PALMNET通信协议及高级PALMNET通信协议.doc

通信协议
通信协议
1. 协议及其特点
协议(Protocal for Automotive Low and Medium work的缩写)是马自达汽车公司与古川电子公司1988年联合开发的汽车中、低速网络协议,是一种分布控制类型的车内局域网系统。
协议的汽车局域网(LAN)系统,成功地用在1990年型的马自达宇宙车型上。该通信协议最显著的特点是可靠性高,主要原因是它具有较多(24ACK)的确认比特数的固定字段,该字段允许任一广播节点从各个接收节点接收ACK信号。确认比特数较多虽然降低了一些数据传送速率,但保证了中、低速网络通信的可靠性和实用性,为广泛地将低成本、高可靠性的车内局域网系统应用到普通等级的汽车上,奠定了良好的基础。

是一种具有CSMA/CD+NDA(碰撞检测功能的载波感知多路存取和非破坏性仲裁优先级控制)的分布式控制车内局域网(LAN)。按照ISO对传输速率的定义,该协议覆盖的中、低传输速率可达到l25kbps,高传输速率可达到lMbps。协议的技术特性,并在后者的基础上提高了传输速率,在经济性、可靠性和使用方便性等方面都有较多改进。
协议的异同点见表1。
表1 协议的异同点
OSI层
项目
协议
协议
中-低传输速率
高传输速率
数据链路层
存取方法
具有I/O帧的CSMA/CD
具有SDG帧的CSMA/CD
CSMA/CD
优先级控制
非破坏性仲裁
同左
同左
寻址
广播
同左
同左
确认
网络控制确认(ANC)法+ACK确认比特
16个节点×2组
网络控制确认(ANC)法
16个CRC
网络控制确认(ANC)法
24个节点
差错检测
8位CRC(循环冗余较验)
16位CRC
8位CRC
数据长度
4字节
4或8 bit(可选择)
4节字
物理层
同步
起止同步
位塞入+起止
具有PWM的自同步
编码
NRZ(不归零)
NRZ(不归零)
PWM(脉宽调制)
位速率
可达125 kbps
可达1 Mbps
20 kbps
总线接口
直流耦合型
对所有故障模式均能容错
直流耦合型
除+B短路模式需屏蔽导线外,对所有故障模式均能容错
交流耦合型除总线中断和总线方式短路外,对各种故障模式容错
媒体
双扭线
带屏蔽的双扭线
双扭线

对于汽车局域网LAN,为了包含从车身控制系统到底盘控制系统的所有信号, 20kbps的传输速率向上增加,才能满足使用要求。
考虑到传输延迟,对于非破坏性仲裁优先级控制和CSMA/CD,其总线传输速率通过20m长度的上限约为lMbps。如果采用PWM编码方法,真正的信息传输速率的上限约为330kbps,为lMbps的l/3左右。从应用的观点出发,处理车身到底盘控制系统的所有信号,需要执行约lMbps的速率,因此,应变更编码方法,即将原来的PWM更改为NRZ编码,调整速率至lMbps。
中用作通信媒体,必须有抗干扰措施,也就是说,在传输速率增加时应对双扭线作屏蔽。
对于车身控制系统,100kbps左右的中-低速率已足够,而对于底盘控制系统则需要较高的约几百kbps速率。根据ISO的定义,达到125kbps的传输速率定义为中-低速率,达到1Mbps的定义为高速率。

有高速传输速率的帧格式和中-低速传输速率的帧格式,见表2。
表2 协议的帧格式
帧格式
高速传输速率
中-低速传输速率
SOF
帧起始
8 bit
8 bit
PRI
帧优先
8 bit
8 bit
TYPE
帧类型
8 bit
8 bit
ID
数据标识符
8 bit
8 bit
DATA
数据字节
每个8位号,n为4或8
每个8位长
CRC
循环冗余校验
16 bit
8 bit
EOD
数据结束
2 bit
——
AND
网络控制确认
16 bit
17 bit
EOF
帧结束
10 bit
10 bit
为方便理解,将上述帧格式中的内容解释如下:
帧起始是一个指示帧开始的专用代码,它由有6个连续位支配的8位构成,每个位从属和位支配均从位同步的角度考虑,因此,在其后面很容易形成帧同步和位同步。
帧优先是一个优先控制区域,已从原先的4位增至8位以改善优先调度的自由度。有些汽车的车内局域网LAN协议将优先码与数据标识符ID合并,而本协议的ID是独立的。
帧类型是专指帧类型的区域,它能将除标准帧以外的传输请求帧、同时数据收集(SDG)帧及I/O-IC帧等区分开。
数据标识符以8位承袭以前的标识符,用来识别信号种类。
数据字节对