Il futuro dei bus nelle applicazioni automotive – (The future of automotive buses)

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Quando nei primi anni novanta le tecniche di multiplexing cominciarono a essere usate nella produzione automobilistica di serie, esse introducevano nelle reti a bordo auto la possibilità di governare un crescente numero di Electronic Control Unit, soddisfacendo l’incalzante esigenza di ridurre il peso e la complessità dei cablaggi tradizionali. Da allora si sono evoluti svariati nuovi standard per reti automotive.

Il più importante per le automobili è il bus CAN (Controlled Area Network) che, peraltro, si è rapidamente diffuso anche in numerosi altri segmenti di mercato. La versione CAN 2.0 è entrata nell’auto nel 1992 e si è solidamente affermata, ma tutt’oggi chi l’utilizza non osa spingerne le prestazioni alla massima velocità dati di 1 Mbit al secondo, temendo le difficili condizioni elettromagnetiche ambientali.

Progettato da oltre una decade, il bus a bassa velocità LIN (Local Interconnect Network) è usato per lo più per l’interconnessione fra sensori e attuatori d’intelligenza limitata, gestibili da un sistema di controllo centralizzato, nel quale il master di ogni cluster LIN lavora come se fosse il gateway di una rete di bus multipli a velocità più elevata.

In soli quattro anni, LIN è cresciuto molto dalla sua primordiale implementazione del 2001 che aveva appena due nodi, per arrivare alle versioni più moderne del 2005 come quella a bordo delle DaimlerChrysler S-Class, formata da nove sistemi LIN che collegano fino a 29 nodi.

Cosa c’è di nuovo?
Per interconnettere le unità di controllo che si trovano a bordo auto è necessaria una banda reale che va oltre le potenzialità delle reti LIN e CAN. Le emergenti funzionalità richiedono velocità di trasferimento dati deterministiche. Nell’anno 2000 è stato fondato il consorzio FlexRay che ha pubblicato le sue specifiche finali dopo cinque anni. Grazie a questo lavoro, il protocollo di comunicazione FlexRay 2.1 è stato messo a punto non solo per trasferire i dati nelle infrastrutture automotive alla velocità deterministica di 10 Mbit al secondo, ma anche per permettere di creare sistemi automotive distribuiti immuni dai guasti. Invero, si tratta di ingredienti essenziali per permettere l’integrazione delle informazioni acquisite dai sensori applicati in auto sugli apparati elettronici e sui sistemi di sicurezza, condizione indispensabile per sviluppare sistemi di sicurezza attiva realmente efficaci. FlexRay ha tutte le carte in regola per diventare, come CAN, una funzionalità standard nei microcontrollori per automobile.

Alcuni standard di multiplessaggio più specializzati, come IEBus, J1850, D2B, WAN e IDB-1394, non hanno molte chance di restare a lungo a bordo auto. Il bus MOST introdotto nel 1998 non ha mantenuto l’originaria promessa di diventare un mezzo di comunicazione economico per le applicazioni d’infotainment, a causa dell’assenza di uno standard realmente aperto che potesse permetterne la sperimentazione completa.

Riguardo alle reti senza fili, qualunque nuovo standard consumer può essere candidato a sostituire le reti cablate a bordo auto. Bluetooth è oggi usato soprattutto per telefonare in auto senza mani, ma nulla di più. Ultra Wide Band offre delle funzionalità che possono essere convenientemente sfruttate solo in talune applicazioni non troppo sofisticate. Inoltre, le comunicazioni sulle linee di potenza causano problemi di radiazioni non facili da risolvere all’interno delle “scatole di metallo” delle automobili.

Il futuro del multiplessaggio a bordo auto riguarderà le tecnologie concepite e sviluppate appositamente per l’uso automotive, capaci di risolvere i problemi specifici di questi sistemi in termini di affidabilità e sicurezza.

Automotive Multiplexing

The future of in-car multiplexing finally belongs to technologies that have been specifically developed for automotive use and address the specific problems of high reliability and safety-relevant systems.

Juergen Weyer - Freescale Semiconductors

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