Автомобильный мир не так прост, как кажется на первый взгляд. В мире автопромышленности много непонятного и неоднозначного. Запутанные автомобильные инструкции различные непонятные сокращения новых технологий, аббревиатуры опций и многое другое сбивает нас с толку. И во всем этом разнообразие технологий больше всего нам понятны новые электронные инновации в сфере автомобильной развлекательной электроники. Девиз современного мира - лучше жить с помощью технологий, чем отказаться от них.
Когда речь заходит о новых потребительских автомобильных технологиях, то многие из нас начинают путаться во множестве . Чтобы пролить свет на многие технические новинки в автомобилях и не дать запутаться потребителям наше интернет издание подготовило для Вас специальный обзор самых свежих, последних и новых автомобильных технологий. Узнав о них подробнее, Вам будет проще ориентироваться и пользоваться ими в новых автомашинах.
Если Вы только , то почти наверняка при принятии окончательного решения ключевую роль будут играть новые электронные технологии. Мы специально отобрали самые распространённые современные технологии (функции), которые последние годы стали устанавливаться на современные автомобили. Большинство функций в обзоре присутствуют в новых автомобилях, стоимость которых не более 1,5 млн. рублей.
Поэтому Вам будет легко определить, какие функции Вы хотели бы видеть в своем автомобиле.
1) Bluetooth
Bluetooth достаточно недавно стала символом беспроводной автомобильной громкой связи. Но эта беспроводная технология, также может на небольшом расстоянии обеспечить подключение различных современных гаджетов к бортовому компьютеру автомобиля. Если у Вас есть современный смартфон под управлением современных операционных систем: Ios Android, BlackBerry или Windows Phone, то, скорее всего Ваше устройство имеет функцию Bluetooth.
Также почти в любом современном смартфоне есть профиль настройки профиля SMS сообщений с помощью технологии Bluetooth. Эти настройки помогут настроить Вам, отправлять SMS сообщение с помощью автомобильной громкой связи. Каким образом? Все очень просто. Вы за ранее можете в черновиках создать короткие шаблоны SMS сообщений. С помощью голосовой команды Вы будете отправлять в ответ, на поступившие сообщение, которое во многих автомобилях Вы можете прочитать на экране ЖК-экрана мультимедийной системы.
Также, к примеру, пользователи телефонов Apple могут с помощью встроенной Siri пользоваться телефоном (принимать, читать, отправлять SMS, принимать звонки и т.п.) через беспроводную громкую связь. Для ее активации необходимо нажать кнопку громкой связи на рулевом колесе. Конечно, для этого предварительно телефон должен быть подключен с помощью Bluetooth к системе автомобиля.
Практически все автомобили, оснащенные Bluetooth, могут принимать с Ваших гаджетов потоковую музыку. Этот тип соединения позволяет с Вашего телефона, смартфона, планшета или МР3-плеера воспроизводить музыку на динамиках автомобиля. В качестве удобства на многих современных автомобилях, для управления музыкой и громкостью звучания нет необходимости пользоваться электронными гаджетами, передающие по беспроводной системе музыкальный поток. Все это Вы можете делать на мультимедийной системе машины.
Во время воспроизведения потока музыки с Вашего мобильного устройства на экране своей автомобильной информационно-развлекательной системы Вы видите название композиции, таймер, и другую важную информацию.
2) Порты USB
Порты USB являются отличным средством для подзарядки электронных гаджетов и для подключения электронных устройств (к примеру, для воспроизведения музыки) в которых отсутствует возможность подключения к системе автомобиля по технологии Bluetooth. К примеру, старые МР3-плееры, мобильные телефоны. Также с помощью этого порта Вы сможете подключить к автомобилю свою флэшку, на которой записана музыка.
Воспроизведение музыки через USB порт имеет ряд преимуществ перед Bluetooth. Так при передаче музыкального потока по беспроводной технологии, система Bluetooth сжимает аудио файл, для быстрой передачи по каналу беспроводной радиосвязи, что ухудшает качество звучания мелодий.
