Elektroniken är på väg att ersätta dagens mekaniska och hydrauliska komponenter i bilar

Den trenden har drivit på utvecklingen av en feltolerant kommunikationsbuss, kallad TTP/C. Bussen har anammats av flera biltillverkare. Både Motorola och Arm skall börja tillverka TTP/C-kretsar.


Snart är det dags att byta ut bilens alla mekaniska och hydrauliska system mot elektronik. Elektroniskbromsning och -styrning, så kallad brake-by-wire och steer-by-wire, har redan testats av flera biltillverkare i prototyper och tekniken visar bättre säkerhet än dagens mekaniska system.

- Elektroniskt styrda bromsar lovar bättre reglering än dagens hydrauliska. Elektroniken kan bli smartare än föraren. Bromsar föraren exempelvis för lite, kan elektroniken kompensera bromsningen inom några millisekunder, säger Kent Melin på Volvo Personvagnar i Göteborg.

Genom att byta ut all mekanik och hydraulik kommer bilarna dessutom att bli lättare och därigenom få minskad bränsleförbrukning.



Utbrett industristöd


Men för att införa drive-by-wire krävs nya bussar och protokoll. Funktioner som bromsning och styrning är säkerhetskritiska och kräver därför kommunikationsbussar som är både feltoleranta och som kan hantera fel i realtid. Det finns flera alternativa bussar att välja bland, men den som idag ser mest lovande ut är TTP/C, Time Triggered Protocol, där C är en speciellt framtagen version för säkerhetskrtiska funktioner i fordon

TTP/C är ett tidsbaserat system som har sitt ursprung från Universitetet i Wien. Under senare år har systemet fått ett utbrett industristöd från bland annat Volvo och DaimlerChrysler, före detta Daimler-Benz.

TTP/C-kommunikation sker enligt ett TDMA-schema, Time Division Multiple Access. Det innebär att varje nod i nätverket har möjlighet att skicka upp till 16-bitar under ett visst tidsintervall i en förbestämd ordning.

- Kommunikationen enligt TTP/C är synkroniserad och det finns bestämda tidsluckor då man får skicka signaler. Det innebär att man vet exakt när signalen bör komma fram, till skillnad från Can som endast lovar maximala fördröjningsperioder, säger Kent Melin.

TTP/Cs tidsberoende kommunikation skiljer sig från Can-bussen, där överföringen styrs av händelser, enligt ett prioriteringsschema. Om ett fel uppstår i en Can- nod, kan den fortsätta skicka meddelande med hög prioritet, vilket kan blockera systemet.

Men om ett fel uppstår i en TTP/C-nod fortsätter de övriga noderna att kommunicera enligt tidsschemat. Då och då skickas även speciella meddelande som säkerställer vilka noder som fungerar. Bussen har en synkroniserad klocka och erbjuder redundans i form av två seriella kommunikationskanaler. Redundans i form av dubblerade noder förekommer också.

Varje nod i en TTP/C-buss består av en styrkrets och en styrenhet, som motsvarar dagens Can-kretsar. De första prototypkretsarna har redan tillverkats av AMS tillsammans med TTTech i Österrike, men är fortfarande för dyra för volymtillämpningar i bilar. Kretsarna erbjuder en bandbredd på 2 Mbit/s men nästa generations kretsar lovar 5 Mbit/s.

Serietillverkningen av de nya kretsarna förväntas komma igång mot slutet av året, och genom att krympa processtekniken ner från 0,6 μm till 0,35 μm förväntas kiselytan kunna halveras.



Flera gör verktyg


Motorola och Arm har också bestämt sig för att tillverka TTP/C-kretsar.

- Vi skall börja tillverka fristående TTP/C-kretsar mot slutet av året, och så småningom integrera en TTP/C-styrenhet med våra styrkretsar, Mcore och PowerPC, säger Gary Hay, TTP ansvarig på Motorola.

Utvecklingsverktyg för TTP/C-system erbjuds idag av bland annat TTTech. Även svenska Mecel i Göteborg utvecklar verktyg som hanterar feltoleranta distribuerade system som kan baseras på TTP/C.

Trots att utvecklingen inom TTP/C har kommit långt och det verkar som att tekniken kommer att etablera sig som en standard i bilar, pågår arbete för att utöka Can-bussen med ett tidstriggat protokoll.

- BMW har dessutom utvecklat en egen buss för feltolerant kommunikation, som kan konkurrera med TTP/C, säger Mikael Strömberg på Mecel.

Han spår att marknaden för TTP/C-system i bilar kommer att ta fart först om fem år.

Susan Kelly

www.ttpforum.org

www.tttech.com



Flera kommunikationsbussar behövs i bilen


I takt med att elektronikinnehållet i bilar ökar, har flera kommunikationsbussar tagits fram. En ny kommunikationsbuss, TTP/C, har utvecklats för säkerhetskritiska funktioner såsom elektroniskt styrd bromsning, styrning och växling.

Idag används den väletablerade Can-bussen, med en bandbredd upp till 1 Mbit/s, för att knyta ihop olika delsystem i bilens kupe. Can-bussen passar bra för att koppla samman motorn, ABS-bromsar och även komfortfunktioner som luftkonditionering. En feltolerant version av Can är också under utveckling och kan komma att konkurrera med TTP i framtiden.

För enklare styrenheter, såsom sensorer och motorer i dörrmoduler, används istället det nya lokala nätprotokollet, kallat Lin, efter engelskans Local Interconnect Network. Det billiga Lin-nätet har sitt ursprung hos Göteborgsföretaget Volcano Communications Technologies, VCT, och har redan anammats av flera tyska biltillverkare.

Då Internet och multimedia når bilen är kravet på bandbredd ännu högre.

Kommande kommunikationsprotokoll, som Most - Media Oriented Systems Transport och MML, Mobile Media Link, klarar överföringar på över 20 Mbit/s via ett optiskt nät av plastfiber. Först om tre år förväntas dessa bussar få genombrott i stora volymer.

SK