04 项目四 MOST网络系统的结构原理与检修.pptx

第1页：项目四 MOST网络系统的结构原理与检修

项目四 MOST网络系统的结构原理与检修：本模块讲解MOST网络系统的应用与作用、数据通信原理与数据结构、系统组成结构，以及故障特点、故障类型与检修方法。

• 4.1 MOST总线的特点与类型
• 4.2 MOST总线协议
• 4.3 奥迪车系MOST数据总线系统结构原理与检修

第2页：项目四 知识目标与技能目标

项目知识目标

• 知道MOST网络系统的应用及作用
• 熟知MOST网络系统的数据通信原理和数据结构
• 掌握MOST网络系统的组成结构
• 掌握MOST网络系统的故障特点和故障类型

项目技能目标

• 能够用示波器、万用表和故障诊断仪等仪器对MOST网络系统进行检测
• 能够对检测结果进行分析判断
• 能够对MOST网络系统的故障进行修复

第3页：4.1.1 MOST的含义

MOST（Media Oriented Systems Transport）是一种用于多媒体数据传送的网络系统。MOST网络采用光纤作为物理层的传输介质，将视听设备、通信设备以及信息服务设备（如音响装置、电视、全球定位系统及电话）相互连接起来。

第4页：4.1.2 MOST的特点（一）

4.1.2 MOST的特点

1. 传输介质：光纤（plastic optical fiber，POF），优化信息传送质量；光纤网络不会受到电磁辐射干扰与搭铁环的影响。
2. 传输速率高：保证低成本的条件下，达到24.8Mbit/s的数据传输速度。
3. 无论是否有主控计算机都可以工作。
4. 支持声音和压缩图像的实时处理，最多可以同时传送15个频道的CD质量的非压缩音频数据。
5. 支持数据的同步和异步传输，一次最多传输60B。

第5页：4.1.2 MOST的特点（二）

4.1.2 MOST的特点（续）

6. 发送/接收器嵌有虚拟网络管理系统。
7. MOST网络支持“即插即用”方式，在网络上可以随时添加和去除设备。
8. 节点数：最多可以连接64个节点。
9. 提供MOST设备标准。
10. 方便简洁的应用系统界面。

第6页：4.2.1 MOST数据的类型

4.2 MOST总线协议——4.2.1 MOST数据的类型

1. 同步数据（时基数据）：实时传送音频信号、视频信号等流动型数据。
2. 异步数据（非时基数据）：传送访问网络及访问数据库等的数据包。
3. 控制数据：传送控制报文及控制整个网络的数据。

第7页：MOST总线协议章节页

4.2 MOST总线协议：本页为4.2节标题页，后续内容讲解MOST数据帧的构成与数据传输速率。

第8页：MOST数据帧与传输速率

MOST-数据帧：一帧64字节，其中信息数据最多60字节。

源数据速率：60Bytes/Frame × 8Bit/Byte × 44100Frames/sec ≈ 21.2Mbit/s。同步与异步信息的分界线可在数据区内移动。

第9页：1. MOST节点结构

4.2.2 MOST基本结构和原理——1. MOST节点结构

• MOST网络可以连接基于不同内部结构和内部实现技术的节点。
• 网络拓扑结构可以是环型或星型，在汽车上采用环型网络拓扑结构，各控制单元之间通过一个环形数据总线连接，该总线只向一个方向传输数据，因此一个控制单元总是拥有2根光纤，一根用于发射机，另一根用于接收机。

第10页：MOST总线的设备结构

2. MOST总线的设备结构：逻辑上一个MOST设备包括节点应用功能块、网络服务接口、发送/接收器以及物理层接口。一个MOST设备可以有多个功能块，如使用CD，需要有“播放”、“停止”以及“设置播放时间”等功能，这些功能对于MOST设备来说是外部可访问的。连接到MOST网络上的任何应用层部分都是MOST设备。