3) Бесконтактный ключ автомобиля и зажигания
У нас есть более важные дела, чем копаться в кармане или в сумке в поисках ключа от автомобиля. Для этого есть технология беспроводного электронного ключа автомобиля. Принцип действия прост. В вашем кармане или сумке лежит электронный ключ, который когда Вы подходите к машине посылает в автомобиль специальный код для открытия двери. Подойдя к машине, Вы просто открываете дверь, садитесь в автомобиль и нажимаете кнопку запуска двигателя, не вставляя ключ в замок зажигания. Очень удобная функция, которая в последнее время устанавливается на многие новые автомобили.
4) Интеграция приложений
К сожалению, подобные технологии пока в нашей стране не сильно развиты в связи с дороговизной и качеством мобильного интернета. За рубежом картина совершенно иная. Так в некоторых премиум автомобилях стали появляться специальные блоки, куда встроен мобильный интернет модем, раздающий по WiFi интернет, как на электронные пользовательские гаджеты, так и для возможности выхода в сеть с помощью информационно-развлекательной системы. К примеру, доступ в сеть может пригодиться для прослушивания онлайн музыки или просмотра пассажирами потокового онлайн видео.
5) Распознавание голоса
Взаимодействие с программным обеспечением автомобиля с помощью голоса на первых порах представляло собой не очень надежную и качественную технологию. Первое время подобные системы действовали со сбоями и ошибками. К счастью электронные технологии не стоят на месте, и прогресс движется вперед. Современное программное обеспечение и современные электронные чипы, позволяют с помощью голоса управлять многими системами автомобиля.
Если раньше система требовала точного произношения определенной команды, то сегодня достаточно сказать часть команды и система распознает, чего Вы хотите.
Новая система распознавания речи позволяет с удобством управлять навигационной системой. Раньше, для того, чтобы голосом задать адрес маршрута, необходимо было по отдельности произносить название населённого пункта, улицу, дом и т.п. то сегодня большинство мобильных навигационных автомобильных систем могут распознать точный адрес пункта назначения при произнесении полного адреса сразу.
6) Удаленное управление автомобилем
Как Вы думаете, возможно ли С системой дистанционного управления транспортным средством такое возможно. Для этого в App Store или Google Play существуют специальные приложения. Так с помощью этих программ, Вы можете отключить сигнализацию или включить. Также на расстояние Вы можете заблокировать автомашину при необходимости. Некоторые автомобили позволяют программам со смартфона получать данные о температуре в салоне и на улице, смотреть соответствующие диагностические данные, такие как уровень топлива, расход топлива, запас хода, а также получать данные со спутниковой навигации о местоположение транспортного средства и многую другую информацию.
7) Система контроля слепых зон
Мировые исследования показывают, что большая доля ДТП происходит из-за слепых зон автомобиля. В попытке остановить эту эпидемию аварий, большинство автопроизводителей стали оснащать свои транспортные средства системой контроля слепых зон. Действует все очень просто. Если во время движения автомобиля в мертвой, не просматриваемой зоне, находится автомобиль или другой объект, система предупреждает водителя об этом. На боковом зеркале или на приборной панели появляется предупреждающий знак.
8) Система контроля полосы
Эта технология призвана помочь водителям контролировать полосу движения. Специальные сенсорные датчики и камеры следят за дорожной разметкой. В случае пересечения полосы автомобиль предупреждает водителя об этом либо подачей звукового сигнала, либо вибрацией, которая передается на рулевое колесо. Во многих роскошных автомобилях, таких как Acura, Mercedes-Benz, и Audi, недавно появилась новое поколение подобной системы, которая при определенных настройках может автоматически сама изменять положение рулевого колеса, для того чтобы выравнивать автомобиль в случае неконтролируемого съезда с полосы.
