двигатель, ходовая, электрика, трансмиссия, управление
Из каких важных блоков состоит автомобиль, их назначение, роль в работе машины? Это вопросы, возникающие у новичков, недавно севших за руль, столкнувшихся с необходимостью изучения его устройства. Вопросов много, они сложны, но интересны. Попробуем дать краткие, но исчерпывающие ответы.
Ежедневно жители города, даже небольшого, сталкиваются с потоком транспорта. Обыватели, далёкие от самостоятельных поездок на машине, не задумываются об её устройстве.
Им кажется, что автомобили (от легкового до автобуса) сделаны по одному принципу, состоят из сходных модулей. Начиная приобретать первый опыт вождения, человек осознаёт, что все они разные.
Легковой автомобиль
Какие узлы автомобиля может назвать дилетант? Как правило, его фантазия не заходит дальше, чем: кузов, двигатель, колёса, салон. Реальное устройство значительно сложней. Основными блоками являются:
1. Жёсткая (несущая) основа.
2. Двигатель.
3. Трансмиссия.
4. Ходовая система.
5. Электрические узлы.
6. Управление.
Этот короткий список будет выглядеть гораздо внушительней в развёрнутой форме. Рассмотрим назначение его главных составляющих более конкретно.
Несущая основа (конструкция)
Значение узла сложно переоценить. Без него не может существовать автомобиль. Все прочие детали устанавливаются, крепятся на основу, связывающую, объединяющую их. Существует 2 типа конструкций (несущих):
— на основе тяжёлой металлической рамы;
— несущий кузов.
Оба варианта имеют право существовать, являясь одним из основных блоков авто, добавляя ему ряд плюсов или минусов.
Автомашины, изготовленные по рамному принципу способны вынести большие нагрузки. Особенностью таких версий легковых (или грузовых) машин считается многофункциональность их рамы, которую можно применять для различных модификаций автомобилей, оставляя её в неизменном виде. Другое преимущество – простота замены деталей, ремонта.
Кузовная система, предполагает отсутствие рамы. Её функции отданы кузову. Являясь более распространённой для легковых машин, такая конструкция не лишена изъянов.
Кузов несёт здесь вес всех закреплённых на нём деталей, получает удары от столкновений, подвержен испытаниям неровностями дорог, вибрацией. Выполненный из тонкого металла он оказывается под ударом сложных факторов. Положительный момент такого устройства автомашины — её лёгкость. Основная масса расположена низко, что даёт дополнительную устойчивость на трассе.
Двигатель
Сложный узел, включающий множество деталей, дающий жизнь авто – его мотор. Он производит энергию, вращающую колёса. Двигатели удобно классифицировать по типу потребляемого ими топлива:
— бензин;
— дизельное топливо;
— газ.
Хотя газ и дизельное топливо делают эксплуатацию машины более экономной, бензиновые двигатели остаются самыми распространёнными с момента появления автомобиля по сегодняшний день.
Существуют отдельные модификации, использующие несколько видов топлива. Концептуальной моделью современности считается конструкция, двигатель внутреннего сгорания в которой заменили аккумуляторные батареи и электрический мотор.
В первых моделях бензиновых двигателей запуск обеспечивался вращением ручки. Этот способ давно забыт. Его сменили электрические стартёры, дающие искру зажигания для топливной смеси.
Трансмиссия
Функцию передачи, полученной от двигателя энергии к деталям, которые обеспечат передвижение машины, выполняет блок трансмиссии. В зависимости от привода машины (передний либо задний) трансмиссионная система имеет отличительные особенности.
Например, трансмиссия машины с передним приводом состоит из деталей:
1. Сцепление.
2. Коробка передач.
3. Приводные валы передние.
4. Шарниры угловых скоростей.
5. Дифференциал.
6. Основная передача (главная).
Транспортное средство с установленной под капотом трансмиссией и двигателем можно считать мощным автомобилем.
Ходовая часть
Данный блок элементов, кроме колёс и способа управления ими (числа ведущих среди общего количества колёс автомобиля), включает подвеску.
Существует большое число вариантов автомобильных подвесок. Все они разработаны для выполнения сходных задач. Функции согласования колёс и несущей системы машины, уменьшения вибрации отданы этому агрегату.
Электрические узлы и управление
К разделу электрооборудования автомашины относят: стартеры, аккумуляторы, генераторы. Кроме перечисленных деталей, систему дополняют кондиционеры, стереосистемы, прочие приборы потребления электроэнергии. От качества, надёжности данных блоков зависит работоспособность всего транспортного средства:
1. Хороший аккумулятор гарантирует быстрый, надёжный запуск двигателя в любую погоду.
2. Без исправного, проверенного стартера не появится искра, запускающая двигатель.
3. Только исправная работа генератора может гарантировать качественный заряд аккумуляторной батареи, работу всех бортовых систем во время движения машины.
Особая роль отводится управлению автомобилем. Помощь водителю здесь оказывают бортовые компьютеры, установленные на новых авто.
Сложные электронные системы собирают информацию о состоянии каждого узла, анализируют её, сообщают водителю результаты. Решение главных задач управления по-прежнему принадлежит человеку за баранкой, способному точно реагировать на изменения ситуации на полосах движения дороги. Основа системы, управляющей автомобилем, осталась прежней:
1. Корректировка направления движения (рулевое управление).
2. Согласование скоростного режима (система тормозов).
Все перечисленные агрегаты и узлы имеют сложное строение, выполняют множество функций. За время развития автомобильного транспорта они претерпели огромные изменения. Однако их внутренние модернизации направлены на изменение скорости передвижения, улучшение качественных характеристик работы машины, комфорта пассажиров.
1.2. Узлы, агрегаты и запасные части к автомобильной технике / КонсультантПлюс
1.2. Узлы, агрегаты и запасные части к автомобильной технике | |||||||||||||||||||
Примечание: 1. Форма предусматривает данные на автомобильную технику,
автомобильные базовые шасси, узлы, агрегаты и запасные части к
ней.
2. На каждую единицу высвобождаемого автомобильного транспорта
представляется: копия паспорта транспортного средства; копия
приказа о выводе из эксплуатации автотранспортного средства,
предложенного к реализации со дня принятия такого решения
начальником уполномоченной организации.
3. Одновременно представляются акты технического состояния на
каждую единицу автотранспортного средства в 1 экземпляре по
форме, указанной в приложении N 2 к Порядку подготовки.
Начальник уполномоченной организации ___________ _________________________
(подпись) (инициалы, фамилия)
Председатель комиссии ___________ _________________________
(подпись) (инициалы, фамилия)
Главный бухгалтер ___________ _________________________
(подпись) (инициалы, фамилия)
М.П.
Открыть полный текст документа
Гарантия на автомобили Киа
Общие положения
Kia не просто продает автомобили. Мы хотим, чтобы наши клиенты наслаждались ими долгие годы.Мы используем новейшие инженерные и технические ноу-хау для проектирования и сборки автомобилей, и мы думаем, что вы оцените результат каждый раз, садясь за руль. 5-летняя гарантия распространяется на новые автомобили Kia, купленные у Дилера Kia в РФ, зарегистрированные и используемые на территории РФ.
Подробные условия гарантии указаны в Сервисной книжке и договоре купли-продажи автомобиля при покупке автомобиля у Дилера Kia в РФ.
Сервисная Книжка и условия гарантии
Все положения и условия гарантии, изложенные в Сервисной книжке, которую владелец получил при приобретении автомобиля Kia у Дилера, являются приоритетными. При наличии в Сервисной книжке отдельных положений и условий, ссылающиеся на официальный сайт Kia – приоритетными являются условия, изложенные на официальном сайте Kia.Что покрывается гарантией
Дилер Kia готов выполнить гарантийный ремонт, используя оригинальные детали, чтобы устранить проблему, покрываемую гарантией, без взимания дополнительной платы. Гарантия на детали, отремонтированные или установленные взамен неисправных, предоставляется до конца срока гарантии на автомобиль, за исключением элементов, на которые установлен гарантийный срок меньшей продолжительности в соответствии с Сервисной книжкой. Основная гарантия На основные элементы автомобилей Kia, эксплуатируемых на территории России, кроме специфических и специально оговоренных, гарантийный период с момента продажи первому Владельцу составляет 60 месяцев или 150 000 км пробега, в зависимости от того, что наступит раньше.Аккумуляторная батарея
На оригинальную аккумуляторную батарею (установленную Изготовителем) гарантийный период составляет 6 месяцев с даты продажи автомобиля без ограничения пробега. На батарею системы «ЭРА-ГЛОНАСС» (установленную Изготовителем) гарантийный период составляет 36 месяцев с даты продажи автомобиля без ограничения пробега.Заправка кондиционера хладагентом
Изготовитель гарантирует, что заправка кондиционера хладагентом будет достаточной в течение 6 месяцев с даты продажи автомобиля без ограничения пробега. В случае выхода из строя элементов системы кондиционирования по вине Изготовителя заправка кондиционера покрывается гарантией.Дополнительное оборудование
Гарантия на дополнительное оборудование, приобретённое у дилера, предоставляется его Изготовителем. В случае возникновения претензий, обратитесь к Вашему Дилеру Kia, который обеспечит Вам необходимую поддержку и обслуживание в соответствии с гарантийной политикой Изготовителя дополнительного оборудования. Программное обеспечение Из-за сложности компьютерного программного обеспечения и систем глобального позиционирования Изготовитель не предоставляет гарантии того, что функционирование программного обеспечения будет непрерывным или свободным от ошибок, или того, что информация, предоставляемая программным обеспечением, не будет содержать ошибок, включая актуальное местонахождение Пользователя, информацию о дорожной сети, ее наличии и состоянии или наличии населенных пунктов.Аудио / аудио-видео навигационная система
Гарантийный срок на аудио / аудио-видео навигационную систему, установленную на автомобиль, определена сроком 36 месяцев или 60 000 км пробега, в зависимости от того, что наступит ранее, отсчитывая от даты продажи автомобиля.Автомобильные дороги и улично — дорожная сеть — Проекты — АНО «Дирекция Московского Транспортного Узла»
Описание деятельности АНО «ДМТУ» в части развития Автомобильных дорог и улично-дорожной сети
АНО «ДМТУ» осуществляет координацию федеральных органов исполнительной власти, органов исполнительной власти города Москвы и Московской области при реализации мероприятий по развитию автодорожной инфраструктуры в Московском регионе, а также проработку актуальных вопросов, направленных на снижение уровня аварийности на автомобильных дорогах Московской области.
По поручению Президента Российской Федерации В.В. Путина АНО «ДМТУ» совместно с органами исполнительной власти федерального уровня, Правительством Москвы и Правительством Московской области сформированы:
- Программа синхронизации развития улично-дорожной сети и автомобильных дорог на территории города Москвы и Московской области;
- Программа развития путепроводов на территории Московского региона, включая первоочередные мероприятия по ликвидации одноуровневых железнодорожных переездов;
- Перечень мероприятий, обеспечивающих транспортную доступность аэропортов Московского авиационного узла (Внуково, Домодедово, Шереметьево, Жуковский).
В рамках синхронизация развития автодорожной инфраструктуры на территории города Москвы и Московской области ежеквартально осуществляется мониторинг хода реализации мероприятий предусмотренных Программами и Перечнем. По итогам мониторинга ведется подготовка предложений по взаимоувязке сроков и объемов выполняемых работ по проектированию, строительству, реконструкции, капитальному ремонту и содержанию объектов.