第11页：RX、TX与Ctrl信号

RX表示输入信号，TX表示发送信号，Ctrl表示控制信号。在一些简单的设备中，可以没有微控制器部分，由MOST功能模块、MOST发送/接收器直接把应用系统连到网络上。

第12页：多媒体网络的原理

3. 多媒体网络的原理：图示音频、视频、图形与控制数据服务（SMS、TMCD、AB等）经MOST网络传输的关系。

第13页：奥迪车上多媒体装置的传输速率

4.3 奥迪车系MOST数据总线系统结构原理与检修——4.3.1 概述：下表为奥迪车上信息及娱乐多媒体装置的传输速率。

说明：原表装置名称与速率文字交替出现，此处按相邻关系配对整理，建议对照原图核对。

第14页：奥迪MOST数据总线系统的组成

奥迪MOST数据总线系统的组成：奥迪MOST数据总线系统由各控制单元、光导纤维与光导插头组成，控制单元之间以环形结构连接。

第15页：奥迪MOST系统组成图

本页源文件仅保留章节标题，对应奥迪MOST数据总线系统的组成示意。按推断图示各控制单元经光导纤维连成环形网络，建议对照原图确认。

第16页：MOST总线控制单元的内部结构

MOST总线控制单元的内部结构：作用是将某一控制单元发射机内产生的光波传送到另一控制单元的接收器。主要包括：1. 光导纤维—光导插头；2. 电气插头；3. 内部供电装置；4. 收发单元—光导发射器（FOT）。

第17页：光导插头与电气插头

图示MOST控制单元上的光导插头、电气插头与内部供电装置的布置，光导插头负责光信号的输入与输出，电气插头负责供电与诊断。

第18页：发光二极管与光电二极管原理

图示发光二极管产生的光信号与光电二极管的结构原理，发射端将电信号转为光信号，接收端由光电二极管还原为电信号。

第19页：PN结光强度与电流电压关系

图示射入PN结上光强度弱时的电流和电压，以及光强度强时的电流和电压，反映光电二极管输出随入射光强变化的关系。

第20页：4.3.4 光导纤维

4.3.4 光导纤维：光导纤维被设计成能够把一个控制单元发射器产生的光波传送至另一个控制单元的接收器。

第21页：光导纤维的结构

1. 光导纤维的结构

• 纤芯：光导纤维的中心部分，用有机玻璃制成，是光导线，纤芯内的光根据全反射原理几乎无损失地传导。
• 透光的反射涂层：由氟聚合物制成，包在纤芯周围，对全反射起关键作用。
• 黑色包层：由尼龙制成，用来防止外部光照射。
• 彩色包层：起到识别、保护及隔温作用。

第22页：光纤端面的处理要求

光纤端面切割面上的污垢和刮痕会产生很高的损耗（衰减），因此为了最大限度地减小传送损失，光导纤维的端面必须光滑、垂直和清洁。只有使用专用的切割工具才能达到上述要求。

第23页：直的光导纤维中光波的传送

2. 光导纤维中光波的传送——①直的光导纤维：光导纤维以直线方式在内芯线中传导部分光波，大多数光波通过在内芯线的表面产生全反射而被以之字形图案传送。

第24页：弯曲的光导纤维中光波的传送

②弯曲的光导纤维：发生在内芯线覆盖层边缘的全反射使得光波被反射，从而被传导通过弯曲处。正常弯曲不会造成明显衰减，但弯曲过度会使部分光折射出光纤。

第25页：过度弯曲的光导纤维

③过度弯曲的光导纤维：就会有部分光折射出光纤，故光导纤维的弯曲半径必须大于25mm。

全反射条件——一束光线以较小的角度撞击在折射率分别较高和较低材料之间的边界层上；在光导纤维中，内芯线的折射率比它的覆盖层高。

第26页：光导插头

3. 光导插头：在生产光纤导线时，为了在插头外壳上固定光纤导线，就要在光纤导线尾端利用激光技术焊上塑料套管或者在尾端卡上黄铜质地的套管。为了能将光导纤维连接到控制单元上，使用了一种专用插头，插座接头上有一个信号方向箭头，它表示输入方向（通向接收器），插头壳体与控制单元连接。