9) Телематика
Эта новая технология позволяет Вам не просто подключить Ваш смартфон к информационно-развлекательной системе автомобиля, но и получить ряд . Если автомобиль, оборудованный мобильным интернет модемом и который подключен к безлимитному тарифному плану, то Вы можете совершать звонки с телефона, через автомобильный интернет, пользуясь интерфейсом автомашины. Это не только сэкономит вам мобильный трафик телефона, но сделает общение более удобным.
Также функции телематики предусматривают программирование информационной системы автомобиля на экстренные звонки с помощью Вашего сотового телефона в случае аварии. В таком случае система в автоматическом режиме сама пошлет экстренный вызов через ваш смартфон.
В том числе некоторые автопроизводители встраивают в мультимедийную систему услуги консьерж сервиса, на который Вы можете позвонить с помощью своего смартфона который автоматически подключается к системе автомобиля,как только вы садитесь в него или нажать просто специальную кнопку в машине. По сути, опция телематика представляет собой ангела-хранителя.
10) Адаптивный круиз-контроль
Многие системы предупреждения столкновения автопромышленности в области безопасности. В ближайшем будущем появятся практически на всех современных автомобилях. Это также крайне необходимо, как и подушки безопасности, без которых сейчас не обходится не один автомобиль.
Большинство систем предупреждения столкновения работают с помощью миллиметрового радара или стереоскопических камер, отслеживающие обстановку вокруг машины и сканируют пространство на предмет возможных опасностей. Когда препятствие обнаружено система предупреждает водителя об опасности столкновения.
Более продвинутые версии технологии предупреждения столкновения могут самостоятельно (без участия водителя) нажать педаль тормоза в случае опасности (если система определяет что столкновение неизбежно).
На основе этой системы автопроизводители изобрели новое поколение самой любимой и популярной автомобильной системы круиз-контроля. Так новая функция получила название адаптивный круиз-контроль. Для его работы используются те же стереоскопические камеры или радар, для обнаружения препятствия во время движения. При включении этой функции и настройки крейсерской скорости движения, система автоматически поддерживает заданную скорость и определенную дистанцию до впереди идущего автомобиля.
В некоторых дорогих роскошных автомобилях система расширена возможностью в случае приближения автомашины к препятствию, автоматически без участия водителя, затормозить, избегая столкновения. Как только опасность столкновения исчезнет, автомобиль снова наберет необходимую скорость.
Обычно адаптивный круиз-контроль работает при движение автомобиля на скорости от 40 до 150 км/час.
Занимаясь организацией или расширением автосервиса, необходимо помнить, что приобретенное оборудование и нанятые работники - это далеко не все, что необходимо для организации работы станции технического обслуживания, в том числе, диагностического поста. Как правило, один из самых необходимых компонентов -информационное обеспечение. Иногда на СТО пытаются утолить информационный голод книгами и компакт-дисками из магазинов и рынков, рассчитанными на использование автолюбителями и содержащими информацию по отдельной модели автомобиля определенных годов выпуска. Эти попытки обречены на провал по нескольким причинам: Во-первых, эти книги предназначены для частного, а не профессионального использования - в них отсутствуют важные аспекты ремонта, а главное - диагностики (при этим они изобилуют ненужными для профессионала подробностями), Во вторых, для хорошего покрытия такой информацией всего, кто и что у нас ездит, нужно много таких книг.
Выходом является приобретение профессиональной литературы и электронных информационных баз данных по диагностике и ремонту, а также прочего программного обеспечения по автоматизации работы автосервиса. В этом обзоре для тех, кто купил (или собирается купить) оборудование для автосервиса (диагностическое, ремонтное и пр. - не имеет значения) рассказывается, какое программно-информационное обеспечение используется (точнее
Должно использоваться) в любом автосервисе (от гаража до крупного дилерского центра):
1. Управленческо-учетное программное обеспечение (ПО)
К этому классу относится бухгалтерское ПО, ПО автоматизации бизнес-процессов, ПО ведения складского учета, ПО учета рабочего времени, ПО подготовки и учета заказ-нарядов и пр. Многие из программных продуктов обеспечивают интеграцию с каталогами запасных частей (для автоматической загрузки цен и моделей деталей в бухгалтерско-учетные документы), информационными базами нормо-часов (для автоматизации загрузки номенклатур работ и расчета их стоимости).
