摘要：對汽車的功能要求越來越多，對汽車的操作舒適度也越來越高，用于汽車的電子零部件越來越多。

由于電子控制單元越來越多，各個控制單元之間的數(shù)據(jù)傳遞就要求采用新的傳送通道，各種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)得到廣泛應用。本文介紹光纖數(shù)據(jù)總線（MOST總線）在奧迪車上的使用情況和談談其故障診斷方法。

關(guān)鍵詞： 汽車電子;MOST;網(wǎng)絡；傳輸速率

奧迪汽車網(wǎng)絡發(fā)展史上最早采用的是一種叫LIN-總線局域互聯(lián)網(wǎng)。LIN是Local Interconnect Network的縮寫（局域互聯(lián)網(wǎng)），表示所以的控制單元都裝在一個有限的空間內(nèi)，所以它也被稱為“局域子系統(tǒng)”。一個LIN總線控制單元最多只能與十六個LIN從控制單元進行數(shù)據(jù)交換，并且傳遞速率最高只為20Kbt/s,無法滿足汽車電子系統(tǒng)的需求。這時候CAN總線在汽車上得到了廣泛的應用，CAN是Controller Area Ntwork的縮寫（局域網(wǎng)絡控制），CAN總線分為三個總線系統(tǒng)。CAN-驅(qū)動總線傳遞速率為500 Kbt/s，CAN-舒適總線傳遞速率為100 Kbt/s，CAN-信息娛樂總線傳遞速率為100 Kbt/s，這三種不同的總線靠一個網(wǎng)關(guān)控制單元連接起來，使大量的數(shù)據(jù)在不同的總線之間相互傳遞。CAN總線的最大傳遞速率為1Mbt/s，而視頻和音頻的傳輸速率達數(shù)Mbt/s，如帶有立體聲的數(shù)字式電視信號就需要約6Mbt/s的傳輸速率。這時候MOST光纖數(shù)據(jù)總線就首次出現(xiàn)在了AUDI A8 03款車上，隨后奧迪新產(chǎn)的所有型號的車上都采用上了MOST總線。

一．MOST總線光纖傳輸?shù)奶攸c

MOST總線是Media Oriented Systems Transport的縮寫，從名字上可以看出它是一種用于多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡系統(tǒng)。 MOST總線基于環(huán)形拓撲，采用光學點對點的傳輸技術(shù)，從而允許共享多個發(fā)送和接收器的數(shù)據(jù)。解決了眾所周知的傳統(tǒng)模式錯綜復雜的布線、繁瑣的連接器、陳舊的控制以及厚重的銅線等不能滿足現(xiàn)代汽車外圍設備需要的這些矛盾。

塑料光纖傳輸技術(shù)具有以下優(yōu)點：

1．傳輸速率高。MOST總線采用光纖在傳輸數(shù)據(jù)時，相關(guān)部件的數(shù)據(jù)交換是于數(shù)字方式來進行的（以前的音頻和視頻信號只能作為模擬信號來傳送），其傳輸速率可達21.2Mbt/s。MOST總線傳輸速率明顯高于CAN總線系統(tǒng)1 Mbt/s的最高傳輸速率，因此CAN總線系統(tǒng)只能夠用力傳輸控制信號。

2．抗電磁干擾能力強。MOST總線傳輸信號時，是于光信號進行的。與無線電波相比，光波的波長更短，因此她不會產(chǎn)生電磁干擾，同時對電磁干擾也不敏感。

3．重量輕，占用空間小，成本低。MOST總線光纖是采用有機玻璃制成的相對于金屬導線來說，在提供相同頻寬時，能減輕約4.5千克的重量和節(jié)省約250米長的線束，這樣就減輕了汽車的重量，節(jié)約了空間，降低了成本，同時擴展了功能。

二．MOST總線的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

（圖1 奧迪MOST總線環(huán)型結(jié)構(gòu)圖）

MOST總線采用的是環(huán)型的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)（如圖1），控制單元通過光導纖維煙環(huán)形方向?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到下一個控制單元，直至首先發(fā)出的控制單元又接收到這些數(shù)據(jù)為止，這樣就形成了一個封閉環(huán)。根據(jù)汽車配置的不同，上圖的控制單元數(shù)量也不同。