Также, на регулярной основе АНО «ДМТУ» ведется мониторинг реализации первоочередных мероприятий, направленных на повышение уровня безопасности дорожного движения, ликвидацию существующих очагов аварийности, профилактику дорожно-транспортных происшествий и увеличение пропускной способности, на основе анализа утвержденных программных документов и дорожно-транспортной ситуации на территории МТУ.
Эндоскопия автомобильных и авиационных двигателей, узлов и другого оборудования от официального сервиса jProbe в России.
Ремонт автомобиля начинается с диагностики, для этого сегодня повсеместно используют компьютеризированные сканеры, считывающие данные по параметрам работы систем и коды ошибок. Однако поставить диагноз наверняка позволяет только разборка узла, отнимающая немало времени. Владелец автомобиля может несколько дней томиться в ожидании вердикта автомастера. Обойтись без утомительного ожидания поможет авто эндоскоп – инновационное диагностическое оборудование для визуального осмотра деталей автомобиля, расположенных в труднодоступных местах. Мастер может диагностировать наличие повреждений и неисправностей в узлах и агрегатах автомобиля, не прибегая к их демонтажу и разборке, наглядно продемонстрировав их клиенту. Эндоскопия двигателя позволяет определить:
— повреждение цилиндров;
— причину повышенного расхода масла;
— состояние пакет колец;
— состояние маслосъемных колпачков;
— состояние клапанов;
— наличие нагара на впускных клапанах на двигателях с непосредственным впрыском;
Особенно актуально:
— для современных двигателей с турбонаддувом и непосредственным впрыском;
— перед покупкой б\у автомобиля;
— перед покупкой контрактного двигателя.
Если Ваш центр приобрел автомобильные эндоскопы jProbe (jProbe ST/NT, jProbe SDV, jProbe UX и другие) и готов оказывать услуги по эндоскопической диагностике двигателей, мы с удовольствием добавим ваш центр (организацию, сервис) в единую базу данных по всем регионам Российской Федерации. В нашу компанию неоднократно обращаются владельцы автомобилей с просьбой провести эндоскопическую диагностику. Имея данные о вашем Центре, мы сможем направить такие обращения непосредственно к Вам, в Ваш Город, в Вашу организацию. Мы активно рекламируем данную сеть партнеров, привлекая все новых и новых клиентов для Вашего бизнеса.
1. Наименование организации
2. Адрес (с индексом)
3. Контактные телефоны (с кодом города)
4. E-mail
5. WEB сайт
6. ФИО (Контактное лицо)
7. Тип применяемых эндоскопов (jProbe ST/NT, jProbe SDV, jProbe UX или др.)
Отдел Автомобильного Бизнеса | Mitsubishi Corporation (Russia) LLC
Отдел Автомобильного Бизнеса занимается экспортом автомобилей (готовые автомобили, сборочные узлы и запасные части), локальной сборкой автомобилей и их продажей, а также финансированием сбыта.
На основе прочных партнерских отношений компании Мицубиси Корпорейшн с группой компаний “Рольф” была создана компания “ММС Рус” — эксклюзивный дистрибьютор автомобилей Mitsubishi на российском рынке. Группа компаний «Рольф» принимает активное участие в развитии бизнеса, предоставляя «MMC Рус» опытных специалистов по продажам и техническому обслуживанию.
«ММС Рус» (Mitsubishi Motors Corporation Russia) имеет одну из самых развитых дилерских сетей в России, насчитывающую 141 дилерский центр в 77 российских регионах. В 2014 году в России было продано 80 134 автомобиля Mitsubishi, что позволило компании «ММС Рус» занять второе место по продажам японской марки в мире. Доля компании на российском рынке увеличилась с 3,7 % до 4,1%. В сентябре 2010 года Mitsubishi Motors Corporation осуществила запуск собственного производства в России под Калугой. В настоящий момент на заводе производится сборка моделей Mitsubishi Outlander и Mitsubishi Pajero Sport в режиме полного цикла (CKD). В 2011 году ООО «ММС Рус» стал первым и единственным среди официальных импортеров автомобилей на российском рынке, кто начал продажи инновационного электромобиля Mitsubishi i-MiEV.
Официальный сайт «ММС Рус» — http://www.mitsubishi-motors.ru/
Дочерний банк Mitsubishi Corporation (MC) — МС Банк Рус (Лицензия Банка России № 2789 от 14.11.2014г.) был учрежден в 1994 году с целью финансирования юридических лиц и кредитования предприятий автомобильного бизнеса. С апреля 2014 года Банк начал деятельность по кредитованию физических лиц на покупку автомобилей Mitsubishi в рамках программы Mitsubishi Motors Finance (Митсубиши Моторс Финанс).
Являясь крупнейшим акционером «MMC РУС», Мицубиси Корпорейшн применяет свой глобальный опыт для совершенствования и оптимизации систем управления, продаж и маркетинга, логистики и финансирования, участвуя в развитии автомобильного бизнеса в России.
Официальный сайт МС Банк Рус — http://www.mcbankrus.ru/
Узлы автомобиля
УзлыМасло в редуктор: проверка и замена, сколько и какое масло заливать4.4k.
Замена масла в редукторе необходима как в любом другом узле автомобиля. Частоту замены жидкости в заднем и переднем мостах определяет производитель, хотя во многом зависит от условий эксплуатации отдельно взятого автомобиля. Читайте как проверить уровень и узнать что настало время менять жидкость в редукторе. Что заливать и в каком объеме.
УзлыМасло в раздатку — какое и сколько заливать, как проверить уровень и состояние14.3k.
Если вам говорят что в каком-то автомобильном узле не нужно менять рабочую жидкость — не верьте. У всего есть свой ресурс, масло в раздатке не исключение. Деталям раздатки приходится работать под большими нагрузками, и масло позволяет сохраняться этим деталям как можно дольше. Читайте что и в каких количествах необходимо заливать в раздатку.
УзлыКак снять наружный ШРУС и заменить порванный пыльник163
Хруст при поворотах говорит о том, что пришло время менять наружный ШРУС (шарнир равных угловых скоростей). Подробно рассмотрим процедуру замены гранаты на отечественных автомобилях. Как заменить пыльник наружного ШРУСа без демонтажа самого шарнира, возможен ли ремонт неисправной, захрустевшей детали.
УзлыКак самостоятельно заменить внутреннюю гранату на автомобилях ВАЗ1.7k.
Внутренний ШРУС находится в коробке передач, а хрустеть он начинает при прямолинейном движении. Каким образом можно определить неисправность внутреннего ШРУСа, можно ли ограничиться его промывкой. Пошаговая инструкция по замене шарнира равных угловых скоростей на всем семействе автомобилей ВАЗ.
УзлыУстройство ШРУСа, как определить какая граната хрустит3k.
Шрус — шарнир равных угловых скоростей. Этот узел передает крутящий момент под различными углами, без потери мощности. За время своего существования ШРУС претерпел массу изменений. Как устроен такой шарнир, почему он начинает хрустеть, и как понять, какой именно издает посторонние звуки — наружный или внутренний. Как долго можно эксплуатировать машину с неисправной гранатой.
УзлыЗамена крестовины карданного вала425
Крестовина карданного вала передает крутящий момент к мосту в автомобилях имеющий задний привод. Когда крестовина выходит из строя, появляются характерные звуки при трогании и во время движения машины. Как поменять крестовину самостоятельно и что необходимо делать, чтобы после замены не пришлось балансировать сам карданный вал.
УзлыМеняем цепь ГРМ и натяжитель, признаки и интервал замены136
Цепь газораспределительного механизма можно заменить самостоятельно. Для этого не требуются особые навыки и умения. Если при работе двигателя вы слышите характерные звуки, стоит задуматься о замене цепи ГРМ. Если этого не сделать вовремя, могут возникнуть более серьезные проблемы. Как диагностировать необходимость замены, а также подробная инструкция по замене, с видеороликами.
УзлыКак правильно натянуть ремень ГРМ на 8 и 16 клапанных автомобилях ВАЗ1.8k.
Замена и натяжение ремня газораспределительного механизма (ГРМ) на автомобилях семейства ВАЗ процедура хоть и достаточно простая, но требующая особого внимания от человека, производящего замену. Если неправильно натянут ремень, можно повредить как клапана так и поршни. Читайте о правилах натяжки ГРМ на приорах и ладах 2110-2115, на что следует обратить особое внимание при натяжении.
УзлыКак подмотать электронный и другие виды спидометров, в чем их различие14k.
Спидометры делятся на механические, электромеханические и электронные. Любой из них можно подмотать, увеличив тем самым реальный пробег автомобиля. Какие виды подмоток спидометра существуют, как ими пользоваться и много другой полезной информации читайте в статье.
УзлыПроверка датчика скорости ВАЗ, для чего нужен и как устроен1.4k.
Из названия совсем не сложно догадаться, что датчик скорости отвечает за измерение именно этого показателя автомобиля. Принцип действия, на примере отечественных автомобилей описан в данной статье. Также вы узнаете из нее сложно ли произвести самостоятельную замену датчика, а еще о том, как самостоятельно выявить его неисправность.
УзлыЛебедка автомобильная, устройство и самодельные варианты316
Автомобильных лебедок существует множество, различаются они по типу подключения, устройству и другим характеристикам. Ручные, гидравлические, механические и электрические, каждые имеют свои плюсы и минусы, подходят для тех или иных ситуаций. И как всегда, находятся те, кто не желая тратить деньги на покупку лебедки в магазине, изготавливает их своими руками.
УзлыКак отбалансировать маховик в домашних условиях985
Данная публикация содержит информацию о том, как можно самостоятельно, собственными руками произвести статическую балансировку маховика, не имея под рукой специального оборудования, в гаражных условиях. Из статьи так же можно узнать, для чего проводится данная процедура и почему без нее не обойтись.
УзлыЧто дает облегченный маховик и как сделать это своими руками130
В продолжение темы маховика, публикуем статью о том, какие преимущества получает автовладелец, решившийся на процедуру его облегчения. Приобретая подобный, или доработав имеющийся, вы получаете как ряд преимуществ, так и недостатков. К полюсам можно отнести лучшую динамику при разгоне. Остальное узнаете прочитав публикацию до конца.
УзлыПринцип работы демпферного и двухмассового маховиков, что это такое и для чего нужно1.1k.
Многие слышали такое выражение как маховик, но не каждый понимает что это такое, а зачастую даже не представляет где находится данная деталь и какую роль играет в работе двигателя автомобиля. Как любой другой автомобильный узел, маховик подвергается доработкам и усовершенствованиям. Одно из таких — двухмассовый маховик.
УзлыСамодельный приводной нагнетатель на ВАЗ своими руками968
Наши умельцы давно научились самостоятельно прилаживать к автомобилю такие узлы и детали, которых на нем не должно быть вовсе. Мало того, они не только продолжают ездить после этого, но и показывают довольно неплохой прирост мощности. Одной из таких модификаций можно назвать установку механического нагнетателя воздуха на отечественный ВАЗ, как классику, так и переднеприводные 2110-12.
УзлыКак работают механический, электрический, центробежный нагнетатели воздуха692
Турбо нагнетатель для автомобиля необходим для того, чтобы повысить кпд двигателя. За время существования данного узла, он претерпел довольно много изменений, появилось несколько наиболее успешных вариантов реализации нагнетателя воздуха. Статья описывает разницу между различными его разновидностями.
УзлыПринцип работы редукционных клапанов ГУР, тнвд и маслянного насоса1.4k.
Редукционных клапанов в автомобиле несколько, присутствуют они как в системе гидроусилителя руля (ГУР), так и в масляном и топливном насосах. Принцип работы каждого из них описан в данной статье, которая позволит понять зачем нужен редукционный клапан, где он находится, и зачем нужен.
