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汽车通信技术与晶振的方案与应用

发布时间:2022/9/2 17:37:35   

车机系统使用更多的有8MHz等频率,更不用说到5G、和C-V2X技术使用更多的晶振产品啦,以前一台传统汽车所使用的晶振产品数量为30~40颗晶振产品,但随着汽车产品的不断发展,现在新能源智能汽车大概为颗左右,估计随着自动驾驶技术的成熟性,后续单车用量可能达到颗以上

汽车行业发展越来越快了,从传统汽车到新能源汽车到智能汽车,汽车技术日新月异,汽车之间通信技术你了解多少呢?而汽车通信技术与晶振产品技术又有什么关系呢?下面介绍汽车通信与晶振产品更深层次的关系。

CAN

CAN(ControllerAreaNetwork)全称为“控制器局域网”,是年德国BOSCH公司研发的一种共享式双线串行通信总线,最高传输速率为1MBit/s,具有非破坏性仲裁,分布式实时控制,可靠的错误处理和检测机制等特性。并且ISO标准化组织将CAN通信进行了标准化,因此,目前CAN网络是车载通信的主干网。CAN网络的优势是成本低,可靠性高,可以用于汽车动力系统、底盘和车身电子领域。不足之处是CAN总线属于共享式总线,通信速率相对较低,不能满足汽车总线带宽日益增加的需求。

CANFD

CANFD(CANwithFlexibleData-Rate)是BOSCH公司年发布的CAN替代总线,在继承了CAN总线的绝大多数特性的同时,弥补了CAN总线在带宽和数据长度的不足,将数据位最大的字节数提高至64字节,最高通讯速率可达8MBit/s甚至更高,显著提高了通信速率,降低总线负载。CANFD可以兼容传统CAN网络,因此,目前车内的控制网络正逐步的由CAN网络向CANFD网络迁徙。

LIN

LIN(LocalInterconnectNetwork)通信技术于年运用于汽车工业,作为CAN网络的一种补充,属于一种低成本的串行总线技术,LIN总线网络采用单主多从的模式架构,使用单信号线进行传输,主、从节点间的通信有具体的规则,只有主节点需要,从节点才能发送信息,不需要总线仲裁。LIN总线最主要的优势在于相比CAN总线更为低廉的成本,带宽仅有不到20Kbps,多应用于带宽要求不高的系统,如大灯、门锁、电动座椅、灯光等上面。

FlexRay

FlexRay于年应用于汽车领域,是继CAN和LIN之后的新一代汽车控制总线技术,属于共享式总线技术,带宽可达10Mbps,是一种具备时间可确定性的、分布式时钟同步的、故障容错的总线标准。FlexRay的主要优势在于相比CAN总线具有较高的带宽,可以满足汽车关键应用的要求,但是同样作为共享式总线技术,其成本却很高,仅适用于豪华车中的线控系统(如悬挂控制、换挡控制、刹车控制、转向控制等)。

MOST

MOST(MediaOrientedSystemsTransport)是由德国MOST合作组于年制定的一个针对汽车领域的多媒体应用通信标准,以解决传统总线不适用于汽车娱乐信息传输的不足。由于MOST通信物理层使用的是光纤传输,采用环形网络拓扑结构,其线束质量轻、抗干扰性强、带宽高、信号衰减少,而最新的MOST-标准速率可达MBit/s,可同时传输音像流数据、文本数据等。目前,MOST的带宽性能能够满足汽车的需求,但是它的扩展性差,技术开发周期长,专利技术成本昂贵,难以得到普及,也仅仅应用于中高端车中。

LVDS

LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling)低压差分信号,虽然不是专门为汽车领域设计的,但是它相比于MOST技术有着更低的成本,且最高带宽可达MBit/s,受到众多普通厂商的青睐,被视为MOST技术的替代产品。但是LVDS技术也有比较严重的缺陷,为了满足汽车严格的电磁兼容(EMC)、电磁干扰(EMI)等要求,它的传输线缆增加了较厚的传输屏蔽层,增加了车重,并且在传输协议上,LVDS属于点对点的图像传输技术,每个接口只能有一个摄像头或者一个视频输出口,严重限制了扩展功能。

TTP/C

TTP/C是一种基于时分多址方式(TDMA)的时间触发通信协议,主要用于安全关键领域,例如航空电子设备或汽车领域X-by-Wire应用,最高传输速度为10Mb/s,TTP/C专为满足最高安全要求而开发因此不兼容事件触发系统.TTP/C协议具有严格的时间确定性和完备的容错策略,十分适合作为航空、汽车、铁路等安全关键领域的通用底层解决方案。

