Podręcznik akademicki opisujący zagadnienia budowy, sposoby funkcjonowania i zastosowań najczęściej spotykanych przewodowych (K-Line, CAN, LIN, MOST, FlexRay) i bezprzewodowych (IEEE 802.11, HiperLAN/2, DECT, Bluetooth, GSM, GPS, GPRS) samochodowych magistrali danych. W opisie architektury sieci teleinformatycznych pojazdu uwzględniono model OSI oraz kompatybilność elektromagnetyczną. Praktyczne zastosowanie samochodowych układów transmisji danych przedstawiono na przykładach stanowisk realizujących podstawowe procedury i badanie wybranych przewodowych oraz bezprzewodowych magistrali danych (m.in. komunikacja sterowników pojazdu z zewnętrznym komputerem PC oraz symulacja i identyfikacja typowych usterek).
Odbiorcy: studenci wyższych uczelni o kierunkach elektrotechnika i elektronika samochodowa, mechatronika samochodowa oraz pokrewnych, nauczyciele prowadzący zajęcia z elektrotechniki i elektroniki pojazdowej w szkołach średnich o profilu samochodowym, jak również projektanci oprogramowania do pojazdów samochodowych oraz specjaliści z zakresu tuningu pojazdów wyposażonych w elektroniczne układy sterujące oraz inżynierowie i technicy stacji obsługi samochodów.

Spis treści

1. Wprowadzenie (Elżbieta Grzejszczyk i Bernard Fryśkowski) 9

2. Wybrane zagadnienia teoretyczne cyfrowego przetwarzania sygnałów (Elżbieta Grzejszczyk) 12
2.1. Pojęcia podstawowe 12
2.2. Wybrane elementy systemu mikroprocesorowego 14
2.2.1. Rejestry 14
2.2.2. Układy komutacyjne 15
2.2.3. Przesłania międzyrejestrowe. Magistrale. 16
2.2.4. Układy We/Wy 18
2.2.5. Mikrokontrolery 19

3. Architektura sieci informatycznej pojazdu (Bernard Fryśkowski) 20
3.1. Podstawowe cechy i zadania samochodowych sieci transmisji danych 20
3.2. Klasyfikacja samochodowych systemów transmisji danych 25
3.3. Struktura i komponenty sieci informatycznej pojazdu 27
3.3.1. Topologia 27
3.3.2. Sieć przewodowa 29
3.3.3. Model warstwowy OSI 34
3.4. Transmisja danych w sieci informatycznej pojazdu 35
3.4.1. Podstawowe tryby transmisji danych 36
3.4.2. Metody kodowania bitów 38
3.4.3. Detekcja i korekcja błędów transmisji 41

4. Przewodowe systemy transmisji danych (Bernard Fryśkowski) 44
4.1. K-Line (ISO 9141) i KWP 2000 44
4.1.1. Topologia i warstwa fizyczna 45
4.1.2. Warstwa łącza danych 48
4.1.3. Realizacja sprzętowa systemów wykorzystujących linię K 52
4.1.4. Przyszłość systemów K-Line i KWP 2000 55
4.2. Magistrala CAN 56
4.2.1. Topologia i warstwa fizyczna CAN 60
4.2.2. Warstwa łącza danych CAN 67
4.2.2.1. Ramka danych 68
4.2.2.2. Ramka żądania transmisji 74
4.2.2.3. Ramka przepełnienia 75
4.2.2.4. Ramka sygnalizacji błędu transmisji 76
4.2.3. Cykl transmisji bitu 81
4.2.4. Realizacja sprzętowa węzła CAN 88
4.2.4.1. Systemy z dwużyłową magistralą różnicową 88
4.2.4.2. System Single-Wire-CAN 95
4.2.5. Perspektywy rozwoju CAN 98
4.3. Sieć LIN 101
4.3.1. Topologia i warstwa fizyczna LIN 102
4.3.2. Warstwa łącza danych LIN 107
4.3.2.1. Standardowa ramka danych 108
4.3.2.2. Ramka wyzwalana zdarzeniem 113
4.3.2.3. Ramka wysyłana sporadycznie 114
4.3.2.4. Ramki diagnostyczne 115
4.3.2.5. Ramki zastrzeżone 115
4.3.3. Realizacja sprzętowa węzła LIN 115
4.3.3.1. Układ nadawczo-odbiorczy LIN i mikrokontroler 116
4.3.3.2. Oprogramowanie 120
4.3.4. Perspektywy rozwoju systemu LIN 123
4.4. FlexRay 125
4.4.1. Topologia i warstwa fizyczna sieci FlexRay 127
4.4.2. Warstwa łącza danych FlexRay 137
4.4.2.1. Cykl magistrali 137
4.4.2.2. Budowa ramki danych 142
4.4.3. Realizacja sprzętowa sieci FlexRay 146
4.4.4. Perspektywy rozwoju systemu FlexRay 161
4.5. MOST 163
4.5.1. Topologia, warstwa fizyczna i budowa węzła MOST 165
4.5.2. Warstwa łącza danych MOST 170
4.5.3. Układy elektroniczne współpracujące z siecią MOST 171