УзлыЧто такое турбокомпаунд и для чего он нужен371
Доподлинно известно, что КПД двигателя довольно мал, и поэтому инженеры бьются над его повышением всяческими способами. Извлечение энергии из выхлопных газов и повторное вовлечение их в работу двигателя — один из таких вариантов. Турбокомпаунд позволяет повысить мощность двигателя благодаря рекуперации выхлопа.
УзлыКак работает гипоидная передача134
Многие из вас наверняка слышали выражение гипоидная передача, но не многие знают что же это такое, а главное для каких целей подобную передачу используют в автомобилях. А между тем, для изменения угла крутящего момента, она является едва ли не самой подходящей. Причин тому несколько. В статье описаны принципы работы гипоидной передачи, а так же ее плюсы и минусы.
УзлыРазличные системы полного привода автомобилей 4motion, xdrive, quattro и другие343
Системы полного привода, на сегодняшний день их очень много, каждый производитель предлагает свое решение данного вопроса, поэтому довольно просто запутаться во всех этих интеллектуальных и не очень приводах. Давайте попробуем понять, в чем разница между самыми распространенными из этих систем, почему нельзя однозначно сказать, какой из полных приводов лучший.
УзлыНеисправности редуктора заднего моста и его разборка467
Ремонт редуктора заднего моста дело весьма хлопотное и затратное, в том случае, если вы дотянули до последнего, когда вой данного узла стал доставлять вам физический дискомфорт. Статья описывает ряд признаков, по которым можно определить неисправность редуктора на начальной стадии, когда еще есть шанс спасти его простой разборкой и заменой отработавших деталей на новые.
УзлыЗадний редуктор, устройство и принцип работы1.5k.
Редуктор заднего моста — что это и для каких целей служит описывает данная статья. Это, по сути своей механизм, передающий крутящий момент с необходимым усилием. Устанавливается на автомобили с системой заднего и полного привода. Какой тип передачи используется в редукторе.
УзлыО зубчатой, ременной, цепной, червячной и планетарной передачах3.5k.
Что такое передаточное отношение, какие разновидности передач используются в автомобиле. Чем отличаются друг от друга червячная и ременная передача, о принципе работы планетарного редуктора, цепная и зубчатая передачи. Понятие передаточного отношения и передаточного числа. Как все это работает читайте в данной статье.
УзлыУстройство раздаточной коробки, принцип работы и для чего нужна раздатка2.5k.
В какие автомобили, а главное зачем устанавливается раздаточная коробка. Что такое раздатка, какими они бывают, чем отличаются друг от друга и что общего у всех раздаток… этот, и многие другие интересные вопросы обсудим в данной статье, рассмотрим чем раздаточная коробка кроссовера отличается от той же, но уже на внедорожнике, и выясним так ли она нудна.
УзлыКарданная передача — назначение, устройство и принцип работы5.3k.
Карданная передача используется повсеместно и автомобиль не стал исключением. Многие задачи, стоящие перед конструкторами, были бы просто не решаемы, если бы не было возможности использовать карданное соединение и всевозможные его модификации. Что такое кардан, какие виды используются в вашем авто можно узнать из данной статьи.
Samsung и TSMC разрабатывают узлы автомобильного уровня 8 и 7 нм
Поскольку транспортные средства становятся «умнее» и приобретают возможности автопилота, легко предсказать, что в ближайшие годы спрос на более производительные и более сложные автомобильные SoC будет быстро расти. Для производства этих SoC потребуются специализированные производственные линии, поэтому два ведущих контрактных производителя микросхем, Samsung и TSMC, работают над новыми узлами и IP, предназначенными именно для автомобилей.
Samsung Foundry на прошлой неделе заявила, что в ближайшем будущем представит версию своего 8-нм техпроцесса для автомобильных приложений.В настоящее время у Samsung есть два производственных процесса, которые определены как 8-нм: 8LPP и 8LPU, которые развиваются из 10-нм узла компании. Вполне вероятно, что 8 нм автомобильного класса будет дальнейшим развитием этой технологии. Прямо сейчас самые передовые узлы, которые Samsung использует для производства чипов для автомобилей, — это технологии 28FDS и 14 нм, поэтому узел 8 нм станет огромным шагом вперед.
Samsung мало что раскрывает о своем автомобильном 8-нм техпроцессе, но компания отметила, что чипы для автомобилей должны соответствовать стандартам надежности AEC-Q100, которые требуют поддержки температуры окружающей среды от -40 ° C до + 105 ° C. температурный диапазон, а также ряд квалификационных испытаний надежности, таких как испытания на износ.Кроме того, чтобы выиграть дизайн у ведущих автопроизводителей, эти чипы должны производиться на предприятиях, которые имеют сертифицированную IATF 16969 систему управления качеством цепочки поставок, которая вкратце делает упор на предотвращение дефектов и сокращение отклонений. Кроме того, любой создаваемый IP, а также инструменты разработки и сами конечные устройства должны соответствовать различным требованиям функциональной безопасности ISO 26262 (также известного как ASIL) как индивидуально, так и в контексте конкретного приложения.
Между тем, на Тайване самой передовой технологией производства автомобилей TSMC на сегодняшний день является технология 16FFC, которая относится к текущему поколению на автомобильном рынке, поскольку отстает от разработчиков потребительских SoC на два или три года.Заглядывая в ближайшее будущее, TSMC уже давно разрабатывает автомобильную версию своей технологии N7 (1 st Generation 7 нм) и ожидает, что она будет аттестована к 2020 году. Фактически, Synopsys уже разработала необходимые IP автомобильного уровня для N7 (включая DesignWare IP для LPDDR4X, MIPI CSI-2, MIPI D-PHY и PCIe 4.0 IP), поэтому разработчики микросхем, вероятно, уже работают над новыми SoC для транспортных средств, которые будут производиться с использованием передового процесса TSMC .
Наконец, хотя GlobalFoundries больше не разрабатывает передовые технологические процессы, у нее все еще есть многочисленные узлы, которые могут использоваться автомобильной промышленностью на долгие годы, в том числе 22FDX и 12LP.На данный момент эти технологии достаточно хороши для продвинутых SoC, но еще неизвестно, что компания предлагает своим клиентам из автомобильной промышленности.
Ссылки по теме:
Источники: Samsung, TSMC, SemiWiki
Нехватка автомобильных микросхем и цепочки поставок
Ой, в какую проблему попала промышленность микроэлектроники! Три кризиса происходят одновременно: один угрожает автомобильной промышленности, второй — нашей цепочке поставок электроники, а третий — способности Соединенных Штатов оставаться конкурентоспособными в области полупроводников.На эти темы было написано немного за последние несколько месяцев, и, надеюсь, эта реприза будет совсем не скучной. К сожалению, индустрия создавала этот беспорядок в течение длительного периода времени, и потребуется много времени, чтобы с ним разобраться. Разобраться с этим может также означать проглатывание некоторых горьких лекарств или более высоких затрат, если Соединенные Штаты планируют переоборудовать полупроводниковую промышленность, которую они покинули в 1990-х годах.
Нехватка автомобильных чипов
Начнем с нехватки автомобильных чипов.Я нашел недавнюю статью в Washington Post довольно забавной. Нехватка микросхем не возникает просто так, если на Тайване не произойдет сильное землетрясение, либо завод по производству микросхем не сгорит или не потеряет электроэнергию. Ничего из этого не произошло. Хорошо, мы действительно потеряли электроэнергию в Техасе на две недели, но до этого дефицит был в отрасли.
Эта проблема является серьезной ошибкой производителей автомобилей. Чиповые заводы распределяют продукцию по заказам. Автокомпании перестали заказывать чипы. Если я умный руководитель литейного производства и мои заказы на 28-нанометровую автомобильную промышленность иссякнут, я перенесу это производство на другую технологию.Процесс производства 28-нм чипа от начала до конца занимает около 40-60 дней. Литейные производства, особенно TSMC, очень хорошо умеют быстро переходить на другую техпроцесс. А если вы посмотрите на выручку TSMC от 28-нм техпроцесса, где производится подавляющее большинство автомобильных чипов, то в 4 квартале 2020 года они составили 11% по сравнению с 14% во 2 квартале. Согласно статье Anandtech, 16-нм техпроцесс, который является еще одним популярным автомобильным узлом в TSMC, составил 13% от общей выручки в четвертом квартале 2020 года по сравнению с 18% в третьем квартале.Так что где-то по ходу дела кто-то должен был прекратить заказ чипов! Теперь промышленность микросхем виновата в том, что кто-то в производственном планировании в автомобильной промышленности провалился.
Емкость 200 мм ограничена
Еще одна проблема для автомобильных компаний заключается в том, что емкость 200 мм ограничена, а большая часть старых чипов изготавливается на 200 мм. Samsung и TSMC разработали процессы изготовления автомобильных микросхем на 16, 8 и 7 нм. Похоже, что в производстве находится только 16 нм. Исходя из того, что мне сказали бывшие коллеги, автопроизводителям требуется немного времени (лет), чтобы одобрить новые технологические узлы из-за тестирования, необходимого для обеспечения требований к надежности для автомобилей.Чтобы гарантировать, что у автопроизводителей есть необходимая им продукция, они должны дать производителям микросхем твердый план того, что им нужно, когда им это нужно, и быть готовыми платить за это. Это может означать внесение предоплаты, чтобы убедиться, что у них есть мощности, необходимые им в будущем. Слишком часто отрасли не хватает двойных заказов, что усугубляет дефицит. А затем, когда у автопроизводителей появляется достаточно чипов, они отменяют заказы, оставляя производителям чипов избыточные мощности и вынужденные увольнять сотрудников, которых они наняли для удовлетворения нового спроса.
Эта проблема нехватки автомобильных чипов будет решена, как и все проблемы нехватки; как только автопроизводители получат свои заказы и займут свое место в очереди. Это может занять несколько кварталов, так как похоже, что другие отрасли активизировались, чтобы заполнить пустоту, которую оставили автопроизводители, когда они перестали делать заказы. Надеюсь, что в будущем автомобильные компании будут лучше планировать производство по сравнению с устаревшим подходом к производству по принципу «точно в срок».
Однако это еще не все.Если углубиться в цепочку поставок автомобильных чипов, вы вскоре обнаружите, что большинство чипов не поступают из Тайваня или Китая. В таблице 1 показано, что 10 ведущих производителей автомобильных чипов в 2018 году занимали 62% рынка, согласно данным HIS.
Таблица 1: Ведущие поставщики автомобильных полупроводников до приобретения в 2018 году, ранжированные по выручке в миллионах долларов США. (С любезного разрешения IHS Markit 2019)
NXP, Texas Instruments (TI), On Semiconductor, Microchip и Cypress Semiconductor имеют производственные площадки в США.За исключением TI, все эти производственные мощности имеют размер 200 мм. Таким образом, существуют ограничения производственных мощностей, которые, в свою очередь, приводят к необходимости улучшения партнерских отношений и заказов от автомобильных компаний. Таким образом, остается 38% очень фрагментированного рынка, который может исходить из Тайваня. QUALCOMM и Xilinx работают в автомобильной сфере и используют TSMC в качестве литейного производства, но это не объясняет нехватку и поломку линий снабжения.
Неожиданный ранний отскок?
Еще одним фактором, который, возможно, привел к дефициту, является то, что, согласно IHS Markit, автомобильный рынок должен был упасть на 9 единиц.6% в 2020 году и значительный рост в 2021 году с примерно 38 миллиардов в 2020 году до 44 миллиардов в 2021 году, согласно их прогнозу на ноябрь 2020 года. Обычно, основываясь на предыдущем опыте, когда появляется подобный прогноз, производители полупроводников начинают готовиться к потенциальному росту; однако, если заказы не выполняются, им нужно искать доход в другом месте.
