC为流数据、控制数据和异步报文数据提供了一个快速的串行同步接口，在MOST系统中称为MediaLB。

如果一个MOST25设备要升级到MOST50，不需要进行完全的重新设计。

86,

（2）NIC网络接口控制器（NIC）是第一代的MOST通讯接口控制器。

INIC支持NIC，并具有更好的健壮性和可以更快速地实现设备产品化。

为了与NIC进行连接，EHC实现MOST设备的基本连接功能。

流数据的路由是通过MOST路由表（MRT，MOSTRoutingTable）上的注册记录来控制的。

87,（3）MOST网络中INIC的作用从MOST网络和网络管理角度，INIC可以象简单的MOST设备一样工作。

由于每一个MOST设备必须有功能块NetBlock的功能，所以INIC中集成了NetBlock的最小版本NetBlockMin（NBMIN）。

NBMIN与应用的NBEHC一起形成了一般的NetBlock，如图4-17。

88,89,（4）INIC器件所有INIC器件都有相同的设计构思，最重要的特性是具有良好的操作安全性、低功耗量和易于开发应用。

典型的INIC器件有OS81050和OS81082。

它们仅仅在MOST网络端口（MOSTNetworkPort）方面有所区分。

90,三、MOST物理层传输介质MOST网络标准中，物理层传输介质可以使用光纤和电缆。

目前作为传输介质的光纤（聚合体光纤，polymeropticalfibers，POF）由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）制成，核心直径1mm；发送器采用红色波长范围内的发光二极管，接受器采用硅光电二极管。

91,根据OSI模型，把物理层定义了两个MOST设备节点之间的物理连接。

按照点到点的连接，MOST物理层的规范MOSTPhy1.1定义了4个规范点SP1、SP2、SP3、SP4，如图4-18所示。

92,POF塑料光纤由于电磁兼容性要求越来越高，高数据传输速率且电磁兼容特性好的光纤被使用的越来越频繁。

光纤传输线不会造成任何的电磁干扰和辐射，对电磁干扰辐射也不敏感。

车上使用光纤时保证电磁兼容性有利。

同样的直径下，塑料光纤比玻璃光纤更柔韧。

93,2.光电收发器MOST系统中，发光二极管（LED，Light-Emitting-Diodes）被用作为发送单元，将电信号转化为光信号。

PIN二极管作为接收单元。

将接收功能和发送功能结合在一起的部件叫做收发器。

在图4-19中是2+0型线束连接器。

94,95,50MBit/s系统的电气物理总线层电气传输的物理总线层由传输差分信号的双绞线和MOST网络接口控制器间的发送器接口构成。

MOST规范中，参照光物理层总线的规范，电气物理层总线的规范中，规范点划分如图4-20，对应地被称为SP1E、SP2E、SP3E、SP4E。

96,97,第六节MOST在汽车媒体网络中的应用及设计,一、AudiA6的MOST总线网络图4-21为新款奥迪A6轿车上的MOST总线系统,98,前座信息控制单元J523J523是整个MOST系统的主控单元，执行系统管理器功能。

系统管理器的主要功能包括信息显示；系统状态的控制；多媒体系统总线信息数据交换；传输容量的管理,99,2.网关J533J533是整个MOST系统的故障诊断管理器。

当MOST系统因故障而失效时，通过J533执行故障诊断功能。

在所有控制单元间有一根以星形连接的断环诊断线。

当系统发生故障时，网关J533通过诊断线来诊断故障到底发生于哪一段或哪一个控制单元。

100,3.其它功能控制单元收音机单元、电视、电话控制单元、CD机、功放，这些控制单元按功能完成相应的工作任务,101,4.MMI显示屏MMI指MultiMediaInterface（多媒体界面），是各种信息的显示平台，为7英寸彩色液晶触摸显示屏，还可以通过MMI集中操控车的所有设置以及电子装备。

102,二、BMWE65宝马汽车公司在新7系E65底盘轿车的MOST总线上运用了光纤传输技术。

MOST总线采用环形的网络结构，如图4-22所示。

103,104,1.控制显示器（ControlDisplay）CD是整个MOST总线系统的主控单元，也是人机交互的主界面装置。

CD通过光纤与其它MOST总线组件通信，同时也作为一个网关与K-CAN总线进行连接。

另外，通过控制器可以激活MOST的服务模式，可查阅到整个MOST总线中所有组件的的信息。

105,2.组合仪表（InstrumentCluster）E65采用了第四代液晶仪表总成，它集成了强大的行车电脑、检查控制和多达20项的测试功能。

基于安全方面的考虑，Kombi还连接于K-CAN总线。

当MOST总线失效时，Kombi仍能为行车提供报警信号、车速等信息显示。

106,3.音频系统控制器（AudioSystemController）在E65上首次应用了ASK，安装在中控台中。

ASK作为音频系统的主控单元，负责把车辆中的所有音频信号进行集中处理。

107,4.电话模块（TelephoneModule）电话属于选装件，在E65上可选装一部安装在中控台的GSM电话和用于后座区的串联电话，该电话最大的发射功率为8W。

108,5.视频模块（VideoModule）E65采用宝马专为多媒体环境而设计的第五代