以太网(Ethernet)

以太网,准确的说是车载以太网,是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术,与传统以太网使用4层非屏蔽双绞线电缆不同,车载以太网在单对非屏蔽双绞线上可实现Mbit/s,甚至1Gbit/s的传输速率,同时还满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。车载以太网同时支持AVB、TCP/IP、DOIP、SOME/IP等多种协议或应用形式。

AVB

AVB(EthernetAudioVideoBridging)-以太网音视频桥接技术,AVB是对传统以太网功能的扩展,通过增加精确时钟同步、带宽预留等协议增强传统以太网音视频传输的实时性,是极具发展潜力的网络音视频实时传输技术;SOME/IP则规定了车载摄像头应用的视频通信接口要求,可应用于车载摄像头领域,并通过API实现驾驶辅助摄像头的模式控制。

几种总线技术的对比

总线名称

通信速度

通信介质

成本

应用范围

LIN20kb/s(车身)

单线缆

大灯、灯光、门锁、电动座椅等

CANK~1Mb/s状态信息

非屏蔽双绞线

汽车空调、电子指示、故障诊断等

CANFD5Mb/s

非屏蔽双绞线

汽车空调、电子指示、故障诊断等

FlexRay1M~10Mb/s(实时控制)

双绞线/光纤

中引擎控制、ABS、悬挂控制、线控转身等

MOSTMb/s

双绞线/光纤

高汽车导航系统、多媒体娱乐等

LVDSMb/s

双绞线串/并行

车载摄像头

TTP/C10Mb/s

双绞线/光纤

高用于安全关键领域、航空电子设备或汽车X-By-Wire应用

Ethernet1Gb/s

非屏蔽双绞线

汽车多媒体通讯、主干网和诊断等

无线通信

汽车上的无线通信技术(LTE、WiFi、BT、NFC、ETC、5G、C-V2X),在汽车上都有什么用途?

LTE

LTE(LongTermEvolution)中文名叫通用移动通信技术的长期演进,名字有点长,简单来说就是3G与4G技术之间的过渡,是蜂窝式网络中的一种。该技术主要有TDD(TimeDivisionDuplexing,时分双工)和FDD(FrequencyDivisionDuplexing,频分双工)两种主流制式,FDD-LTE在国际中应用广泛,而我国比较常见的是TD-LTE。

LTE技术在汽车上主要用于TBOX(车载终端),这也是汽车上唯一一个能远距离通信的零部件(基本上无距离限制,手机能打电话的地方,它都能够通信),正是它的存在,汽车上才有了紧急呼叫、远程语音播报、远程启动空调等功能。你可以把TBOX理解为一个手机,它内部有通讯模组(3G、4G、5G),有一张SIM卡。因此,LTE是一切远距离通信的基础。

Wi-Fi

Wi-Fi英文全称是WirelessFidelity,属于无线局域网的范畴。以前通过网线连接电脑,现在则是一个无线路由器,这个路由器会发出无线电波,它覆盖到的有效范围内,电脑/手机都可以上网。Wi-Fi的覆盖范围大概是米,这个在局域网里还算比较广的。它的传输速度也非常快,可以达到54Mbps。此外,它不需要布线,这个很适合移动办公。在汽车领域,一般车机和TBOX这两个零部件会带Wi-Fi模块,便于车上的乘客用手机连接Wi-Fi上网。但实际上,随着手机流量越来越便宜,车主或乘客也不会去使用车上的Wi-Fi热点,自己手机流量都用不完呢!此外,有些主机厂会基于Wi-Fi给TBOX刷写程序或传输TBOX本地日志,这对售后人员排查车辆问题会很便捷。

BT

BT(Bluetooth)蓝牙技术是一种无线数据和语音通信开放的全球规范,它是基于低成本的近距离无线连接,为固定和移动设备建立通信环境的一种特殊的近距离无线技术连接。

蓝牙版本发展,从蓝牙1.0、蓝牙2.0、蓝牙2.1、蓝牙3.0、蓝牙4.0、蓝牙4.2、蓝牙5.0、蓝牙5.1,目前最高版本为蓝牙5.2版本为年提出的。从蓝牙5.0版本开始,通过结合Wi-Fi,可实现室内定位功能,有效工作距离可达米,同时功率更低,传输速率可达2Mbps,是蓝牙4.2版本的4倍。