第27页：信号衰减与衰减增加的原因

4. 光导纤维中的信号衰减：传送过程中发生的光波的功率下降被称为衰减，衰减率（A）用分贝（dB）表示。

5. 光学数据总线中衰减增加的原因

1. 光导纤维弯曲半径太小，弯曲半径小于5mm（扭绞）使得内芯线在弯曲点产生出阴影，必须更换光导纤维。
2. 光导纤维的覆盖层损坏。
3. 端面刮伤。
4. 端面变脏。
5. 端面移位（插头外壳破裂）。
6. 端面不成直线（角度误差）。
7. 光导纤维的端面和控制单元的接触面之间有缝隙（插头外壳破裂或未啮合）。
8. 套圈未正确地压接。

第28页：光导纤维的使用和维护

6. 光导纤维的使用和维护：不允许用下述方法维护光导纤维及其构件

1. 热处理之类的维修方法，如钎焊、热粘结及焊接。
2. 化学及机械方法，如粘贴、平接对接。
3. 两条光导纤维线绞合在一起，或者一根光导纤维与一根铜线绞合在一起。
4. 包层上打孔、切割、压缩变形等，另外装入车内时不可有物体压到包层。
5. 端面上不可脏污，如液体、灰尘、工作介质等，只有在插接和检测时才可小心地取下保护盖。
6. 在车内铺设时不可打结，更换光导纤维时注意其正确的长度。

第29页：（1）睡眠模式

4.3.5 MOST总线系统状态——（1）睡眠模式：MOST总线中没有数据交换，设备被切换至备用模式，只有系统管理器发出光学起始脉冲后，才被激活。闭路电流下降至最小值。

第30页：睡眠模式激活的条件

睡眠模式激活的条件

• MOST总线中的所有控制单元都准备就绪，可切换至睡眠模式。
• 其它总线系统没有通过网关提出任何要求。
• 自诊断未激活。

在上述条件下，MOST总线可以通过下列方式切换至睡眠模式：

• 如果起动发动机或蓄电池放电，蓄电池管理器通过网关进行切换。
• 通过自诊断仪器激活“传输模式”。

第31页：（2）备用模式

（2）备用模式：没有来自其他用户需要执行功能的请求。MOST总线系统仍在后台工作着，但所有的输出媒介（显示屏、音频放大器等）都不工作或不发声。此模式在起动和系统运行时被激活。

第32页：备用模式激活的条件

备用模式激活的条件

• 由其他数据总线通过网关激活，例如：驾驶员车门的关闭或开启，点火开关接通。
• 由MOST总线中的控制单元激活，例如：打入的电话。

第33页：（3）通电工作模式

（3）通电工作模式：控制单元被完全激活。数据在MOST总线上进行交换，输出媒介（显示屏、音频放大器等）工作或发声，用户可以使用所有的功能。

第34页：通电工作模式激活的条件

通电工作模式激活的条件

• MOST总线系统处于备用模式。
• 由其他数据总线通过网关激活，例如：S触点，显示屏工作。
• 通过用户的功能选择来激活，例如：通过多媒体操作单元E380。

第35页：（1）脉冲频率

4.3.6 MOST总线系统的信息帧——（1）脉冲频率：系统管理器以44.1kHz的脉冲频率从环状总线上向下一个控制单元发送信息帧，目的在于允许传递同步数据，例如声音和动态图像（视频），这些信息必须以相同的时间间隔来发送。

为什么设置为44.1kHz？数字式音频装置（CD、DVD播放器，DAB无线电）的传送频率为44.1kHz，脉冲频率设置为44.1kHz，这些装置连接到MOST总线上。

第36页：（2）信息帧的结构

（2）信息帧的结构：信息帧的大小最多是64B，最多可传输60B的数据，其余字节用于起始区、分界符、状态区、奇偶校验区与控制数据，由系统管理器以44.1kHz的脉冲频率逐帧发送。