5. Bezprzewodowe systemy transmisji danych (Elżbieta Grzejszczyk) 174
5.1. Ogólna charakterystyka wybranych sieci bezprzewodowych GSM 174
5.1.1. Pasmo częstotliwości i zasięg sieci 175
5.1.2. Stosowane techniki modulacji i dostępu do medium 178
5.1.3. Typ danych i ruchu 184
5.1.4. Pakietowanie danych. Budowa ramki w protokole GSM 188
5.2. Interfejs radiowy Bluetooth 191
5.2.1. Pasmo częstotliwości i zasięg sieci 191
5.2.2. Stosowane techniki modulacji i dostępu do medium 192
5.2.3. Typ danych i ruchu 194
5.2.4. Pakietowanie danych. Budowa ramki w protokole Bluetooth 195
5.3. Pakietowa transmisja danych GPRS 199
5.3.1. Pasmo częstotliwości i zasięg sieci 200
5.3.2. Stosowane techniki modulacji i dostępu do medium 202
5.3.3. Typ danych i ruchu 203

6. Badania i diagnostyka samochodowych sieci transmisji danych (Bernard Fryśkowski) 206
6.1. Wiadomości wstępne 206
6.2. Budowa stanowiska laboratoryjnego CAN –SO4204–7K 208
6.3. Pomiar szybkości transmisji 210
6.4. Format ramki danych, bit stuffing i arbitraż 211
6.5. Elementy diagnostyki magistrali CAN 213

7. Pokładowe systemy diagnostyczne jako baza wejściowa do zdalnej komunikacji z pojazdem samochodowym (Elżbieta Grzejszczyk) 217
7.1. Rozwój pokładowych sieci informatycznych pojazdu 217
7.2. Pokładowe systemy diagnostyczne – funkcje, oprogramowanie, zadania 220
7.3. Pokładowe systemy operacyjne czasu rzeczywistego 223

8. Aplikacje sieci bezprzewodowych w odniesieniu do sterowanych cyfrowo podzespołów samochodowych (Elżbieta Grzejszczyk) 227
8.1. Rozwój systemów komunikacyjnych off-board 227
8.1.1. Skanery diagnostyczne jako autonomiczne urządzenia komunikacyjne 227
8.1.2. Zdalne testery diagnostyczne 230
8.1.3. Oprogramowanie testerów diagnostycznych 231
8.1.4. Model zdalnej współpracy pojazdu samochodowego z Centrum Serwisowym 235
8.2. System alarmowy pojazdu samochodowego zintegrowany z terminalem GSM 236
8.2.1. Wstęp 236
8.2.2. Opis układu 237
8.2.3. Zasada działania 238
8.3. Teleserwisowa komunikacja z pojazdem samochodowym 240
8.4. Systemy zdalnej komunikacji pracujące w standardzie Bluetooth 243
8.4.1. Bezprzewodowy moduł diagnostyczny KTS firmy Bosch pracujący w standardzie Bluetooth 243
8.4.2. Bezprzewodowy system zdalnego sterowania i pomiaru temperatury wykonany w standardzie Bluetooth 245
8.5. Zdalne monitorowanie pracy pojazdu za pomocą sieci TCP/IP 248
8.5.1. Model zdalnej komunikacji z pojazdem samochodowym 248
8.5.2. Model zdalnego sterowania wybranym obiektem oparty na protokole TCP/IP 250
8.5.3. Przykład sterowania wybranym obiektem oparty na protokole TCP/IP 251

Literatura 256