经典蓝牙:传声音(蓝牙耳机、蓝牙音箱)、传大量数据(把蓝牙当作一个无线串口使用)。

BLE蓝牙:耗电低、数据量小(无线鼠标、共享单车锁、心跳带等);手机和智能硬件。

汽车上带有蓝牙的两个常见零部件仍然是车机和TBOX。车机上主要用于蓝牙音乐,通过手机蓝牙功能与车机的蓝牙相连接,然后通过车机播放手机上的音乐。而TBOX上的蓝牙,则可实现远程寻车或解闭门锁,通常是在地下车库,无4G网络,这个时候,手机可以通过连接TBOX的蓝牙,将指令发送给TBOX,再由TBOX发给其他车内ECU(PEPS无钥匙进入/启动系统、BCM汽车车身控制模块等),进行远控。当有4G网络时,远控一般无需用蓝牙,直接走4G网络远控即可。

NFC

NFC(NearFieldCommunication)是一种近场通信技术,使用了该技术的设备(如手机),可以在彼此靠近的情况下进行数据交换。NFC的通信距离一般在10cm以内,传输速度有Kbit/s、Kbit/s和Kbit/s三种。高端一点的汽车使用NFC技术后,你可能无需带车钥匙,手机就可以当车钥匙了。用手机开车门,启动车辆将很常见。

ETC

ETC(ElectronicTollCollection)中文名是全自动电子收费系统,在汽车上已经很普遍了,说到底,它也是近场通信技术中的一种,ETC的通信距离一般在10m左右。

5G与C-V2X

5G(5thGenerationMobileCommunicationTechnology)是第五代移动通信技术,你只要知道它相比于4G具有高速率、低时延和大连接的特点就行了。我们可以利用5G网络大带宽、低时延和高可靠的特性实现远程驾驶、车辆编队等应用场景。

C-V2X

C-V2X(CellularVehicle-to-Everything)是基于蜂窝网络的车用无线通信技术,主要分为四大类:V2V(VehicletoVehicle,车与车)、V2I(VehicletoInfrastructure,车与路边设施)、V2P(VehicletoPedestrian,车与人)、V2N(VehicletoNetwork,车与云网络)。

V2X通信的主流技术其实有两种:DSRC(DedicatedShortRangeCommunication,专用短程通信)和C-V2X(基于蜂窝移动通信系统)。DSRC出现的更早,早期一直是美国推崇的,但C-V2X后来居上,它有更远的通信距离、更高的可靠性,部署成本低,兼容性高,因此在我国得到了很大推广。

上面讲述了那么多汽车的通信技术,你可能会想,这与晶振产品有什么关系呢?其实大家对于晶振产品理解还是太小了,你可能不知道晶振产品被誉为工业之盐,晶振产品广泛运用于频率控制、频率稳定、频率选择和计时系统中,是电路中必不可少的电子元器件,是电子电路中的心脏,所以晶振产品与汽车通信是具有很密切的相关性,如BCM车身控制系统就会用到25MHz、8MHz、20MHz、12MHz等频率,PEPS无钥匙进入启动系统上使用的13MHz、13.56MHz、.92MHz等频率,NFC技术就会使用27.12MHz,ETC就会使用32.MHz、12MHz等,汽车光纤通信使用的.25MHz,ECU汽车专用控制器会使用.33MHz等,PCIe通信会使用MHz等,以太网通信会使用到25MHz,ADAS摄像头会使用27MHz,蓝牙技术使用的有16MHz、32MHz、40MHz等多种频率,Wi-Fi技术使用较多的26MHz、40MHz等,乃至Wi-Fi6技术的40MHz、76.8MHz、96MHz等,车机系统使用更多的有8MHz等频率,更不用说到5G、和C-V2X技术使用更多的晶振产品啦,以前一台传统汽车所使用的晶振产品数量为30~40颗晶振产品,但随着汽车产品的不断发展,现在新能源智能汽车大概为颗左右,估计随着自动驾驶技术的成熟性,后续单车用量可能达到颗以上,后续汽车通信技术会给晶振产品带来庞大的市场。

除了仅依据BOM中的晶振料号进行相应的晶振选型,若了解稍多一点有关晶振型号及参数,我们的晶振采购工作将会更加简单且轻松,技巧如下:

1、晶振频率

晶振应用中最重要的晶振频率的选择。不同晶振频率针对的是不同电路的应用。如果振荡电路需要6.14MHz的晶振,就绝不能选用频率为6.MHz的晶振,否则会造成整机上电系统瘫痪。

2、晶振负载

若为无源晶振方案,切记选择正确的负载电容。比如:若晶振为SMDMHz负载电容为12PF,则必须选择12PF,而不能选择其它负载电容,否则会造成晶振频率超差,导致电路板上电后功能性不良。

3、工作电压

工作电压主要针对有源晶振。一般有源晶振用OSC表示,常见工作电压为1.8V、2.8V及3.3V。实际供给电压偏差范围要控制在10%以内,否则会导致有源晶振工作异常。请务必根据规定晶振工作电压选择有源晶振,否则可能导致晶振被烧毁。