第37页：起始区、分界符与数据区

信息帧各区

①起始区

起始区标志着信息帧的开始，每一段信息帧都有一个单独的起始区。

②分界符

分界符用于区分起始区和紧跟着的数据区。

③数据区

MOST总线利用数据区最多可将60字节的有效数据发送到控制单元。有两种不同的数据类型：作为同步数据形式的音频与视频；作为异步数据形式的图像，用于计算目的的信息和文字信息。数据区的分配是可变的，同步数据的大小在24～60字节之间，同步数据的传送具有优先权。

第38页：校验字节

④校验字节：两个校验字节被用来传送信息：a. 发射机和接收机的地址（标识符）；b. 至接收机的控制命令（例如，放大器设置高/低）。

例如：发射机为前部信息显示和操作单元的控制单元，接收机为放大器，控制信号为音量高/低。一个信息组中有16个信息帧，一个信息组中的校验字节在控制单元内汇成一个校验信息帧。

第39页：状态区与奇偶校验区

⑤状态区：信息帧的状态区包含用于接收机发送信息帧的信息。

⑥奇偶校验区：奇偶区被用来最终检查数据的完整性，该区的内容将决定是否需要重复一次发送过程。

第40页：（1）系统启动（唤醒）

4.3.7 MOST总线的功能流程——（1）系统启动（唤醒）：如果MOST总线处于睡眠模式，那么首先须通过唤醒程序将系统切换至备用模式。如果一个控制单元（系统管理器除外）唤醒了MOST总线，那么该控制单元就会向下一个控制单元发射一种专门调制的光（称为伺服光）。环状总线上的下一个控制单元通过在睡眠模式下工作的光电二极管接收这个伺服光并将此光继续下传，该过程一直进行到系统管理器为止，系统管理器根据传来的伺服光识别是否有系统起动的请求。

第41页：主光与环路封闭

然后系统管理器向下一个控制单元发送一种专门调制的光（称为主光），这个主光由所有的控制单元继续传递，光导发射机（FOT）接收到主光后，系统管理器就可识别出环形总线现在已经封闭了，可以开始发送信息帧。

第42页：系统管理器发送信息帧

系统管理器发送信息帧：首批信息帧要求MOST总线上的控制单元提供标识符。系统管理器根据标识符向环形总线上的所有控制单元发送实时顺序（实际配置），这使得面向地址的数据传递成为可能。诊断管理器将报告上来的控制单元（实际配置）与一个所安装的控制单元存储表（规定配置）进行比较，如果实际配置与规定配置不相符，诊断管理器存储相应的故障。至此整个唤醒过程结束，可以开始数据传送。

第43页：音频与视频作为同步数据的传送

（2）音频与视频作为同步数据的传送：图为同步数据形式传送音频与视频信号的过程。

第44页：发射机与接收机地址示例

发射机地址：前部信息显示和操作单元的控制单元J523，环形结构中的位置1；数据源的接收机地址：CD机，环形位置3（取决于装备情况）。控制命令：①播放第10个曲目；②分配传送通道。

第45页：CD机数据源插入校验数据

CD机（数据源）确定数据区中有哪些字节可以用来传送它的数据，然后插入一个带校验数据的数据组。数据源的发射机地址：CD机；系统管理器的接收机地址：前部信息控制单元J523，环形结构中的位置1。控制命令：把CD的数据传送至通道01、02、03、04（立体声）。

第46页：同步传送的数据管理

（3）同步传送的数据管理：传送通道——音频与视频传送需要每个数据区中的几个字节，数据源会根据信号类型预定一些字节，这些已被预定的字节就称为通道，一个通道包含一个字节的数据。

