過(guò)去的20年里,CAN總線協(xié)議業(yè)已成為汽車(chē)工業(yè)的核心通信技術(shù),這是一個(gè)具有高可靠性和魯棒性的協(xié)議,但它最大傳輸波特率只有1MBps,對(duì)于今天的應(yīng)用而言顯然太慢了.因?yàn)檫@一限制,很多重要的信息仍需通過(guò)機(jī)械方案來(lái)傳遞-不僅昂貴并且缺乏智能性.為了能夠用一種合適的方法來(lái)改善這一成熟技術(shù),人們投入很多努力到眾所周知的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)上,目的在于尋找一種更為適用于學(xué)生方程式賽車(chē)的協(xié)議.結(jié)果就在POWERLINK,一個(gè)主從通信方案,它能夠在汽車(chē)內(nèi)部實(shí)時(shí)處理各個(gè)獨(dú)立的從站間的信息交換。

　　學(xué)生方程式(Formula Student)

　　學(xué)生方程式是一個(gè)由學(xué)生設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的單座賽車(chē)比賽，已經(jīng)有超過(guò)10年的歷史了,這一個(gè)競(jìng)賽每年在全球舉行,學(xué)生相互競(jìng)爭(zhēng)-不僅在賽車(chē)道上,也在相關(guān)設(shè)計(jì)和市場(chǎng)上,并由一個(gè)專(zhuān)家組進(jìn)行評(píng)估.不同團(tuán)隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)于不同的產(chǎn)品類(lèi)。在這種方式中,,嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷必須在生產(chǎn)之前由基礎(chǔ)的概念設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn).最初,主要集中在機(jī)械上,今天,為了在競(jìng)爭(zhēng)中取得領(lǐng)先地位,電氣扮演更為重要的角色.

　　丹麥南方大學(xué)的學(xué)生方程式

　　在丹麥南方大學(xué),Formula Student項(xiàng)目始建立于2006年,現(xiàn)在,這個(gè)團(tuán)隊(duì)由機(jī)械和電氣學(xué)生構(gòu)成.機(jī)械工程師的工作在于構(gòu)建一個(gè)架構(gòu),包括汽車(chē)的操控和懸掛系統(tǒng),而電氣工程師則聚焦在電氣單元.總的思路是創(chuàng)造一個(gè)分布式架構(gòu)來(lái)使得能夠在汽車(chē)內(nèi)部廣泛使用,極端的應(yīng)用是使用獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)控制每個(gè)氣缸,協(xié)調(diào)各個(gè)減速箱在各個(gè)節(jié)點(diǎn)需要一個(gè)高速響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。

POWERLINK在賽車(chē)中的網(wǎng)絡(luò)布局

　　汽車(chē)電子新理念

　　傳統(tǒng)且被良好驗(yàn)證過(guò)的CAN總線是一個(gè)汽車(chē)工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)代技術(shù)對(duì)于波特率和同步性的需求導(dǎo)致了以太網(wǎng)技術(shù)的實(shí)時(shí)協(xié)議的研發(fā),POWERLINK建立在適應(yīng)于汽車(chē)的分布式網(wǎng)絡(luò),一個(gè)主要的優(yōu)勢(shì)在于使用了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的物理層芯片,這使得它無(wú)需特殊的硬件來(lái)開(kāi)發(fā).它允許更新升級(jí)的以太網(wǎng)技術(shù)得以應(yīng)用,項(xiàng)目經(jīng)理Karsten Holm Andersen說(shuō)道。

　　POWERLINK也提供了更為靈活的應(yīng)用拆分,使得應(yīng)用可以被拆分到任意數(shù)量節(jié)點(diǎn)的同時(shí)仍然能夠保持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交換,對(duì)象字典提供了各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換定義接口,這也定義了POWERLINK標(biāo)準(zhǔn).

　　同樣,POWERLINK節(jié)點(diǎn)的規(guī)模也是也是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),因?yàn)楣?jié)點(diǎn)需要適應(yīng)汽車(chē)的各個(gè)地方,這對(duì)于保持最小接線至關(guān)重要重要。

　　方案如何實(shí)現(xiàn)

　　一年里,學(xué)生們開(kāi)發(fā)了減速箱和離合器,發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、儀表盤(pán)和數(shù)據(jù)記錄器,并且通過(guò)POWERLINK來(lái)連接這幾個(gè)單元,賽車(chē)的POWERLINK接口被設(shè)計(jì)為一個(gè)可以極為靈活通信的平臺(tái).POWERLINK方案在FPGA上實(shí)現(xiàn),部分運(yùn)行在Plain Logic和軟核處理器上.FPGA是非常適合于像這樣的應(yīng)用，因?yàn)樗乃俣群托阅?用戶(hù)應(yīng)用也可以運(yùn)行在同一FPGA的第二軟核處理器上,或者在FPGA外的微處理器上,另一個(gè)FPGA或者甚至在一個(gè)PC上,一個(gè)額外的HUB可以集成在電路里允許最高可能的接線靈活性。

POWERLINK一個(gè)主和兩個(gè)從站確保了在汽車(chē)內(nèi)部的實(shí)時(shí)通信

　　SDU海盜賽車(chē)團(tuán)隊(duì)

　　2009年7月,SDU海盜賽車(chē)團(tuán)隊(duì)使用一個(gè)賽車(chē)參加了兩次比賽,今年海盜隊(duì)完成了第60個(gè)地方,他們贏得了”在汽車(chē)領(lǐng)域最具創(chuàng)新的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用”這一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。