4、封装尺寸

请严格按照BOM指定的封装尺寸进行晶振选型,封装一般分为贴片式及插件式,这决定了晶振在后续焊接中的方式。晶振尺寸的大小一般已经由PCB设计决定(如预留空间及焊盘数量)。若选择错误晶振尺寸,会直接导致无法焊接或贴片。如尺寸为的晶振切不可选择或,除非改板。

5、晶振精度

在指定工作温度及理想电路工作状态下,晶振实际输出频率与标称频率的偏差程度。常见精度为:±10ppm至±30ppm。请切记若您需要±10ppm的晶振,务必选择±10ppm,因为达不到这个精度的晶振针对于您的电路板可能不能用。当然,若您需要的是±30ppm的晶振,就可以选择频率精度在±10ppm至±30ppm之间的晶振。

6、工作温度

晶振具有“温漂”特性,即晶振在工作中会受到外界温度变化的影响。因此,若您的电子产品需要适应高低温环境,请谨慎留意晶振的另一重要参数:工作温度。晶振的常见工作温度分为两种:-20°C至+70°C及-40°C至~+85°C。选择完晶振工作温度后,还要留意在该温度范围内晶振的精度是多少,比如是±15ppm还是±30ppm。这个数值越小表明晶振越稳定,性能越好。

留意了以上六个关键指标,晶振采购工作就能得心应手了。

晶振怎么选型?由台湾上市企业TST嘉硕代理KOYU光与为您解说?提供原厂技术支持

在电子设计中,如何选取晶振,要根据实际设计需要,选择有源晶振或者无源晶振。

方法/步骤

1晶体:crystals,晶体谐振器的简称,谐振器是产生谐振器的元器件,做频率控制作用,晶体谐振器封壳里面只有晶片,没有任何电容,参数有负载电容,频差,电阻,在焊接电路中,两旁需要电容电阻等电子元件来起振。

2晶振:crystaloscillator是晶体振荡器的简称,也是叫有源晶振。谐振器与振荡器的区别在于,在原有谐振器的基础上,加了起振芯片的基础上,加了起振芯片,封壳里带有电路IC,参数有电压值,输出模式,控制脚,有源晶振的接法:一悬空,二接地,三输出,四电压。

3无源晶振是石英晶体谐振器和石英晶体振荡器的结合体,也被称为石英晶体谐振器.无源晶体也有自己的缺点,就是信号质量比较差,需要匹配一些精确的外围电路,这样才能够发挥出自己的作用。

4名词缩写

TCXO:温补晶振,晶振根据温度内部对频率进行补偿。

DCXO数字补偿晶体振荡器

SPXO普通晶体振荡器

OCXO恒温振荡器

VCXO压控晶体振荡器

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中国台湾上市企业TST嘉硕成立于年11月,06年在台湾上市,主要专业研发生产的主力产品为表面声波(SAW)元件(主要包含射频表面声波滤波器、中频表面声波滤波器及表面声波共振器等)、体波(BAW)石英元件(主要包含石英振盪晶体、石英滤波器、石英振盪器、压控石英振盪器、石英压控/温度补偿振盪器等)及其相关模组,应用领域涵盖卫星数位广播、行动电话及基地台、无线区域网路、卫星定位、无线蓝芽、车用遥控器、胎压感测器等3C商品。

岗位职责:

1、大专工科优先,有1~2年的晶振晶体滤波器销售设计工作经验优先,通过电话、开拓新客户,每日完成日报;

2、根据市场营销计划、掌握客户需求,主动开拓持续跟进客户动向;

3、负责市场信息的收集,掌握市场动态;

4、管理维护客户关系以及客户间的长期战略合作计划;

5、能独立制定客户维护及开发计划,并确保计划的顺利实施;

6、完成领导交办的其他工作事项。

岗位要求:

1、热爱销售事业,敢于挑战自我、挑战高薪;

2、有上进心,忠诚,能承受较大的工作压力,执行力强;

3、有良好的沟通及组织能力,应变能力佳,抗压能力强;

4、具备一定的市场分析及判断力,良好的客户服务;

5、具有团队合作精神,乐于接受挑战,优异者可晋升为销售管理。

福利待遇:

1、底薪+提成+奖金+全勤奖+个人业绩奖励+5险1金;

2、带薪年假、婚假、产假等法定假日;

3、公司集体活动、旅游福利、节日福利等;

4、舒适的办公环境,公司上班地点方便;

5、周末双休,8点半到12点1点半到6点;

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