Кто уронил мяч?
С моей точки зрения в условиях автомобильного кризиса кто-то упал, и, судя по отчетам, которые я читал, это автомобильная промышленность.Требуется время, чтобы создать емкость для новых микросхем, необходимых для электромобилей и автономных транспортных средств. Автомобильная промышленность осознавала эту потребность в течение нескольких лет, поскольку они готовились к запуску этих новых автомобилей. Как правило, производители микросхем работали над чипами для этих автомобилей на много лет раньше, чем они понадобятся, и готовились к тому, когда они выиграют и получат заказы на чипы. Похоже, автопроизводители забыли сообщить своим партнерам, что они наращивают производство.
% PDF-1.7 % 537 0 объект > эндобдж xref 537 79 0000000016 00000 н. 0000002388 00000 н. 0000002605 00000 н. 0000002649 00000 п. 0000003343 00000 п. 0000003851 00000 н. 0000004269 00000 н. 0000004383 00000 п. 0000004420 00000 н. 0000004985 00000 н. 0000013970 00000 п. 0000024705 00000 п. 0000025189 00000 п. 0000025557 00000 п. 0000026017 00000 п. 0000026433 00000 п. 0000026820 00000 н. 0000027246 00000 п. 0000027871 00000 п. 0000028484 00000 п. 0000029098 00000 н. 0000029187 00000 п. 0000029725 00000 п. 0000030352 00000 п. 0000041104 00000 п. 0000053993 00000 п. 0000067065 00000 п. 0000079564 00000 п. 0000079881 00000 п. 0000080448 00000 п. 0000080532 00000 п. 0000080947 00000 п. 0000081188 00000 п. 0000081596 00000 п. 0000094346 00000 п. 0000106617 00000 н. 0000111221 00000 н. 0000116119 00000 н. 0000119355 00000 н. 0000122004 00000 н. 0000124289 00000 н. 0000127582 00000 н. 0000127810 00000 н. 0000129024 00000 н. 0000129138 00000 н. 0000129587 00000 н. 0000156211 00000 н. 0000156469 00000 н. 0000192462 00000 н. 0000192501 00000 н. 0000230515 00000 н. 0000230554 00000 н. 0000269676 00000 н. 0000269715 00000 н. 0000269945 00000 н. 0000270342 00000 п. 0000270729 00000 н. 0000271116 00000 н. 0000271346 00000 н. 0000271543 00000 н. 0000271697 00000 н. 0000272071 00000 н. 0000272442 00000 н. 0000272829 00000 н. 0000273173 00000 н. 0000273370 00000 н. 0000273524 00000 н. 0000273917 00000 н. 0000274014 00000 н. 0000274207 00000 н. 0000274603 00000 н. 0000274700 00000 н. 0000274892 00000 н. 0000275225 00000 н. 0000275322 00000 н. 0000275515 00000 н. 0000275590 00000 н. 0000275780 00000 н. 0000001876 00000 н. трейлер ] / Назад 822585 >> startxref 0 %% EOF 615 0 объект > поток htQ + Q | g3e.3KeFbXHmȓr \ Rʥhy (yOt
Использование 5-нм чипов и расширенных пакетов в автомобилях
Semiconductor Engineering обсудила влияние усовершенствованных узловых микросхем и усовершенствованной упаковки на надежность автомобилей с Джеем Ратертом, старшим директором по стратегическому сотрудничеству в KLA; Деннис Чипликас, вице-президент по передовым решениям в PDF Solutions; Узи Барух, вице-президент и генеральный менеджер автомобильного бизнес-подразделения OptimalPlus; Гэл Кармель, генеральный менеджер автомобильного подразделения компании ProteanTecs; Андре ван де Гейн, менеджер по развитию бизнеса yieldHUB; и Джефф Филлипс занимают лидирующие позиции на рынке транспортных услуг в National Instruments.Ниже приводятся выдержки из этого разговора. Чтобы просмотреть первую часть этого обсуждения, щелкните здесь. Часть вторая здесь.
SE: На 5-нм техпроцессе, где разрабатываются некоторые автомобильные микросхемы искусственного интеллекта, мы, среди прочего, сталкиваемся с вариациями процесса, электромиграцией, электромагнитными помехами, проблемами подачи питания и проблемами проверки. И в прошлом мы никогда не помещали чип с расширенными узлами в экстремальные условия. Действительно ли мы понимаем, что нас ждет впереди и как с этим бороться?
Phillips : Мы знаем, что произойдут большие изменения в требованиях, сценариях использования, ожиданиях и стандартах, касающихся автономного вождения, включая реакцию транспортных средств и типы решений, которые они могут принимать и не принимать, когда на кону человеческая жизнь.В конце концов, мы будем выяснять, как объединить и связать эти вещи вместе. Это будет необходимо для нас даже для адаптации после производства и проверки поведения микросхемы. Вдобавок ко всему, нам нужно обеспечить соответствующее поведение и автономию, имея алгоритмы, позволяющие автомобилю принимать правильные решения. Данные — ключ к этому.
SE: У нас также есть программное обеспечение, подходящее для этой картины. Если вы обновите одну часть сложной системы, вы потенциально повлияете на все в этой системе.А если вы добавите много программного обеспечения, производительность ухудшится, и это может повлиять на каждую машину на дороге.
Ciplickas : Программное обеспечение сложно, потому что оно не следует никаким правилам физики. Аппаратное обеспечение звучит сложно, но на самом деле оно следует некоторым граничным условиям. С помощью программного обеспечения вы можете изменить одну вещь, что может иметь огромные непредвиденные последствия.
Carmel : Используя глубокие данные, мы виртуализируем оборудование, чтобы лучше ощущать влияние программных операций.С помощью этих виртуализаций вы можете перейти к адаптивной модели программного обеспечения, которая адаптирована к характеристикам электронного блока управления транспортного средства и ухудшению характеристик в полевых условиях. Приложение AI увеличивает долю AI в чипе, чтобы удовлетворить потребности программного обеспечения. Эта обратная связь поможет уменьшить дублирование и обеспечить оптимизацию функций. Кроме того, логические выводы и обучение в полевых условиях будут постоянно улучшать взаимодействие аппаратного и программного обеспечения друг с другом.
Ciplickas : Мы говорили о 5-нм чипах как о совершенно новом мире, в котором мы никогда не были раньше, и о проблемах сбора всех этих данных, их усвоения и соединения.Ключевым моментом в передовых технологиях является понимание того, какие данные вам не хватает. Например, середина линии (MOL) в 5 нм имеет трехмерные электрические взаимодействия, которые вы просто не можете увидеть при физическом осмотре. Это основная причина, по которой мы стремимся к встроенному «проектированию для проверки» — чтобы получить точную оценку утечки, которая, в свою очередь, указывает на скрытые дефекты, которые могут превратиться в реальные дефекты. Чтобы правильно отреагировать, вы должны знать, что дефекты в первую очередь существуют, а это значит, что вам нужно создать новые данные.Недостаточно просто взять данные, представленные как артефакт производственного процесса. Требуются дифференцированные данные.
SE: Что нужно изменить как в контроле, так и в метрологии, чтобы выявить эти проблемы? И что нужно изменить с точки зрения тестирования, чтобы понять, что здесь происходит?
Rathert : Самая большая проблема заключается не в том, чтобы увидеть дефекты как таковые, а в том, чтобы понять, какие из них будут актуальными, а какие могут стать активированным скрытым дефектом.Что я хотел бы увидеть, а сегодня этого не существует, — это некоторая связь с умом дизайнера, который говорит: «Это мои критические области надежности», и некоторая связь с умом инженера-испытателя, который говорит: «Эти части являются трудно тестировать ». Тогда я бы улучшил свое ценностное предложение, имея возможность сосредоточить инспекцию там и сообщать данные, которые изолированы в этих регионах, и передавать их обратно для повышения надежности проектов и улучшения векторов тестирования. В этом есть целая неиспользованная возможность.
Phillips : Соединение этих двух вещей имеет смысл.Вы говорите о векторе, который нам нужен для команды дизайнеров, и векторе, который нам нужен для группы тестирования. Чем больше мы сможем объединить эти два и получить итеративный или совместный, согласованный набор данных, тем лучше будет понимание того, какие входы и выходы должны происходить на микросхеме. Это один из ключей к ускорению этого процесса. Нам необходимо объединить дизайн, чтобы протестировать и устранить пресловутую стену, которая существует в жизненных циклах разработки продукта.
SE: То есть, по сути, петля обратной связи должна идти намного дальше влево и гораздо дальше вправо?
Кармель : ему нужно пройти гораздо дальше вправо, прежде чем он сможет пойти еще дальше влево.Нам нужно пройти через цепочку инструментов и использовать эти данные, чтобы вернуться к ним и улучшить чипы.
SE: Еще одна задача, которую мы с нетерпением ждем, помимо безопасности и дизайна, — это безопасность. Это может повлиять на безопасность и ценность всей системы. Как обеспечить безопасность этих систем?
Ciplickas : Определенно существует связь между надежностью и безопасностью. Существует множество аспектов безопасности, но я обнаружил, что некоторые методы и измерения, которые вы бы использовали для оптимизации надежности, могут дать вам инструменты для повышения безопасности.Мониторы отладки или мониторы смещения и сдвига, например, могут обнаруживать определенные виды атак, независимо от того, обнаруживаются ли они при t = 0 или обнаруживаются как аномальное поведение или смещение в поле. Но эти же мониторы уже используются для работы и оптимизации системы. Между ними существует взаимосвязанная инфраструктура, хотя они применяются по-разному.
Carmel : нам нужно рассматривать это как возможность использования данных, поскольку чем более ценные данные вы производите, тем лучше становится сигнатура чипа.В конце концов, эти данные помогут вам понять, что что-то не так. Это может быть еще более актуальным для автомобилей, чувствительных к отключению. Используя глубокие данные, вы обеспечиваете круглосуточную прозрачность автопарка и выявляете проблемы, как только они возникают.
SE: Учитывая объем данных, проходящих через эти системы, действительно ли вы сможете обнаружить очень незначительную аномалию или это будет просто шум среди всех остальных шумов?
Carmel : Мы предоставляем подробные данные, основанные на измерениях Universal Chip Telemetry.Мы даем представление о фактической работе микросхемы и системы, производительности, запасах надежности и снижении производительности. Эти реальные данные основаны не на смещении точек соприкосновения, а на оперативных выходных данных в полевых условиях.
Ciplickas : Что касается вашего мнения о сигнале и шуме, я надеюсь, что отрасль сможет разработать методы для обнаружения этого сигнала. Если вы посмотрите на данные датчика, которые поступают от инструмента во время обработки пластины или проволоки, вы можете получить огромное количество хороших сигналов.А аномалии, которые вы обнаруживаете в этих сигналах, иногда представляют собой крошечные всплески. Мы разработали методы машинного обучения, чтобы находить эти крошечные точки в море «хорошего» шума. Вместо того, чтобы думать об этом как об инструменте для изготовления пластины, если вы думаете об этом как о системе, работающей в полевых условиях, понимание этих крошечных точек находится в пределах возможного. Но это потребует много работы.
SE: Возвращаясь к производственному циклу, обнаружите ли вы какие-либо сбои в своих данных, где вы собираетесь сказать: «Хорошо, это потенциальная угроза безопасности, которую мы не понимали раньше?»
Ciplickas : Понимание нисходящих сигналов с использованием восходящих данных — очень мощный метод.
