車載網路系統介紹

世界太陽能車挑戰賽

每兩年舉辦一次的世界太陽能車挑戰賽事是太陽能車設計領域重要的一場賽事，參賽者必須駕乘特別設計的太陽能車，穿越全長3,021公里(1,877英哩)、全程曝曬在太陽底下的澳洲內陸。在2011年的賽事中，荷蘭參賽隊伍在恩智浦半導體公司的贊助下，設計出採用控制器區域網路(Control Area Network；CAN Bus)的太陽能車─NUNA6。

嚴酷及冗長的比賽，可靠度是首要的考量。在車輛內部，資料必須在無干擾下傳輸，駕駛和支援團隊間的通訊通道需要保持清晰、一致。NUNA6將他們的信任放在CAN身上，因為它堅固耐用以及可靠的車輛通訊管理，在NUNA6內所有的電子系統，如車上的行車電腦、電子馬達控制器以及追蹤最大功率點的電路系統，全都是透過CAN bus連接在一起。

NUNA6有1個聰明的方向盤，不只是保持車輛直行於道路上，這個方向盤就像是個儀表板，提供駕駛簡便的方式使用重要的功能，例如油門，用來控制速度；恢復式的煞車，用來協助對電池再次充電，當車輛放慢速度時，還有1個即押即講(Push-to-Talk；PTT)的按鈕，提供駕駛和支援團隊間的語音通訊。

Nuon團隊使用恩智浦半導體的LPC11C24，是32位元ARM Cortex-M0核心且具有CAN介面及內建的CAN收發器，在NUNA6內，LPC11C24執行一連串的工作，從讀取按鍵變化、追蹤油門的類比值去控制輕微的煞車機制，有了以ROM為主的驅動程式讓NUNA6透過CAN bus使用ISP更新核心程式，可以在任何時候，甚至是比賽中，上傳最新程式或者調整系統設定值。

圖1. NUNA6 太陽能車外觀

車載網路系統介紹

車載網路系統猶如汽車的神經系統，由於各車用電子控制系統(ECU)與裝置肩負不同的功能與目的，使得各車載通訊協定也不盡相同，目前車用電子網路規格以CAN和LIN為主，MOST負責多媒體傳輸，而新發展的FlexRay將扮演未來汽車發展線控操作(X-by-Wire)系統的重要角色。底下為車載網路系統常見匯流排介紹：

1、LIN採用單線傳輸，具備低成本的優勢，適用於低速應用，如車門、導向輪、座位、馬達、照明等零件。

2、CAN為一即時、分散式通訊協定，使用訊框交換的方式來共享匯流排上的資訊，具有很高的即時性能，基本設計規範要求位元傳輸速率高、高抗電磁干擾性，並能檢測出網路上的任何錯誤，為目前最廣泛使用的車用電子網路規格。而隨著汽車上出現了越來越多的通訊娛樂設備，需要更大頻寬及更高網路速度之規格，

3、MOST定義了一種功能強大，適用於多媒體資料服務的匯流排系統，涵蓋了ISO/OSI參照模型所有的七層，能在特有的拓樸結構下進行通訊，經典的結構為環型結構。

4、FlexRay滿足未來先進汽車高速控制應用的需要，同時支援分散式控制系統，並可彌補CAN、LIN和MOST等主要車用網路標準的不足。FlexRay協定主要定義於需要高速通訊頻寬和決定性容錯資料傳輸能力的底盤控制、車身和動力總成等場合。FlexRay通訊系統並非僅是一個通訊協議，還包括一種特殊設計的高速收發器，使單一通道的傳輸速率最高可達10Mbit/s。

從目前公開的資料顯示，目前各大車廠對於支援FlexRay標準的車型，都還是採取較保守的態度，因此CAN 標準仍然是現階段車載資通訊的主流。

圖2. CAN BUS架構示意圖

智慧車載資通訊實驗系統介紹

台灣優奎士推出的智慧車載資電通訊實驗系統，採用自主設計、製造的UBIKIT 6612雙核心嵌入式平台，其內建符合ISO11898 CAN BUS介面，並搭配自行設計製造的實驗載板，採用MCP2515 CAN控制器及恩智浦半導體的LPC11C14，32位元ARM Cortex-M0核心，實驗模組包括溫溼度感測器、加速度感測器、CAN直流馬達節點模組、CAN步進馬達節點模組及CAN GPS節點模組。搭配知名學者許永和教授撰寫的教材，包涵完整的理論介紹及實驗設計，帶領使用者從底層的CAN驅動程式設計，到Android平台上CAN圖形化介面設計及JNI 實作等，可幫助使用者融會貫通嵌入式系統及車載資通訊領域。每一個實驗模組並獨立設計一個章節的篇幅，從原理的介紹、Android應用程式設計及CAN ECU節點開發板應用程式設計，帶領使用者從理論基礎到實際應用，大幅降低學習門檻，可讓使用者快速上手並能從事車載資通訊相關的開發工作。

圖3. 台灣優奎士智慧車載資通訊實驗系統

REFERENCE:
1. 經濟部車載資通訊產業推動服務網
http://www.tpo.org.tw/news_content.php?id=3692

2. TheBlogsMine.com "Nuna 6 Solar Vehicle to Compete in $10 Million Race"
http://www.theblogismine.com/2011/08/09/nuna-6-solar-vehicle-to-compete-in-10-million-race-gallery/

3. CAN BUS
http://www.canbuskit.com/what.php