1．光導纖維。光導纖維的任務是將某一控制單元發(fā)射器內(nèi)產(chǎn)生的光波傳送到另一個控制單元的接收器。

光導纖維應具有如下特點：

1）光波在光導纖維中傳送時的衰減應很小，因為汽車上發(fā)射器和接收器之間的距離可能達數(shù)米。

2）光波是直線傳播的，且不可彎曲，但光波應能通過彎曲的光導纖維來傳送。

3）光導纖維應是柔性的，在光導纖維安裝和震動中不能被損壞。

4）在-40℃-85℃的溫度范圍內(nèi)，光導纖維應能保證功能，適應車內(nèi)的各種溫度變化。

光導纖維的結(jié)構(gòu)（如圖2）

（圖2光導纖維的結(jié)構(gòu)）

光導纖維由纖芯，反射涂層，黑色包層和彩色包層組成。纖芯是光導纖維的核心部分，它是用有機玻璃制成的光導線，根據(jù)全反射的原理進行幾乎無損失的傳導。透光的反射涂層是用氟聚合物制成，它的包在纖芯周圍，對全反射起到關(guān)鍵的作用。黑色包層是由尼龍制成，它用來防止外部光的照射。彩色包層起到識別，保護及隔熱的作用。

2．MOST總線控制單元部件。MOST總線控制單元部件的結(jié)構(gòu)（如圖3），它由光導插頭，內(nèi)部供電裝置，電氣插頭，專用部件，標準微控制器，MOST-收發(fā)機，收發(fā)單元-光導發(fā)射器等組成。

（圖3 控制單元的結(jié)構(gòu)）

1）光導插頭和電氣插頭。光導插頭有一進一出兩條光纖組成，光信號通過這個插頭進入控制單元，或產(chǎn)生的光信號傳往下一個總線用戶。電氣插頭主要用于供電，環(huán)斷裂自診斷以及輸入/輸出信號。

2）收發(fā)單元-光導發(fā)射器。收發(fā)單元-光導發(fā)射器由一個光電二極管和一個發(fā)光二極管組成。光電二極管把光信號轉(zhuǎn)換成電信號后傳至MOST-收發(fā)機，發(fā)光二極管的作用是把MOST-收發(fā)機的電信號再轉(zhuǎn)換成光信號。

3）MOST-收發(fā)機。MOST-收發(fā)機由發(fā)射機和接收機兩個部分組成，發(fā)射機將要發(fā)送的信號作為電壓信號傳至光導發(fā)射器，接收機接收到該信號后將所需的數(shù)據(jù)傳至控制單元內(nèi)的“標準微控制器”，而其他不需要的信息將原封不動發(fā)至下一個控制單元。

4）標準微控制器和專用部件。標準微控制器是控制單元的核心部分，它的內(nèi)部有個微處理器，用于操縱控制單元的所有基本功能。專用部件用于控制某些專用功能，如CD播放機和收音機調(diào)諧器。

三．MOST總線的工作原理

　MOST總線基于環(huán)形拓撲，從而允許共享多個發(fā)送和接收器的數(shù)據(jù)。在光纖環(huán)路系統(tǒng)中，信息顯示控制單元J523、數(shù)據(jù)總線診斷接口(網(wǎng)關(guān))J533、電話控制單元R36、導航控制單元J104、電視調(diào)諧器R78、收音機控制單元R、音響控制單元J525及換碟機R41通過光纖組成一個封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu)(圖1)，各控制單元通過光纖(LWL)以相同的方向在環(huán)路中發(fā)送數(shù)據(jù)到相鄰的下一個控制單元。在每個控制單元中，各有1個光纖導體(FOT發(fā)射單元)來負責光波的傳遞（如圖4）。它是由1個光電二極管和1個發(fā)光二極管組成。到達的光波信號由光電二極管轉(zhuǎn)化為電壓信號，并繼續(xù)傳輸給傳輸接收機。發(fā)光二極管的任務是將MOST-BUS傳輸接收機的電壓信號轉(zhuǎn)化為光纖信號，產(chǎn)生波長為650 nm的紅色光波。數(shù)據(jù)將通過光波的調(diào)制來傳輸，經(jīng)調(diào)制后的光線接著將通過光波導體被導向下一個控制單元。

（圖4 發(fā)射與接收單元） （圖5 光波傳送圖）

光波沿光導纖維的傳輸過程中，只有一部分是沿直線傳輸?shù)模^大部分是按全反射原理在纖芯表面以之字形曲線傳送的（如圖五）。當一束光以小角度照射到折射率高的材料（纖芯）和折射率低的材料（涂層）之間的界面時，光束就會在纖芯的內(nèi)部被完全的反射。這種全反射效應取決于從內(nèi)部照射到界面的光波角度，如果角度過陡，也就是光導纖維彎曲或彎折過度時，光波就會離開纖芯從而造成很大的損失。所以，光導纖維的曲率半徑不可小于25mm。

MOST傳輸協(xié)議由分成幀的數(shù)據(jù)塊組成。每一幀包含流數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如（圖6）。一個信息幀的大小為64字節(jié)，可分成起始區(qū)，分界區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)，狀態(tài)區(qū)和兩個校驗字節(jié)。數(shù)據(jù)區(qū)可分為同步數(shù)據(jù)和異步數(shù)據(jù)兩種類型如（圖7）。聲音和視頻作為同步數(shù)據(jù)在24-60個字節(jié)之間，具有優(yōu)先權(quán)進行傳遞；圖片，用于計算的信息及文字作為異步數(shù)據(jù)于4個字節(jié)為一個數(shù)據(jù)包被記錄并發(fā)射到接受器上。