Барух : Люди часто склонны смотреть на прогностические модели так, как если бы они на самом деле были предсказательными. Но они упускают из виду тот факт, что набор функций — то, что на самом деле способствует вашей способности что-то предсказывать, — является наиболее важной частью для фильтрации шума и определения того, что важно, а что нет, и какова основная причина любых проблем. Мы часто используем модель «сдвиг влево», но это нужно делать осознанно. Вы же не хотите снова искать иголку в стоге сена.Хорошие модели могут помочь вам определить, что важно, а что нет, если вы решите, под каким углом на них смотреть. Когда вы строите эти модели, вы хотите что-то предсказать. Но вам также нужны люди, которые могут вернуться и исправить атрибуты в этих моделях, когда они ошибаются.
Ciplickas : Отличный балл.
SE: Похоже, существует большой разрыв между ADAS и автономными транспортными средствами. Переходя к полной автономии, вы должны начать думать о системах систем, работающих вместе.Что происходит, когда у вас в дороге есть автомобили и устройства, в которых используются микросхемы разных поколений и программное обеспечение разных поколений, поскольку они были произведены на 10 лет раньше?
Carmel : Основы перехода от ADAS к AV — это понимание того, какие отказы случаются на местах. В конце концов, это вопрос определения диапазона производительности. У каждого автомобиля есть свой собственный диапазон производительности, потому что у него разное оборудование, разное программное обеспечение, разные уровни.Когда вы точно знаете, как определить этот диапазон производительности и создать баланс между безопасностью, надежностью и безопасностью, тогда у вас есть контроль над парком. Используя глубокие данные, мы можем определить каждую модель и автономные возможности каждого подразделения и наметить иерархию автономности.
SE: Начнем ли мы видеть AV на дороге в каких-либо областях, кроме геозон, например, в одной полосе на шоссе, созданной для автономных транспортных средств, где вам придется взять на себя управление, когда вы съезжаете с шоссе?
Carmel : ключом к постепенному выходу транспортных средств из геозонированной зоны является покрытие и масштабируемость.При работе за пределами геозоновой зоны надежность и предсказуемость обеспечат соблюдение отказоустойчивых протоколов, а для этого требуется абсолютная уверенность в рабочих возможностях ЭБУ и профилях безопасности. Этого можно добиться только при непрерывном мониторинге и ненавязчивой проверке целостности системы в полевых условиях.
Ciplickas : Звучит как очень естественная эволюция. Вы начинаете с области, в которой вы можете хорошо работать, основываясь на этом обучении. Мне нравится, что вы сказали, что территория с геозонами будет расти.Это дало бы нам массу знаний, которые затем позволили бы перейти на следующий уровень автономии.
van de Geijn : Дело не только в стоимости. Чтобы улучшить продукты и компоненты и извлечь уроки из них, нужно время. Автономное вождение — это не то, что вы просто включаете в один прекрасный день, и оно существует. Он будет улучшаться в течение следующих 10 лет, пока вы действительно не получите то, что вам удобно и которое может делать 80% или 90% того, что может делать человек.
SE: Мы, кажется, далеки от снятия рулевых колес с автомобилей.
Барух : Если вы посмотрите на правила, связанные с этим, с одной стороны, у вас есть Китай, который довольно свободно определяет, что они могут делать и что они контролируют с точки зрения регулирования. С другой стороны, европейские страны довольно далеки от этого. Но это также перекликается со второй тенденцией — электрификацией для контроля выбросов, и они могут многое сделать параллельно, выводя на рынок новый автомобиль, который должен быть как полностью автономным, так и полностью электрифицированным.Учитывая все штрафы и правила, регулирующие электрификацию, мы наблюдаем гораздо больший сдвиг в этом направлении по сравнению с необходимостью быстро создавать полностью автономные автомобили.
SE: Современная упаковка в автомобилях тоже нова. У нас десятилетиями были многочиповые модули, но не такие, какие мы наблюдаем с сенсорными фьюжн-модулями или некоторыми 7/5-нм чипами. Как это повлияет на надежность? Это просто еще один уровень сложности и данных, с которым нам приходится иметь дело? И должны ли мы убедиться, что все чипы не находятся в пределах допустимости с точки зрения заведомо исправного кристалла?
van de Geijn : Это зависит от того, в какой части автомобиля они будут использоваться.Если они предназначены для развлекательной системы и тому подобного, и вы можете использовать те же компоненты, которые входят в состав миллионов мобильных телефонов, вы можете доверять этим частям. Если у вас много отказов в мобильных телефонах, вы больше не будете ими пользоваться. Многие компании говорят: «Это относится к развлекательной системе, и это компонент, который я могу заменить, вынув модуль и вставив новый». Это полностью отличается от того, если бы эти пакеты использовались, например, для вашей системы управления двигателем.Компании, которые производят кнопки для перемещения сиденья вперед и назад, могут разработать совершенно новые технологии для замены этих кнопок, когда они больше не работают. Но если это блок управления моторикой, это совсем другая история. Это также то, куда вы их кладете и как используете эти части.
Carmel : Расширенная упаковка добавляет еще один уровень сложности, потому что ей не хватает видимости и она основана на архитектуре высокой плотности, которая ограничивает резервное копирование. Кроме того, растет доля ИИ в микросхемах.Речь идет не только об упаковке и продвинутых узлах, но и о том, что архитектура микросхемы управляется ИИ и использует логические выводы и обучение в полевых условиях для постоянного улучшения аппаратной архитектуры. Используя этот цикл обратной связи, вы можете уменьшить избыточность оборудования и оптимизировать сложность.
Baruch : Кроме того, упаковка действительно усложняет понятие иерархии и сборки компонентов. Если у вас есть одно поверх другого, вам необходимо провести кросс-корреляцию в трех измерениях.Это само по себе вводит семантическое понятие данных. Он имеет несколько векторов, и один из них также является элементом иерархии. Это действительно добавляет сложности, потому что, когда вы смотрите на компонент, вы не видите его как единое целое. Вы также смотрите на иерархию составляющих его компонентов. Если вы этого не сделаете, вы очень ограничены в том, что вы получите в результате этого анализа. Однако, если вы все сделаете правильно, это может быть очень ценно для определения проблемы.
Ciplickas : Это возвращается к спецификации E142, представляющей эту иерархию и знающей все взаимосвязи всех частей, которые были помещены в этот трехмерный пакет.Система в пакете, или трехмерная интеграция, принесет новые режимы отказа из-за взаимодействия между компонентами. Связь между микросхемой отличается от связи между микросхемой, а электротермическое / механическое взаимодействие другое. Один автопроизводитель показал, что в условиях стресса SRAM выходила из строя очень предсказуемо. Они фактически измерили их на скамейке. Это привело к появлению правил проектирования самой печатной платы о том, как создавать точки крепления в корпусе ECU. Это макро-версия проблем, которые произойдут в 3D или 2.Интеграция 5D в эти пакеты, которые будут использоваться в суровых условиях. Так что это не просто связь между чипами. А теперь представьте, что тепловые профили этих вещей отличаются от того, что вы ожидаете. Это изменит расширение и нагрузку на эти вещи, а затем изменит производительность, потому что мы знаем, что стресс изменяет поведение устройства. Знание поведения отдельных микросхем при тестировании на сортировку пластин, а затем знание того, что было собрано в пакет, а также оценка на уровне пакета и объединение всего этого — огромная проблема.Это совершенно новый рубеж в использовании расширенной интеграции 2.5D в автомобиле, особенно в критически важных для безопасности системах.
[Узи Барух с тех пор покинул Optimal Plus и присоединился к компании proteanTecs в качестве директора по стратегии.]
Сопутствующие товары
Чипов, на которые можно поставить ставку (Часть 1 круглого стола)
Эксперты за столом: Стратегии улучшения автомобильных полупроводников.
Прогнозирование и предотвращение отказов автомобильных микросхем (часть 2 круглого стола выше)
Эксперты за столом: Новые подходы основаны на большем количестве и более точных данных, но также требуют обмена данными по всей цепочке поставок.
IP Safe Достаточно безопасен для использования в автомобилях
Взгляните на различные уровни ASIL в конструкции, критически важной для безопасности.
Как построить автомобильный чип
Внедрение передовой электроники в автомобильную конструкцию привело к серьезным сбоям в цепочке поставок, которая до недавнего времени гудела, как точно настроенный спортивный автомобиль.
Быстрый переход к автономному вождению изменил все. В этом году автономия уровня 3 начнет выходить на улицы, а за кулисами ведется работа по разработке SoC для уровня 4.Но как эти микросхемы создаются, кем и с использованием какого IP-адреса не всегда так очевидно.
В прошлом цепочку поставок для автомобильной промышленности было просто объяснить. OEM-производители закупали системы и модули у поставщиков первого уровня. Оттуда поставщики первого уровня закупали полупроводники у производителей микросхем. И за десятилетия мало что изменилось.
«Все участники пищевой цепочки точно знали, каковы требования к дизайну и ограничения доступной технологии», — сказал Том Вонг, директор по маркетингу и дизайну интеллектуальной собственности Cadence.«Автомобильное качество и надежность широко известны среди традиционных операторов. В настоящее время ситуация изменилась из-за быстрого изменения требований к поддержке таких приложений, как автомобильная информационно-развлекательная система, беспроводное подключение, различные формы ADAS и систем на кристалле ML / AI, которые обеспечивают вычислительные потребности обработки изображений, обнаружения и распознавания объектов, датчиков. fusion и т. д. Мы наблюдаем, как OEM-производители создают команды разработчиков SoC, или передают услуги проектирования ASIC, или закупают полупроводниковые IP-адреса напрямую у поставщиков IP, включая процессоры, графические процессоры и ядра DSP, а также решения для обеспечения безопасности.”
Наряду с этими изменениями появились новые игроки. И все они изо всех сил пытаются закрепиться в вековой индустрии, которая претерпевает некоторые радикальные изменения.
«Есть все, от стартапов до OEM-производителей с вековой историей, которые думают о создании собственных IP и / или собственных SoC, — сказал Дэвид Фриц, старший руководитель SoC для автономных транспортных средств в Mentor, подразделении Siemens. «Мы видим весь спектр. Мы видим компании, которые крайне наивны в отношении сложности, вплоть до OEM-производителей, которые все еще думают, что технология, как это было в последний раз, они пробовали это еще в 1982 году.”
Добавьте к этому широкий спектр подходов к технологиям и спектр изощренности. Некоторые стартапы происходят из мира микросхем и используют методологии Agile для разработки IP и UVM для проверки. Другие изо всех сил пытаются добавить свой опыт в электронике, но имеют глубокое понимание автомобильного производства.
Для традиционной автомобильной цепочки поставок разложение транспортных средств на небольшие проблемы, которые легко решить, было стандартной рабочей процедурой. Но у этого подхода быстро заканчивается газ.«Когда вы берете автомобиль и разлагаете его на контроллеры тормозов, контроллеры двигателей и тому подобное — эта методология работает», — сказал Фриц. «Но когда вы начинаете добавлять функциональность ADAS, функциональность автономного транспортного средства, логический вывод ИИ после машинного обучения, вся эта парадигма рушится».
Производители оборудованиядобились значительных успехов в создании собственных групп разработки внутренних систем, но все еще существуют значительные препятствия. И со стороны технологической индустрии ситуация не менее сложная.