Специфика этого ПО пока не входит в сферу специализации нашей фирмы - поэтому более подробную информацию о нем я не даю. На рынке представлено большое количество программных продуктов для решения этих задач таких как автономных, так и являющихся надстройками к универсальным системам (например, продуктов на базе платформы 1С). Вот «для затравки» несколько ссылок - продукты компании «Автодилер», внедренческого центра 1С-Рарус, компании «BVS Logic», компании «VERDI», система «TurboService», система «LogicStar-Avto», система «АИС@».
2. ПО специализированного оборудования - сюда относится программное обеспечение сканеров, мотор-тестеров, ПО для работы с газоанализаторами и дымомерами, ПО для чип-тюнинга, ПО для измерительных систем кузовного ремонта и т.п. Здесь, в принципе все понятно. Как правило, такое ПО поставляется вместе с самим оборудованием. Зачастую программное обеспечение этого класса выполняет не только свои основные (диагностические и пр.), но и справочные, обучающие функции.
С одной стороны возможности того или иного программно-аппаратного комплекса ограничены возможностями существующего для него ПО. Например, очень популярный сейчас адаптер K-L-Line никак не сможет работать с большим количеством марок, чем работает сейчас без выхода для него нового программного обеспечения. С другой стороны, границы развития возможностей программного обеспечения жестко предопределены аппаратными возможностями «железа». Поэтому, например, тот же K-L-Line адаптер никак не сможет работать с автомобилями, имеющими диагностический протокол обмена OBD-II-VPW или OBD-II-PWM, так как они просто аппаратно несовместимы (то есть невозможно под него разработать ПО с соответствующими функциями).
Некоторое ПО специализированного оборудования может использоваться и отдельно (без аппаратной части) - например, программа Autorobot Data System для известного одноименного комплекса правки кузовов с электронной измерительной системой может использоваться отдельно как справочная система по контрольным точкам и размерам кузовов.
3. Основное справочное ПО - сюда можно отнести информационно-справочные базы данных по диагностике и ремонту, электронные каталоги запчастей, справочники нормо-часов, справочники по геометрическим размерам автомобилей и т.п. Такие базы, как и оборудование, делятся на два больших класса - дилерские (авторизованные, оригинальные, первичные) и неавторизованные (вторичные, неоригинальные, как правило, мультимарочные).
Дилерские базы данных включают в себя информацию по одной или нескольким родственным маркам автомобилей (например, VW-Audi) и подготовлены самим автопроизводителем. Информация в них по отдельной марке наиболее полная и достоверная. Однако, официально такие базы распространяются только в рамках дилерской сети соответствующей марки. Соответственно, недилерские станции(даже если они специализируются на одной марке) могут приобрести эту информацию только у пиратов. Наибольшую известность имеют дилерские базы по диагностике и ремонту VW-Audi (ELSA), BMW (BMW TIS, BMW WDS), Ford (Ford TIS), Mercedes (Mercedes WIS), Opel (Opel TIS), Renault (Dialogys), Volvo (VADIS) и пр., а также каталоги запчастей VW-Audi (ETKA), BMW (BMW ETK), Mercedes (Mercedes EPC) и пр.
Мультимарочные базы включают информацию сразу по многим маркам автомобилей (разработчики баз стараются охватить «все что ездит»). Мультимарочность базы не исключает того, что в ней содержаться и некоторые дилерские материалы. Наиболее известными продуктами являются базы по диагностике и ремонту BOSCH ESI, Alldata, Autodata, Mitchell-on-Demand, Atris WM-KAT-Technik, Open@Car, Workshop, CAPS, ATSG и др.