（圖6 信息幀結(jié)構(gòu)）

（圖7 同步和異步數(shù)據(jù) ）

四．故障實例分析

故障現(xiàn)象：一輛06款奧迪A6L2.4CVT轎車,里程表顯示行駛了2.5萬公里。車主反映：車輛在下雨打雷的時候，MMI系統(tǒng)閃了兩下后變成黑屏無法工作了，車主認為是被雷擊壞了。

故障診斷與排除：接車后，試車，發(fā)現(xiàn)和車主反映的現(xiàn)象是一樣的，MMI系統(tǒng)完全沒有任何反映，但在車內(nèi)系統(tǒng)一般不會被雷電擊中的，懷疑是MOST系統(tǒng)中斷路引起的故障，于是本著由簡單到復雜的原則進行了如下檢查：

1．連接故障診斷儀VAS5052對該車網(wǎng)關(guān)安裝列表進行故障診斷，在網(wǎng)關(guān)的安裝列表中顯示與光纖環(huán)路相連接的各個控制單元無法達到(圖8)。19數(shù)據(jù)總線的診斷接口即網(wǎng)關(guān)J533控制單元中有光纖環(huán)路斷路的故障記錄。根據(jù)該車光纖系統(tǒng)(MOST-BUS 媒體系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換總線)的結(jié)構(gòu)可知，如果系統(tǒng)無法開機說明光纖系統(tǒng)中的個別控制單元無法正常工作，或各控制單元間的光纖出現(xiàn)了斷路、破損等情況，使光纖環(huán)路不能形成回路。

（圖8 網(wǎng)關(guān)安裝列表故障顯示）

2．通過學習自學手冊進行分析，如果數(shù)據(jù)傳輸在MOST-BUS中的一點斷開，因其環(huán)形結(jié)構(gòu)我們便把它叫做環(huán)路斷開。環(huán)路斷開的后果有：①聲音和圖像給出的中斷；②通過多媒體操作單元的操作和設置的中斷；③在故障診斷管理器故障存儲器中記錄光纖數(shù)據(jù)總線中斷的故障存儲 。環(huán)路斷開的原因可能是：①光波導體中斷；②發(fā)射或接收器控制單元電源故障；③發(fā)射或接收器控制單元故障。要確定環(huán)路斷開的位置就必須實施環(huán)路斷開故障診斷。

3．使用VAS5052對該車進行環(huán)路中斷診斷導線的測量程序，考慮到維修便利性的原則，我們先從行李艙的左后襯板內(nèi)斷開音響控制單元J525(圖9)，測量其電器插頭上的環(huán)路中斷診斷導線的電壓，發(fā)現(xiàn)環(huán)路中斷診斷導線與搭鐵線之間的電壓為5V，其標準值就是5 V。

（圖9 音響控制單元J525）

4．若MOST-BUS中某個控制單元內(nèi)有電器故障，則可以用光學替換控制單元VAS 6186(圖10)來替換出現(xiàn)故障的控制單元，如果沒有專用工具VAS 6186，我們可以用一段光纖和一個適合的插頭把某個控制單元進行短接，再繼續(xù)觀察MOST-BUS系統(tǒng)是否恢復正常。

（圖10 光學替換控制單元VAS 6186）

5．本著由簡單到復雜的原則，用光學替換控制單元VAS 6186(圖9)來替換音響控制單元J525，發(fā)現(xiàn)MOST-BUS系統(tǒng)是否恢復正常。由此，可以判斷是音響控制單元J525有故障。

6．故障原因及排除：拆下音響控制單元J525發(fā)現(xiàn)上面有水流的白色痕跡，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)該車發(fā)生過事故更換過后風擋玻璃，由于裝配不好有漏水現(xiàn)象，下雨時漏下的水產(chǎn)生短路而燒了音響控制單元J525。重新安裝后風擋玻璃，更換音響控制單元J525后故障排除。

五．結(jié)束語

通過對該車故障的維修，讓筆者感覺到，搞技術(shù)不是追求你會不會做就可以了，而是要追求100%的成功率才算是個合格的技術(shù)工人。任何事情都不能馬虎，否則都會產(chǎn)生不必要的損失，甚至安全事故。面對越來越多的高新科技產(chǎn)品應用在現(xiàn)代汽車上，有時出現(xiàn)的故障也會錯綜復雜。為此，要求我們必須理解各個系統(tǒng)的工作原理及工作過程，才能快速診斷出故障。所以我們必須不斷地學習新知識，只有這樣我們在日常工作中才能盡快整理出正確的診斷思路，才能在面對疑難故障時得心應手。