«Производители оригинального оборудования должны использовать подход« чистых помещений », потому что у них не может быть новой команды, которую они создают, для взаимодействия с людьми, которые работают с их поставщиками, или они могут быть привлечены к суду в будущем за загрязнение интеллектуальной собственности», — сказал он. , отметив, что технологическим компаниям нужно решать свои собственные проблемы. «Проблема Кремниевой долины в том, что вся эта концепция« минимально жизнеспособного продукта »работает, когда ничья жизнь не поставлена на карту. Когда это критично, это не так много работает. Люди могут умирать, и мы наблюдаем это в Tesla.Мы наблюдаем такие ситуации, как Uber, едва выходящие из строя по техническим причинам, когда на компанию подали в суд из-за неправомерной смерти в АВ в Аризоне. Это потому, что они говорят: «Давай просто выложим это там». Это похоже на парадигму Microsoft, которая гласит: «Мы не можем все это проверить. Это слишком сложно. Давайте выбросим его и предоставим нашим клиентам протестировать ». Но здесь мы говорим о том, что убивает больше людей, чем оружие».
Другие переменные
Здесь играет роль и другая динамика, например, готовность 7-нанометровой технологии.Автопроизводители хотят разрабатывать автомобильные SoC, используя самые передовые производственные процессы для искусственного интеллекта, бортовой информационно-развлекательной системы и автомобильных сетей. Частично это связано с преимуществами в производительности и мощности этих передовых устройств с плавниковыми транзисторами, а частично — с длительным циклом проектирования. Таким образом, вместо того, чтобы использовать 28-нм чип, который устареет через пять лет, многие из этих разработок начинаются с передового края.
Непонятно, как эти чипы будут себя вести в суровых дорожных условиях. Также неясно, как на любой из этих проектов повлияет грядущее 2-е издание стандартов функциональной безопасности ISO 26262, которое включает часть 11, специально предназначенную для удовлетворения потребностей в полупроводниках и IP.
По словам Вонга, задача заключается в достижении качества, надежности и функциональной безопасности, которые являются тремя столпами автомобильного дизайна.
- Качество во многом зависит от процесса литья и квалификации для автомобильной готовности. Сюда, среди прочего, входят высокотемпературные модели SPICE, структура электростатического разряда, анализ и уменьшение электромиграции, а также анализ старения. Он также включает правила автомобильного проектирования, такие как минимальное расстояние и ширина, толщина металла, а также рекомендации для двойных переходных отверстий и чрезмерного покрытия переходов.
- Надежность относится к конструкции для работы в условиях высоких температур. Вот где подходит температурный диапазон AEC-Q100. Уровень 2 соответствует температуре окружающей среды от -40 ° C до + 105 ° C, а класс 1 — температуре окружающей среды от -40 ° C до + 125 ° C. Кроме того, необходимо учитывать энергопотребление и относительное повышение температуры кремния (температуры перехода), а также соображения относительно срока службы при высоких температурах (выгорание).
- Функциональная безопасность связана с соблюдением стандартов ISO 26262 и предстоящего издания 2, включая Часть 11, специально для IP и полупроводников.Это потребует обучения команды разработчиков, чтобы они были осведомлены о функциональной безопасности (FuSa), чтобы иметь возможность работать с аудиторами для получения сертификата SoC на соответствие FuSa.
Возможны изменения
Это тоже только отправная точка. Требования к автомобилям постоянно меняются по мере того, как в автомобили добавляется все больше электроники. Например, микросхемы ML / AI, скорее всего, будут взаимодействовать с памятью GDDR6, а не с LPDDR4. Интерфейсы камеры, скорее всего, останутся в MIPI DPHY v1.2 в течение некоторого времени, но, скорее всего, к 2021/2022 году он перейдет на новые стандарты MIPI A-PHY. А объединение датчиков, вероятно, увеличит скорость сети в транспортном средстве до более 1 Гбит / с, поэтому даже производительности Gigabit Ethernet может быть недостаточно. В некоторых проектах используется скорость 40 Гбит / с для поддержки требований к полосе пропускания, необходимых для систем L3 / L4.
Кроме того, SoC L4 / L5 для автомобилей, вероятно, перейдут на 7-нм техпроцесс, в то время как менее сложные подсистемы ADAS какое-то время останутся на 16-нм. Информационно-развлекательные приложения потребуют перехода с 28-нм на 16-нм, особенно когда приложения перейдут на отображение полного 4K.
В условиях, когда рынок автомобильных полупроводников быстро меняется из-за сбоев в автомобильной промышленности, Вонг ожидает, что традиционные приложения, такие как блок управления двигателем (ЭБУ), силовая электроника, АБС и активная подвеска, останутся в более зрелых полупроводниковых технологических узлах. Однако новые приложения, такие как подсистемы технического зрения (электронное зеркало, передняя камера, обнаружение слепых зон, автоматическая парковка и т. Д.), Объединение датчиков и другие микросхемы автономного вождения, потребуют более сложных процессов.Микросхемы для автономного вождения (ML / AI) потребуют самых продвинутых и передовых технологических узлов, и дизайнеры будут стремиться к следующей более тонкой геометрии, как только она станет доступной.
Это означает, что IP, разработанный на основе 16-нм, должен будет перейти на 7-нм намного раньше, чем в прошлом, и развертывание новых IP-протоколов также будет намного быстрее, чем в прошлом.
«Все новые высокопроизводительные SoC ML / AI будут иметь интерфейсы памяти GDDR6 или HBM2», — сказал Вонг. «LPDDR4 будет заменен LPDDR4x, а вскоре после этого — LPDDR5.Вдобавок к этому автомобильные SoC будут оставаться в производстве в течение многих лет, и ожидается, что поставщики IP-устройств будут архивировать проектные основы в течение более 10 лет и хранить хорошую документацию в течение этого периода времени, чтобы поддерживать отслеживаемость дизайна. Это сильно отличается от разработки IP для потребительских приложений. Ваш смартфон может прослужить от двух до четырех лет, но ваш автомобиль, как ожидается, прослужит не менее 10 лет. Это может быть уже не ваша машина, но это будет чужая машина. В настоящее время средний возраст автомобиля в США.С. 11,6 лет ».
Проблемы IP
Выбор IP добавляет собственный набор проблем. Есть такие компании, как Baidu, разрабатывающие собственные микросхемы, традиционные поставщики полупроводников, а также компании первого уровня, такие как Bosch.
«Одна из вещей, с которой имеют дело все эти ребята, — это наличие доказательств того, что спецификации соблюдаются, как с точки зрения процесса, так и с точки зрения разработки IP», — сказал Курт Шулер, вице-президент по маркетингу Arteris IP. «А затем, соответствует ли IP заявленным требованиям технической безопасности?»
Это требует, чтобы IP-клиент внимательно изучал своих различных IP-провайдеров.«Если я лицензирую некоторую IP, я хочу понять на этапе предпродажной подготовки, что у вас есть, как вы это построили», — сказал Шулер. «Какие доказательства и рабочие продукты у вас есть, чтобы доказать любые утверждения, которые вы делаете? На какое-то время все может затихнуть, пока группа разработчиков не приблизится к концу проекта по разработке микросхемы и не начнет выполнять работу, в которой они должны рассчитать охват диагностикой и FMEDA, может быть, некоторая инъекция неисправностей для проверки, некоторые из предположений, которые они делают в FMEDA, среди прочего.”
Потребителю IP абсолютно необходимо убедиться, что нужные люди ведут эти разговоры на раннем этапе.
«Если у нашего клиента или потенциального клиента есть кто-то, кто не разбирается в функциональной безопасности или спецификациях и просто слепо просматривает контрольный список, это замедляет работу», — сказал Шулер. «Значит, там должны быть подходящие эксперты в предметной области».
Также необходима готовность поделиться информацией о диагностическом покрытии во время проверки и расписаний. Между тем, интеграторам IP необходимо понимать допущения для использования IP, потому что, если это не принято, IP считается элементом безопасности вне контекста (SEooC).
«Будь то Arm, Imagination, Synopsys, Cadence или Arteris IP, когда мы доставляем какие-то ИС с заявлениями о функциональной безопасности, у нас есть предположения относительно их использования для клиента», — сказал Шулер. «Например, с частью мягкого IP-адреса, такого как сеть на кристалле (NoC), он генерирует RTL с предположением использования, которое гласит:« Вы собираетесь рассчитать свой собственный коэффициент FIT ». Это звучит очевидно, но мы не знаю, какой полупроводник вы собираетесь использовать ».
Такие детали очень важны.Автопроизводители хотят видеть подробности того, что они покупают для своих систем.
«Это проходит через всю пищевую цепочку, и все это контролируется ISO 26262, в котором уже установлены все правила и документация», — сказал Джон Свансон, менеджер линейки продуктов Ethernet для Synopsys IP. «Первые автомобильные микросхемы, над которыми я работал, об этом никто даже не спрашивал. Им нужно было сертифицировать чип, но не нужно было сертифицировать IP. Очевидно, это изменилось. Вы помещаете на чип все больше и больше IP, и это имеет смысл.”
Жесткий IP против мягкого
Однако OEM-производители пошли еще дальше. Например, они не различают жесткий и мягкий IP.
«Это проблема компании, производящей полупроводники, — сказал Суонсон. «Они предъявляют требования к Bosches, Densos и другим подобным компаниям, и некоторые из них очень серьезно относятся к стандартам вождения. Возьмем, к примеру, Continental. Они продвигают высокоскоростные сети, поэтому я не думаю, что [OEM-производителей] это волнует. Перед поставщиком полупроводников возникает вопрос, могут ли они сертифицировать все различные компоненты.”
Тем не менее, существуют разные требования для жесткого и мягкого IP. «Я бы сказал, что жесткий IP проще, потому что он не настраивается, но, к примеру, еще предстоит много работы, чтобы сделать физический уровень с поддержкой ASIL-D», — сказал Суонсон.
Это серьезная проблема для провайдера IP, отметил Шулер, потому что, если вы предоставляете жесткий IP, «у вас есть возможность предоставить дополнительную информацию. Например, ставки FIT. Это невозможно сделать с мягким IP. Вы можете предоставить все необходимые ингредиенты, а если вы предоставляете жесткий IP-адрес, вы также можете предоставить предположения относительно того, как будет размещен этот конкретный блок.Например, если у меня есть прямоугольный блок, и это жесткий макрос, и кто-то собирается его продублировать, я могу добавить предположения об использовании, так что если вы сделаете дублирование, то узкий конец будет идти с востока на запад. для одного из них, и тощий конец для другого, идущего с севера на юг. Все это лежит в основе предположений об использовании ».
Подход SEooC вырос из использования мягкого IP, сказал Суонсон. «Bosch или Denso, или кто бы то ни было, кто бы изобрел какую-то базовую информационно-развлекательную систему с программными функциями, хотел внедрить ее в как можно больше разных автомобилей, чтобы они могли сертифицировать ее в системе как SEooC, например:« Мы знаем, что в основном войти и сделать это, но мы не знаем подробностей, и вы, как производитель, должны их подтвердить.«Это по-прежнему верно в отношении интеллектуальной собственности. Мы сертифицируем IP, а компании, производящие полупроводники, должны сертифицировать микросхемы. Уровни 1 должны сертифицировать системы, производители оригинального оборудования должны сертифицировать автомобили, а ISO 26262 документирует весь процесс. Так что, если что-то пойдет не так, вы можете вернуться и отследить это, выяснить, где что-то пошло не так, и исправить ».
С этим связано взаимодействие различных частей IP, интегрированных в автомобильную SoC. В соответствии с ISO 26262 отдельные компоненты должны быть сертифицированы, и при интеграции в подсистему эта подсистема также должна быть сертифицирована.