Лицензионные версии этих баз в России мало доступны в плане приобретения – так как нам известны всего два официальных распространителя - это фирма BOSCH (база ESIftronic]) и фирма Легион-Автодата (база Autodata). Стоимость лицензионных продуктов создает ДОС таточно высокий барьер перед мелкими и средними станциями - около 980 долл. за полную версию базы Autodata и от нескольких тысяч евро (!) за годовой абонемент (!) на полный ESI. Контрафактные версии мультимарчных баз предлагаются буквально на каждом шагу за десятикратно меньшие суммы - от 30 до 250 долл.
Мультимарочные базы могут быть неспециализированными (включают информацию практически обо всем - например, база Autodata содержит и регулировочные параметры, и нормо-часы и информацию по диагностике электронных систем управления, и электросхемы и многое-многое другое) и специализированными (касаются информации по отдельным системам автомобиля - например в базе CAPS рассматриваются электронные системы управления, а в базах ATSG и Mitchell for Transmissions - коробки передач). Естественно, каждая база содержит разное количество информационных разделов - как правило, мультимарочные базы содержат следующую информацию:
Technical data - различные регулировочные данные по автомобилям. В базах имеются сотни и тысячи различных параметров, нормативов и прочего. Помнить эти цифры даже по одной обслуживаемой марке невозможно, но также невозможно и заниматься ремонтом и/или диагностикой, не имея их под рукой;
Repair times - основные нормы времени на ремонтные и регулировочные операции. Этот раздел может быть «встроен» в базу (Autodata), поставляться как дополнительный модуль, поставляться в виде отдельной базы;
Maintenance и Service schedules - сервисные интервалы и описания сервисных операций;
TSB (Technical Service Bulletins) - технические сервисные бюллетени - руководства и рекомендации от автопроизводителей по устранению конкретных типичных неисправностей и по другим вопросам. Эти руководства содержатся практически по всех дилерских базах (Ford TIS, Opel TIS, BMW TIS), а также в некоторых мультимарочных базах (например, в Mitchell on Demand и Alldata). Также в мультимарочных базах, например в базе AutoData, встречается аналогичный по назначению раздел Trouble shooter (разрешение конкретных неполадок). Зачастую руководства по устранению неисправностей представляются в виде алгоритмов или блок-схем (такие блок-схемы можно купить и отдельно в виде книги - «Блок-схемы поиска неисправностей в системах впрыска и зажигания бензиновых двигателей».
Сюда можно отнести и полезные таблицы (Fault tables) с анализом диагностических кодов неисправностей (DTC - Diagnostic Trouble Code) - такие разделы есть практически во всех электронных базах (Mitchell, Autodata, ELSA, Opel TIS и пр.) и содержат не только расшифровки кодов неисправностей, но и симптомы их проявления, возможные причины их возникновения, перечни проверок для устранения. Такая информация особенно полезна для начинающих диагностов;
Workshop или Repair - описания устройства, ремонта и диагностики отдельных систем автомобиля - двигателя, КПП, АБС, системы кондиционирования и пр.;
Component locations - расположение электронных и механических компонентов в автомобиле;
Wiring diagrams или Current flow diagrams - электросхемы.
Также встречаются и другие «форматы» документации - OFM (Official Factory Manuals), SSP (Service Self Study Programm) и пр.
Отдельно можно выделить каталоги запасных частей (ЕРС -Electronic Parts Catalog). В них содержится информация о запасных частях, их применимости, взаимозаменяемости, цене, зачастую встречаются и изображения. Каталоги запчастей делятся на каталоги оригинальных (произведенных или рекомендованных автопроизводителем) и неоригинальных (произведенных сторонними производителями) запчастей. Также каталоги могут быть мономарочными (содержат информацию о, как правило, оригинальных запчастях для одной марки - наиболее известны Mercedes EPC, BMW ETK и пр.) и мультимарочные (содержат информацию по запчастям к многим маркам - например, Tecdoc). Также
встречаются специализированные каталоги по расходным материалам, тюнингу, сводные каталоги производителей запчастей и т.п.
