Шина передачи данных IE-Bus и AVC-LAN автомобилей Toyota

03.12.201804.12.2018 instalator 0 Комментариев avc-lan, IE-Bus, toyota, протокол

Современные автомобили Toyota как правило имеют 3 основные цифровые шины: CAN, BEAN и AVC LAN.

Шина CAN это стандартизированная ISO шина данных для транспортных средств и используется в основном для критических узлов, таких как система управления двигателем, система поддержки курсовой устойчивости, для диагностики автомобиля и т.д. Шина работает по витой паре с разветвлением на устройства. Дифференциальное напряжение 1.5-2.5 и 2.5-3.5 В. Скорость передачи данных составляет 500 кбит/с с длинной пакета данных от 1 до 8 байт.

BEAN используется для управления второстепенными системами, например кондиционер, различные индикаторы на панели приборов, т.е. системы не критичные по времени в отличие от оборудования управляемое по CAN шине. Шина BEAN работает по одному проводу, скорость передачи данных 10 кбит/с, размер пакета данных от 1-11 байт.

AVC LAN – это шина обмена данными мультимедийных систем автомобиля (аудио, видео, навигационная система, аудио усилитель) и является частью системы Body Electrical System Control. AVC LAN считается подмножеством стандарта IE-Bus(Electrical Interface Bus), разработанного фирмой NEC для автомобильной промышленности. Шина работает чуть быстрее чем BEAN, но медленнее чем CAN.

Топология сети на автомобилях Toyota, звезда. Все мультимедийные устройства подключаются к центральному головному устройству, которое управляет всеми.

AVC LAN работает со скоростью 17.8 кбит/с с длинной пакета данных 0-32 байта. подключение шины двух проводное по витой паре. Уровни напряжения шины в диапазоне от — 0.5 В до 6 В. Дифференциал напряжения используется для предоставления логики 1 и 0. Разница в 20 мВ представляет логическую 1, а разность напряжений 120 мВ или более, представляет логический 0. На концах шина терминируется резисторами 120 Ом, а каждое устройство на шине защищается резистором 180 Ом.

Логический 0 — (TX+)-(TX-) >= 120 мВ
Логическая 1 — (TX+)-(TX-) >= 20 мВ

Кодировка сигнала представляет собой импульсы с различными временными интервалами, всего протокол предусматривает 3 типа данных.

Стартовый бит — служит как указатель, устройствам на шине, начала передачи данных
Бит 0 — передача логического нуля
Бит 1 — передача логической единицы

Рассмотрим каждый из них более детально.

Стартовый бит:

Временная диаграмма стартового бита шины IE-Bus

Длительность положительного импульса может быть в пределах от 150 мкс до 171 мкс, соответственно и меняется длительность отрицательного. Длительность периода находиться в районе 193 us. Для начала измерения длительности всегда используется момент синхронизации от положительного фронта и измерение длительности положительного импульса. Логика определения начала передачи данных – если полученная длительность положительного импульса больше 150 мкс – то это начало передачи последовательности данных.

Бит 0:

Общая длительность в районе 39-40 мкс. Правила измерения те же, что и для преамбулы. Бит 0 в такой системе передачи данных является доминирующим. Он имеет приоритет при арбитраже на шине, это позволяет устройствам с меньшим адресом выигрывать арбитраж, т.е. они имеют больший приоритет в сети.

Бит 1:

Значение длительностей могут незначительно отличаться, так отрицательная длительность может быть 18-19 мкс. А полная длительность периода в районедо 40 мкс. Для декодирования можно использовать принцип если длительность положительного импульса больше 27 мкс значит получен “0”, если меньше “1”.

На картинке ниже представлен формат пакета данных шины IE-Bus.

Каждое устройство в сети IE-Bus имеет свой уникальный адрес. Одномоментно только одно устройство может передавать данные на шине.

Таблица некоторых стандартных устройств и их адресов:

110	EMV	120	AVX	128	1DIN TV
140	AVN	144	G-BOOK	160	AUDIO H/U
178	NAVI	17C	MONET	190	AUDIO H/U
1AC	CAMERA-C	180	Rr-TV	1C0	Rr-CONT
1C2	TV-TUNER2	1C4	PANEL	1C6	G/W
1C8	FM-M-LCD	1D8	G/W for Trip	1EC	Body
1F0	RADIO TUNER	1F1	XM	1F2	SIRIUS
230	TV-TUNER	240	CD-CH2	250	DVD-CH
280	CAMERA	360	CD-CH1	3A0	MD-CH
17D	TEL	440	DSP-AMP	530	ETC
5C8	MAYDAY	1A0	DVD-P	1D6	CLOCK
1F4	RSA	1F6	RSE	480	AMP
1CC	ST.WHEEL CTRL

На некоторых автомагнитолах, есть возможность узнать коды зарегистрированных на шине устройств, для этого необходимо на включённой магнитоле зажав одновременно кнопки 1 и 6, три раза нажать кнопку DISC, после чего кнопками TRACK можно пролистать список зарегистрированных на шине адресов.

Дополнительно, каждое устройство может иметь свои логические (внутренние) адреса устройств.

01	communication ctrl	58	navigation ECU	80	GPS receiver
21	SW	23	SW with name	25	command SW
12	communication	60	tuner	74	Audio amplifier
61	tape deck	62	CD	63	CD changer
34	front passenger monitor	24	SW converting	85	voice control
E5	Trip info	55	Bluetooth tel	56	information drawing
5D	Climate ctrl drawing	5E	Audio drawing	5F	trip info drawing
28	beep dev in HU	29	beep via speakers	E0	climate ctrl dev
5C	camera

Рассмотрим пример передачи команды от устройства EMV к DSP-AMP, команда — воспроизвести короткий звуковой сигнал (Beep) на ведомом устройстве.