К счастью, описание того, как именно это сделать, содержится во втором издании ISO 26262. «Понимая, что у вас будет IP от целого ряда разных поставщиков, и это не просто ваш собственный IP, созданный с микроконтроллера. на уровне, есть руководство для отдельных поставщиков IP », — сказал Шулер. «На макроуровне этот интегратор отвечает за рассмотрение вещей с системного уровня. Им необходимо убедиться, что каждый IP-адрес реализован в соответствии с предположениями об использовании, потому что мы не будем знать, каков системный уровень и какие функции они пытаются реализовать.Одна из важных вещей с технической точки зрения — это то, что IP на уровне RTL соединяется через транзакционные интерфейсы ».
Повышенная сложность
Все это увеличивает стоимость и сложность. «Они должны соответствовать строгим спецификациям OEM, которые находятся на вершине многоуровневой структуры поставщиков, а также соответствовать различным аспектам функциональной безопасности и стандартам надежности», — сказал Ранджит Адхикари, вице-президент по маркетингу ClioSoft.«Компании, ориентированные на автомобильную промышленность, должны быть готовы инвестировать на 30-40% больше затрат на НИОКР в создание SoC и IP».
Вдобавок ко всему, разработчики IP-устройств должны соответствовать стандартам, которые помогут сократить циклы проектирования SoC и обеспечить его работу в подсистемах и программном обеспечении, поставляемом OEM. Это включает такие соображения, как задержка, рассеиваемая мощность, площадь , высокая надежность и непрерывная работа, а также связанные с технологическим процессом проблемы проектирования усовершенствованных узлов, — сказал Адхикари.«IP, разработанные специально для автомобильной промышленности, также должны быть способны выдерживать экстремальные условия, такие как более высокое напряжение, более высокие температуры, более высокий электростатический разряд и более высокие целевые показатели охвата испытаний».
Кейт Витек, старший вице-президент по корпоративному развитию и стратегии SiFive, сказал, что IP-блоки и SoC необходимо тестировать и анализировать на каждом этапе проектирования, включая архитектуру, RTL, список соединений, физический дизайн, проверку, размещение и размещение. маршрутизация и устранение неисправностей.Если есть неисправность, также необходимо определить, насколько она опасна.
«Когда эти дефекты в конструкции обнаружены, они должны быть повторены, исправлены и задокументированы. Это необходимо для получения оценок ASIL и соответствия ISO 26262 », — сказал Витек. Проблема с этой сертификацией заключается в том, что «после проектирования» тестирование и соответствие часто невозможно. Процесс должен начинаться с автоматической оценки / проверки / проверки и часто не может быть исправлен в конце на уровне компонентов (хотя иногда могут применяться исправления, соответствующие программному или системному уровню).Известно, что эти процедуры добавляют к некоторым полупроводниковым конструкциям до двух лет ».
По сути, с точки зрения как поставщика IP, так и потребителя IP, крайне важно отслеживать использование IP и обеспечивать соблюдение всех конструктивных требований, сказал Адхикари. «Для разработчика IP становится необходимостью отслеживание IP и его вариантов, связанных проблем для каждого варианта и их разрешения, среды, используемой для тестирования, и результатов. Для потребителя IP им необходимо отслеживать, где использовался IP, определять эквивалентные IP-адреса, если это необходимо для замены, узлы процесса, используемые для разработки IP, и открытые проблемы, если таковые имеются.И для разработчика IP, и для поставщика становится необходимо иметь исчерпывающую экосистему IP, которая может управлять сложной матрицей проектной информации и атрибутов ».
Заключение
Развитие интеллектуальной собственности в автомобильной промышленности — сложное и трудное дело. Стандарты меняются, покупатели имеют разное происхождение, и даже тогда неизвестно, как быстро этот IP будет принят или где он будет использоваться.
Это нетривиальная задача, и хотя автомобильный рынок может приносить значительные дивиденды компаниям, которые все делают правильно, не всегда ясно, как туда добраться или что потребуется, чтобы там остаться.
Связанные истории
Дизайн автономных транспортных средств начинает менять направление
Нереально проверять каждый угол в дороге, поэтому цепочка поставок для автомобилей переключает передачи.
Как сделать беспилотные автомобили более безопасными
Что необходимо проверить и как это лучше всего сделать?
Connected Cars: From Chip to City
Завтрашняя сеть транспортных средств к инфраструктуре потребует скоординированных усилий между органами по стандартизации, поставщиками инфраструктуры и разработчиками технологий.
AV-тестирование продвигается без стандартов
В то время как США изо всех сил пытаются установить правила для беспилотных автомобилей, промышленность работает над оптимизацией валидации.
Кто будет лучше всего регулировать беспилотные автомобили?
Как один штат приближается к регулированию беспилотных автомобилей, не обращая внимания на то, безопасны ли они.
Обзор автомобильной коммуникационной шины FlexRay
Протокол FlexRay — это уникальный протокол с синхронизацией по времени, который предоставляет опции для детерминированных данных, которые прибывают в предсказуемый период времени (с точностью до микросекунды), а также для CAN-подобных динамических данных, управляемых событиями, для обработки большого количества кадров.FlexRay реализует этот гибрид основных статических кадров и динамических кадров с предварительно установленным циклом связи , который обеспечивает предварительно определенное пространство для статических и динамических данных. Это пространство настраивается проектировщиком сети вместе с сетью. В то время как узлам CAN необходимо знать только правильную скорость передачи данных для связи, узлы в сети FlexRay должны знать, как все части сети настроены для связи.
Как и в случае любой многоточечной шины, только один узел может электрически записывать данные на шину одновременно.Если два узла будут писать одновременно, вы столкнетесь с конфликтом на шине, и данные будут повреждены. Существует множество схем, используемых для предотвращения конфликтов в автобусе. CAN, например, использовал схему арбитража, в которой узлы уступают место другим узлам, если они видят сообщение с более высоким приоритетом, отправляемое по шине. Этот гибкий и легко расширяемый метод не обеспечивает очень высокую скорость передачи данных и не может гарантировать своевременную доставку данных. FlexRay управляет несколькими узлами с помощью схемы множественного доступа с временным разделением каналов или схемы TDMA.Каждый узел FlexRay синхронизируется с одними и теми же часами, и каждый узел ожидает своей очереди для записи на шину. Поскольку синхронизация в схеме TDMA согласована, FlexRay может гарантировать детерминизм или согласованность данных, доставляемых узлам в сети. Это дает много преимуществ для систем, которые зависят от актуальных данных между узлами.
Встроенные сети отличаются от сетей на базе ПК тем, что они имеют закрытую конфигурацию и не меняются после сборки в производственном продукте.Это устраняет необходимость в дополнительных механизмах для автоматического обнаружения и настройки устройств во время выполнения, как это делает ПК при подключении к новой проводной или беспроводной сети. За счет заблаговременного проектирования сетевых конфигураций проектировщики сети значительно сокращают расходы и повышают надежность сети.
Для правильной работы сети TDMA, такой как FlexRay, все узлы должны быть правильно настроены. Стандарт FlexRay адаптируется ко многим различным типам сетей и позволяет разработчикам сетей находить компромисс между скоростью обновления сети, детерминированным объемом данных и динамическим объемом данных среди других параметров.Каждая сеть FlexRay может отличаться, поэтому каждый узел должен быть запрограммирован с правильными сетевыми параметрами, прежде чем он сможет участвовать в шине.
Для облегчения поддержки сетевых конфигураций между узлами комитет FlexRay стандартизировал формат для хранения и передачи этих параметров в процессе проектирования. Формат обмена полевой шиной или файл FIBEX — это определяемый ASAM стандарт, который позволяет проектировщикам сетей, разработчикам прототипов, валидаторам и тестерам легко обмениваться параметрами сети и быстро настраивать ЭБУ, инструменты тестирования, системы моделирования аппаратного обеспечения. и т. д. для облегчения доступа к автобусу.
Цикл общения
Цикл связи FlexRay является фундаментальным элементом схемы доступа к среде передачи данных в FlexRay. Продолжительность цикла фиксируется при проектировании сети, но обычно составляет около 1-5 мс. Цикл общения состоит из четырех основных частей:
Рисунок 1: Цикл связи
- Статический сегмент
Зарезервированные слоты для детерминированных данных, поступающих в фиксированный период. - Динамический сегмент
Динамический сегмент ведет себя аналогично CAN и используется для более широкого набора данных на основе событий, которые не требуют детерминизма. - Окно символов
Обычно используется для обслуживания сети и сигнализации для запуска сети. - Время простоя сети
Известное «тихое» время, используемое для поддержания синхронизации между часами узлов.
Рисунок 2.Деталь макротика FlexRay
Наименьшая практическая единица времени в сети FlexRay — это макротик . Контроллеры FlexRay активно синхронизируются и настраивают свои локальные часы так, чтобы макротик происходил в один и тот же момент времени на каждом узле сети. Хотя макротики можно настроить для конкретной сети, они часто имеют длину 1 микросекунду. Поскольку макротик синхронизируется, синхронизируются и данные, которые на него основаны.
1. Статический сегмент
Рисунок 3: Иллюстрация статического сегмента с 3 ЭБУ, передающими данные в 4 зарезервированных слота.
Статический сегмент, представленный синей частью кадра, представляет собой пространство в цикле, выделенное для планирования количества кадров, запускаемых по времени. Сегмент разбивается на слоты, каждый слот содержит зарезервированный кадр данных. Когда каждый слот происходит вовремя, зарезервированный ECU имеет возможность передать свои данные в этот слот. По прошествии этого времени ЭБУ должен дождаться следующего цикла, чтобы передать свои данные в этот слот. Поскольку точный момент времени известен в цикле, данные детерминированы, и программы точно знают, сколько им лет.Это чрезвычайно полезно при расчете контуров управления, которые зависят от данных с постоянным интервалом. Рисунок 3 иллюстрирует простую сеть с четырьмя статическими слотами, используемыми тремя ЭБУ. Реальные сети FlexRay могут содержать до нескольких десятков статических слотов.
Рис. 4. Изображение статического слота с отсутствующим ECU # 2.
Если ECU отключается или решает не передавать данные, его слот остается открытым и не используется никакими другими ECU, как показано на рисунке 4.
2. Динамический сегмент
Рис. 5. Иллюстрация динамических слотов FlexRay с широковещательными данными одного ЭБУ.
Большинство встроенных сетей имеют небольшое количество высокоскоростных сообщений и большое количество низкоскоростных и менее важных сетей. Чтобы вместить широкий спектр данных без замедления цикла FlexRay из-за чрезмерного количества статических слотов, динамический сегмент позволяет время от времени передавать данные. Сегмент имеет фиксированную длину, поэтому существует ограничение на фиксированный объем данных, который может быть помещен в динамический сегмент за цикл.Для определения приоритета данных минислотов заранее назначаются каждому кадру данных, который подходит для передачи в динамическом сегменте. Мини-интервал обычно представляет собой макротик длиной (микросекунда). Данные с более высоким приоритетом получают мини-интервал ближе к началу динамического кадра.
Как только происходит мини-интервал, ECU имеет короткую возможность транслировать свой кадр. Если он не транслируется, он теряет свое место в динамическом кадре, и происходит следующий мини-интервал. Этот процесс перемещается вниз по минислотам до тех пор, пока ЭБУ не выберет широковещательную передачу данных.Поскольку данные передаются, будущие минислоты должны ждать, пока ЭБУ завершит передачу данных. Если окно динамического кадра заканчивается, то минислоты с более низким приоритетом должны ждать следующего цикла для другой возможности широковещательной передачи.
Рис. 6. Иллюстрация динамических слотов, показывающая широковещательную передачу ЭБУ 2 и 3 в своих мини-слотах и не оставляющая времени для мини-слотов с более низким приоритетом.