Специально надо отметить, что обладание таким массивом ценнейшей информации не избавляет диагноста, механика или автоэлектрика от необходимости иметь большой уровень основных (базовых) знаний об устройстве автомобиля, принципах работы его систем и т.п.! Кроме того, требуются навыки работы с ПК и литературой, для того, чтобы уметь нужную информацию из этого массива достать.
Покупая информационную базу, необходимо учитывать (уточнить эти вопросы у продавца):
По каким автомобилям в базе имеется информация? Здесь важны марки, года выпуска (или модельные года), рынок, для автомобилей которого выпущена база. Относительно годов выпуска надо заметить, что практически все существующие базы содержат наиболее полную информацию только по автомобилям последнего десятилетия (в основном, начиная с 1993 г.) - в частности, это касается таких баз как ELSA, Autodata, BMW TIS и пр.
Требует пояснения момент относительно рынка автомобиля. Дело в том, что одна и та же модель автомобиля отличается в зависимости от того, в какой регион (рынок) она поставляется - причем отличия могут быть не только в комплектации (например,наличие кондиционера для жарких стран или предпускового подогревателя для Севера), но и конструкцией (правый руль вместо левого, увеличенный клиренс и т.п.). Соответственно, могут различаться электросхемы, расположение компонентов, каталожные номера запчастей и пр. В основном выделяются рынки Европы (отдельно выделяется Великобритания из-за левостороннего движения и, соответственно, машин с правым рулем), Азии (отдельно выделяется Япония - по той же причине,что и Великобритания) и Америки. «Российский рынок» обладает той спецификой, что у нас ездит понемногу и отовсюду.
При покупке базы дополнительно необходимо уточнить, для автомобилей какого рынка она предназначена. Например, база Mitchell on Demand содержит информацию об автомобилях американского рынка - то есть автомобилях, произведенных в США для внутреннего рынка, а также автомобилях, поставляемых на рынок США из других регионов (Европы, Азии). Некоторые автомобили имеет смысл искать в таких базах под другой маркой и/или с другой моделью (например, в базе нет Mitsubishi Pajero, но есть Mitsubishi Montero). Аналогичные предостережения касаются и базы Autodata (английский рынок). Однако, и в Mitchell, и в Autodata, как правило, указывается, когда приведенные параметры касаются только машин конкретного рынка.
По каким системам в базе имеется информация? Соответственно, если Ваша мастерская специализируется на КПП - надо иметь специализированную базу (например, Mitchell on Demand For Transmissions и/или ATSG), но и «общие» базы также не помешают.
На каком языке выполнена оболочка базы (меню и пр.) и на каком языке в базе представлена информация? Сразу скажу, что можете не обольщаться - на русском языке даже оболочки у считанных единиц программ. Полностью русские -BMW TIS, Volvo VADIS. Частично русские - BOSCH ESI, Mercedes WIS - эти базы имеют русские оболочки и часть информации. То есть для нормальной работы хотя бы английский язык знать необходимо. Хотя бы потому, что в некоторых базах кроме русского и английского встречаются и документы на немецком (ELSA, ESIftronic], Mercedes WIS). Однако, бояться этого не стоит - технические тексты читаются достаточно легко. Хорошими помощниками при этом служат специализированные электронные и бумажные словари. Как правило, современные базы поставляются на CD или DVD. При этом DVD формат стремительно приобретает популярность, особенно при поставке баз, занимающих более 3-5 компакт-дисков (Mitchell - около 15, ESI - около 30, Alldata - около 100 CD-дисков и т.п.). Грубо 1 DVD диск заменяет 6-7 CD. Последние версии некоторых баз поставляются уже только на DVD (например, ESI). Поэтому перед покупкой серьезной базы имеет смысл подумать о приобретении DVD-привода (тем более, что по сравнению со стоимостью самой базы это копейки).
Какие системные требования к компьютеру и операционной системе предъявляет база? Большинство баз работают нормально под любой операционной системой -от Windows 98 (работа под Windows 95, как правило, не гарантируется, но и проблем не возникает) до Windows XP и Vista. Однако, бывают и «привередливые» базы - например, дилерская база по VW-Audi ELSA работает только под управлением систем на NT-платформе (Windows NT, 2000, XP, Vista). Особых требований к процессору и оперативной памяти базы, как правило, не предъявляют (естественно, чем современнее ПК - тем быстрее и комфортнее будет работа).