第47页：异步数据形式的传送

（4）异步数据形式的传送：导航系统地图显示、导航计算、互联网站点、电子邮件等都以异步数据的形式传送。

第48页：异步数据传送过程

异步数据源是以不规则的时间间隔来发送这些数据的。每个数据源将其异步数据存储到缓冲寄存器内，然后数据源开始等待，直至接收到带有接收机地址的信息组。数据源将数据记录到该信息组数据区的空闲字节内，记录是以每4个字节为一个数据包的形式进行的。接收机读取数据区中的数据包并处理这些信息。异步数据停留在数据区，直到信息组又到达数据源，数据源从数据区提取数据，在合适的时候用新数据取代这些数据。

第49页：环形结构中断

4.3.8 MOST数据总线检修：由于采用了环形结构，某一个MOST总线位置上数据传送的中断就被称为环形结构中断。

引起环形结构中断的可能原因

1. 光导纤维中断。
2. 发射机或接收机控制单元的电源发生故障。
3. 发射机或接收机控制单元发生故障。

环形结构中断的后果

• 不能播放音频与视频。
• 不能用多媒体操作单元进行控制和调整。
• 诊断管理器的故障存储器中存储故障信息（“光导数据总线中断”）。

第50页：环形结构中断的故障诊断

1. 环形结构中断的故障诊断：由于环形结构中断，就不能在MOST总线中进行数据传送，环形结构中的中断位置必须执行环形结构的故障诊断来确定。环形结构的故障诊断是诊断管理器执行的最终控制诊断的一部分。

• 诊断方法：借助于诊断导线来执行环形结构的故障诊断。
• 连接方法：通过中央接线连接装置将诊断导线连接至MOST总线中的每一个控制单元。

第51页：环形结构中断的诊断过程

环形结构中断的诊断过程：启动环形结构的故障诊断后，诊断管理器通过诊断线向每个控制单元传送一个脉冲，这个脉冲使得所有控制单元借助于它们在FOT中的发射单元（发光二极管）发出光信号。在此过程中，所有控制单元检查：它们的电源和内部的电气功能；接收来自环形结构中前一个控制单元的光信号。每一个MOST总线的控制单元在软件规定的时间长度内作出应答。

环形结构故障诊断启动后，MOST总线的控制单元传送出两条信息：①控制单元的电气系统正常，即控制单元的电气功能正常（例如电源正常）；②控制单元的光导系统正常，它的光敏二极管接收到环形结构中前一个控制单元的光信号。

第52页：故障检查与控制单元替换

这些信息告诉诊断管理器：系统中是否存在电气故障（电源故障）；哪一些控制单元之间的光学数据传送中断了。

进一步检测：先检查供电、搭铁；再检查光纤插头是否正常；最后检查控制单元是否正常。

控制单元的故障检查：利用光学备用控制单元VAS6186替换出现故障的控制单元，再检查MOST总线是否恢复正常，若系统正常，则说明控制单元存在故障。

第53页：衰减增加时的环形结构故障诊断

2. 衰减增加时环形结构的故障诊断：环形结构的故障诊断只能检测数据传送的中断。诊断管理器的执行元件诊断还有一项功能，就是通过降低光功率来进行环形中断诊断，用于识别增大的信号衰减。

第54页：功率下降时的环形故障诊断过程

功率下降时的环形故障诊断的过程与常规诊断基本相同，但是控制单元用衰减度为3dB的方式，即光功率减少一半，打开它们在FOT中的发光二极管。如果光导纤维的衰减增加了，则到达接收机的光信号的强度就会不够强，接收机就会发出“光学问题”的信号。这时，诊断管理器就会识别出故障位置并在诊断测试仪的引导性故障查询中存储一条相应的故障信息。

第55页：项目四 习题

习题

1. 简要说明MOST的概念和特点。
2. MOST总线系统由哪几部分组成，各自的功能是什么？
3. MOST总线系统对光导纤维有什么要求？
4. 光是如何在光导纤维中传送的？
5. 简述MOST总线系统信息帧的组成。
6. MOST总线系统的典型故障有哪些？
7. 如何用光学诊断仪检测MOST总线系统？

第56页：项目四 结束页

谢谢！

本页为项目四「MOST网络系统的结构原理与检修」的结束页。