На рис. 5 показана широковещательная передача ECU №1 в его минислоте, поскольку первые 7 минислотов решили не транслировать.На рисунке 6 показаны ЭБУ №2 и №3, использующие первые два минислота, не оставляя времени для ЭБУ №1 для широковещательной передачи. ЭБУ №1 должен дождаться передачи следующего цикла.
Конечным результатом динамического сегмента является схема, аналогичная схеме арбитража, используемой CAN.
3. Окно символов
Окно символов в основном используется для обслуживания и идентификации специальных циклов, таких как циклы холодного пуска. Большинство высокоуровневых приложений не взаимодействуют с окном символов.
4.Время простоя сети
Время простоя сети имеет заранее определенную, известную с помощью ECU продолжительность. ЭБУ используют это время простоя для корректировки любого дрейфа, который мог произойти во время предыдущего цикла.
Безопасность данных и обработка ошибок
Сеть FlexRay обеспечивает масштабируемую отказоустойчивость за счет одно- или двухканальной связи. Для критически важных с точки зрения безопасности приложений устройства, подключенные к шине, могут использовать оба канала для передачи данных. Однако также возможно подключить только один канал, когда избыточность не требуется, или увеличить полосу пропускания, используя оба канала для передачи нерезервных данных.
На физическом уровне FlexRay обеспечивает быстрое обнаружение ошибок и передачу сигналов, а также локализацию ошибок с помощью независимого Bus Guardian. Bus Guardian — это механизм на физическом уровне, который защищает канал от помех, вызванных обменом данными, которые не согласованы с графиком обмена данными кластера.
Формат кадра
Рисунок 7. Детали кадра FlexRay
Каждый слот статического или динамического сегмента содержит кадр FlexRay.Кадр разделен на три сегмента: заголовок, полезная нагрузка и трейлер.
Заголовок
Рис. 8. Разбивка по уровням фрейма FlexRay
Заголовок имеет длину 5 байтов (40 бит) и включает следующие поля:
- Биты состояния — 5 бит
- Идентификатор кадра — 11 бит
- Длина полезной нагрузки — 7 бит
- CRC заголовка — 11 бит
- Счетчик циклов — 6 бит
Идентификатор кадра определяет слот, в котором кадр должен быть передан, и используется для определения приоритета кадров, запускаемых событием.Длина полезной нагрузки содержит количество слов, которые передаются в кадре. CRC заголовка используется для обнаружения ошибок во время передачи. Счетчик циклов содержит значение счетчика, которое постепенно увеличивается при каждом запуске цикла связи.
Полезная нагрузка
Рисунок 9. Полезная нагрузка кадра FlexRay.
Полезная нагрузка содержит фактические данные, передаваемые фреймом. Длина полезной нагрузки FlexRay или кадра данных составляет до 127 слов (254 байта), что более чем в 30 раз больше, чем у CAN.
Прицеп
Рис. 10. Прицеп фрейма FlexRay.
Трейлер содержит три 8-битных CRC для обнаружения ошибок.
Сигналы
Рис. 11. Преобразование кадра в сигнал
Данные FlexRay представлены в байтах. Большинство приложений требует, чтобы данные были представлены в виде вещественных десятичных значений с единицами измерения, масштабированием и пределами. Когда вы берете один или несколько битов или байтов из кадра FlexRay, применяете масштабирование и смещение, вы получаете сигнал , который полезен для передачи фактических параметров между ЭБУ.Большинство программ ЭБУ работают с данными FlexRay как с сигналами и оставляют преобразование сигналов в необработанные данные кадра на усмотрение водителя или протоколов связи более низкого уровня.
Типичный автомобиль имеет от сотен до тысяч сигналов. Поскольку масштаб, смещение, определения и расположение этих сигналов могут изменяться, сети FlexRay сохраняют эти определения в базе данных FIBEX, которая определяет сеть. Это упрощает написание программ для сетей FlexRay, поскольку разработчики могут просто ссылаться на имя сигнала в коде.Затем компилятор или драйвер извлекает самую последнюю информацию о масштабировании и смещении, когда программа обновляется в ЭБУ или тестовой системе.
Синхронизация часов и холодный пуск
Рисунок 12. Упрощенный процесс синхронизации сети FlexRay
FlexRay обладает уникальной способностью синхронизировать узлы в сети без внешнего тактового сигнала синхронизации. Для этого он использует 2 специальных типа фреймов: стартовых фреймов и синхронизирующих фреймов .Для запуска кластера FlexRay требуется как минимум 2 разных узла для отправки стартовых кадров. Действие запуска шины FlexRay известно как холодный запуск , а узлы, отправляющие кадры запуска, обычно известны как узлы холодного запуска. Кадры запуска аналогичны триггеру запуска, который сообщает всем узлам в сети о запуске.
После запуска сети все узлы должны синхронизировать свои внутренние генераторы с макротиком сети. Это можно сделать с помощью еще двух узлов синхронизации.Это могут быть любые два отдельных узла в сети, которые заранее назначили широковещательную рассылку специальных кадров синхронизации при первом включении. Другие узлы в сети ожидают широковещательной передачи кадров синхронизации и измеряют время между последовательными широковещательными передачами, чтобы откалибровать свои внутренние часы по времени FlexRay. Кадры синхронизации назначаются в конфигурации FIBEX для сети.
После того, как сеть синхронизирована и находится в рабочем состоянии, время простоя сети (белое пространство на диаграмме) измеряется и используется для корректировки часов от цикла к циклу для поддержания точной синхронизации.
Циклическое регулирование
Рис. 13. Циклическое управление, считывающее 4 положения колес и обновляющее выходные данные управления транспортным средством в одном цикле FlexRay.
Продвинутая функция FlexRay — это возможность выполнять внутрицикловое управление. На рисунке 13 показан пример, в котором четыре положения колес передаются в статических слотах кадра. Поскольку положения колес появляются до последней команды обновления от центрального контроллера №5, у контроллера есть время для обработки и быстрого вывода данных в рамках того же цикла связи.Это позволяет реализовать очень высокую скорость управления в сети FlexRay.
Интерфейс LIN и автомобильные межкомпонентные соединения — идеальное сочетание
Загрузите эту статью в формате PDF.
По мере того, как на протяжении многих лет в автомобилях было все больше электронных подсистем, инженеры обнаружили необходимость соединения их с сетями последовательной передачи данных, чтобы минимизировать количество проводов и оптимизировать их работу. Сегодня современный автомобиль содержит несколько сетей, сочетающих в себе некоторую комбинацию из Controller Area Network (CAN), Media Oriented Systems Transport (MOST), FlexRay и даже Ethernet.Но, вероятно, наиболее широко используемым интерфейсом является локальная сеть межсоединений (LIN), которая соединяет различные датчики и исполнительные механизмы. LIN — это простая однопроводная шина, гибкая, устойчивая и недорогая. Посмотрите, как LIN сегодня используется в автомобилях.
Рекламные ресурсы:
Приложения LIN
Большинство новых автомобилей содержат не менее дюжины узлов LIN. Они используются в приложениях, где скорость передачи данных невысока, а многие операции выполняются в режиме «выключено».Общие приложения включают:
- Электрозамки дверные
- Электростеклоподъемники
- Сиденья с электроприводом
- Электрорегулировка зеркал
- Стеклоочистители
- Обогреватели сидений
- Органы управления отоплением и кондиционированием воздуха
- Освещение салона
- Климат-контроль
- Органы управления на рулевом колесе
- Люк
- Ствол
Если вы хотите заглянуть внутрь одной из современных моделей автомобилей и посмотреть, где можно использовать трансиверы LIN, загляните в этот блог от Texas Instruments.Внутри него запускается виртуальный вид из кабины, который позволяет вам изучить некоторые функции, которые сегодня поддерживает LIN.
ЛИН 101
LIN — это однопроводная шина, которая использует массу автомобиля в качестве обратной связи. Он был создан еще в конце 1990-х и спонсируется консорциумом LIN. Он стандартизирован как ISO17897 и ISO9141. Стандарт пересматривался и обновлялся несколько раз за время своего существования. Стандарт LIN определяет физический (PHY) уровень и уровень управления доступом к среде (MAC) сетевой модели OSI.
Шина LIN может вместить до 16 дропов или узлов. На рисунке 1 показано базовое устройство. Главный MCU подключается к шине LIN через внешний подтягивающий резистор и защитный диод. Подчиненные узлы могут быть переключателями или другими датчиками для входов и некоторым управляемым устройством или исполнительным механизмом, таким как двигатель, реле, соленоид или светодиод. Эти узлы обычно управляются выделенным MCU и подключаются к шине внутренними подтягивающими резисторами. Подчиненные узлы на шине получают указания от главного микроконтроллера.
% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f6f6d5f267ee214999» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы Ti Lin Fig1 «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_TI_LIN_Fig1.png&wit=mat=mat = 1440 «data-embed-caption =» «]}%
1. На схеме представлена упрощенная версия шины LIN.
В большинстве автомобилей шины LIN работают как подсети с шиной CAN, такой как шина электроники кузова. Обратите внимание на подключение к CAN на рис. 1.
Приемопередатчики LIN в каждом узле обычно работают от основной 12-вольтовой электрической системы автомобиля. Логические уровни обычно составляют 0 В и +12 В. Максимальная скорость передачи данных обычно составляет 20 кбит / с при максимальном диапазоне шины 40 метров. Он может поддерживать скорость до 100 кбит / с на более коротких расстояниях. Кодирование данных — невозврат к нулю (NRZ).
Кадр протокола LIN показан на рис. 2 . Трансиверы LIN используют знакомый формат UART с 8 битами данных плюс стартовые и стоповые биты. Главный узел связывается с каждым узлом, отправляя поле прерывания из 13 бит, чтобы установить синхронизацию между ведущим и ведомым. Никаких точных кварцевых часов не требуется. 10-битный идентификатор (6 адресов, 2 четности, старт-стоп) используется для выбора желаемого узла. Затем адресуемое ведомое устройство отвечает от 0 до 8 байтов данных, за которыми следует 10-битная контрольная сумма.
% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f6f6d5f267ee21499b» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы Ti Lin Fig2 «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_TI_LIN_Fig2.png&fit=mat=mat = 1440 «data-embed-caption =» «]}%
2. Для кадров стандартного протокола LIN каждый байт данных имеет стоповый и стартовый бит, что составляет 10 бит на символ.
Таким образом, шина LIN привлекательна тем, что в ней используется простая 1-проводная шина; работает от основного автомобильного аккумуляторного питания; данные синхронизируются без ссылки на кристалл; и не требуется плата за лицензию, в отличие от CAN и других сетей.
Типовой автомобильный трансивер LIN
ТрансиверыLIN доступны в различных конфигурациях от разных производителей. Типичное устройство — TLIN1029-Q1 от Texas Instruments. Он может работать от напряжения питания в диапазоне от 4 до 36 В.Он надежно защищен от электростатического разряда (ESD), переходных процессов и тепловой перегрузки. Возможна скорость передачи данных до 20 кб / с. Он имеет спящий режим для экономии энергии и функцию пробуждения для передачи сигнала. Приемопередатчик, работающий в диапазоне температур от -40 до + 125 ° C, поставляется в нескольких типах корпусов.
При выборе трансивера LIN для транспортных средств с напряжением 24 В, таких как грузовики, вилочные погрузчики или автобусы, очень важно обеспечить его надежную защиту от переходных процессов. Шина питания в транспортном средстве испытывает широкий спектр переходных процессов, в том числе падение напряжения на ~ 50% во время запуска, скачок сброса нагрузки 120 В, который может произойти, если аккумулятор отсоединен от генератора, индуцированные шумовые импульсы и обратная полярность.