Пример команды AVC_LAN от устройства EMV к DSP-AMP

1	Стартовый бит
2	Команда устройству (не широковещательный пакет)
3	Адрес передающего устройства: EMV
4	Адрес получателя: DSP-AMP
5	control field — ЗАПИСЬ данных
6	Длинна данных: 5 байт
7	0x0 Когда устройство дает команду устройству, т.е. не широковещательный пакет
8	От логического устройства Audio drawing
9	Логическому устройству beep via speakers
A	Команда
B-..	Параметры команды (продолжительность сигнала от 1 до 4)

Список некоторых команд которые можно увидеть на шине:

broadcast (C)					going to LAN check mode
0	160	FFF	F	3	0	1	C

broadcast (C)					back from LAN check mode
0	160	FFF	F	3	12	1	0

broadcast (C)					LAN restart
0	160	FFF	F	3	12	1	1

broadcast (C)					any device is use
0	160	FFF	F	3	12	1	46

broadcast (C)					xx=60,61,62,63… logic device ID in use
0	160	FFF	F	4	12	1	45	xx

broadcast (C)					xx=frequency, yy=0 — radio is oFF, yy=1 — radio is ON
0	160	1FF	F	D	60	31	F1	yy	yy	81	xx	xx	xx	81	0	80	0

broadcast (C)					AF+REG enable
0	160	1FF	F	D	60	31	F1	1	1	81	0	1	1	81	10	80	0

broadcast (C)					VOLUME vv=0-FF
0	160	1FF	F	F	74	31	F1	90	vv	10	10	10	10	10	0	0	0	3	0

broadcast (C)					BASS bb=0B-15 : 0B=-5, 10=0, 15=+5
0	160	1FF	F	F	74	31	F1	90	vv	10	10	bb	10	10	0	0	0	3	0

broadcast (C)					TREB tt=0B-15 : 0B=-5, 10=0, 15=+5
0	160	1FF	F	F	74	31	F1	90	vv	10	10	10	10	tt	0	0	0	3	0

broadcast (C)					FADE ff=0B-15 : 0B=F5, 10=0, 15=R5
0	160	1FF	F	F	74	31	F1	90	vv	10	ff	10	10	10	0	0	0	3	0

broadcast (C)					BALANCE bb=09-17 : 09=Left7, 10=0, 17=Right7
0	160	1FF	F	F	74	31	F1	90	vv	bb	10	10	10	10	0	0	0	3	0

broadcast (C)					TAPE IN
0	160	1FF	F	7	61	31	F1	1	4	0	0

broadcast (C)					TAPE PLAY
0	160	1FF	F	7	61	31	F1	1	84	0	0

broadcast (C)					DOLBY ON
0	160	1FF	F	7	61	31	F1	1	84	0	2

broadcast (C)					SKIP
0	160	1FF	F	7	61	31	F1	1	84	40	0

broadcast (C)					REVERSE
0	160	1FF	F	7	61	31	F1	1	89	0	0

broadcast (C)					FAST FORWARD
0	160	1FF	F	7	61	31	F1	1	88	0	0

broadcast (C)					REPEAT
0	160	1FF	F	7	61	31	F1	1	84	10	0

broadcast (C)					RANDOM
0	160	1FF	F	7	61	31	F1	1	4	10	0

broadcast (C)					TAPE EJECT
0	160	1FF	F	7	61	31	F1	0	3	0	0

broadcast (C)					NO TAPE
0	160	1FF	F	7	61	31	F1	0	0	0	0

broadcast (C)					TAPE DECK not ready (??)
0	160	1FF	F	4	61	31	9F	0

broadcast (C)					internal CD Player not ready (??)
0	160	1FF	F	B	62	31	F1	0	0	0	0	0	0	0	0

device-to-device (P)					request to play Beep tt=1-?? duration
1	110	440	F	5	0	5E	29	60	dd

device-to-device (P)					press on screen xx,yy — position xx=0-FF, yy=0-FF
1	110	178	F	8	0	21	24	78	xx	yy	xx	yy

device-to-device (P)					BALANCE slide d-direction d=9C up, d=9D down, r=1-4 relative pos.
1	190	440	F	5	0	25	74	d	r

device-to-device (P)					BALANCE bb=9-17
1	190	440	F	5	0	25	74	91	bb

device-to-device (P)					FADE ff=9-17
1	190	440	F	5	0	25	74	92	ff

device-to-device (P)					BASS bb=B-15
1	190	440	F	5	0	25	74	93	bb

device-to-device (P)					MID mm=B-15
1	190	440	F	5	0	25	74	94	mm

broadcast (C)					CD status: ss=10-play, ss=80-load, ss=01-open, ss=02=err1, ss=03-wait dd-disc no, tt-track no, mm-play time min., ee-play time sec pp=0-normal, pp=2-disc rand, pp=4-rand,pp=8-disc rep.,pp=10-rep.,pp=20-disc scan, pp=40-scan
1	360	1FF	F	B	63	31	F1	01	ss	dd	tt	mm	ee	pp	80

Для подключения к шине используются специализированные микросхемы, драйверы шины. Например микросхема HA12240FP (маркировка на микросхеме A2240, CA0008, CA0013) , µPD6708, uPD72042 .