Важное требование - свободное место на жестком диске (винчестере). Всегда удобнее, когда база полностью будет перенесена на жесткий диск (некоторые базы предоставляют такую возможность как опцию, некоторые ставятся только в таком режиме) - это освобождает CD/DVD привод, делает ненужным постоянный поиск дисков и операции с ними, снижает вероятность порчи базы (диск легко поцарапать, облить и т.п.), ускоряет работу и т.п. Например, та же база ELSA ставится только полностью на жесткий диск и занимает на нем около 11 Гб.
Как осуществить регистрацию базы? Каков период беспрепятственного использования базы после покупки? Срок работы лицензионных баз, как правило, ограничен сроком действия абонемента (как правило, год). После его истечения требуется платное продление абонемента или покупка новой версии базы. Ограничения в работе нелицензионных версий зависят от способа регистрации базы, защиты базы, «качества взлома».
Каков порядок и стоимость обновлений? При покупке лицензионных баз эти условия обязательно оговариваются - как правило, обновления в рамках действия абонемента осуществляются бесплатно (например, у BOSCH - ежеквартально в течение года). Обновления для нелицензионных баз пиратами, как правило, не распространяются. При необходимости получения свежей версии базы Вы просто покупаете более свежую версию (справедливости ради надо отметить, что и пираты во многих случаях идут на встречу и дают в такой ситуации скидку).
4. Дополнительное (вспомогательное) справочное ПО - сюда можно отнести словари, программы для расшифровки VIN-кодов и пр. Некоторые из этих программ Вы можете даже найти в Интернет в бесплатном доступе.
5. Обучающее ПО - к сожалению, толковое обучающее ПО для специалистов сферы автосервиса нам не известно. Тем не менее, можно сказать, что некоторые производители уже включают обучающие подсистемы в поставляемое со специальными стендами ПО.
Необходимо отметить, что информация предлагается на рынке не только в электронном виде на CD и DVD, но и в виде профессиональной литературы. Преимуществами книг по сравнению с электронными базами являются доступность персоналу, не владеющему или слабо владеющему ПК (и такой еще есть!), меньшая цена лицензионных версий, наличие изданий на русском языке. Недостатками являются - неудобность поиска и работы с информацией, необходимость иметь большое количество литературы, чтобы заменить информацию по объему, соответствующую 1 компакт-диску, изнашиваемость.
В конструкциях автомобилей все более широкое применение находят электронные системы управления. Проведение диагностирования современного автомобиля без использования средств для анализа работы электронных систем управления может дать недостаточно полную информацию о его техническом состоянии.
Диагностические средства для определения технического состояния электронных систем управления можно подразделить на три категории:
- стационарные (стендовые) диагностические системы
- бортовое диагностическое программное обеспечение, которое позволяет индицировать неисправности соответствующими кодами
- бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуется специальное дополнительное считывающее устройство
Стендовые диагностические системы
Эти системы не подключаются к бортовым электронным блокам управления и, таким образом, не зависят от бортовой диагностической системы автомобиля. Они обычно диагностируют отдельные механизмы двигателя и системы зажигания, поэтому их часто называют мотор-тестерами. Основными элементами мотор-тестера являются датчики, а также блок обработки и индикации результатов измерений воспринимаемых сигналов. Датчики и регистрирующие приборы соединены с кабелями с помощью штекеров и зажимов.
Рис. Мотор-тестер
Мотор-тестеры выполняются на базе компьютеров, имеют клавиатуру, дисплей, дисководы, привод CD-ROM. В комплект обычно входит набор соединительных проводов и кабелей, стробоскоп, а в отдельных случаях - и газоанализатор отработавших газов. Информация вводится в компьютер с помощью соответствующего анализатора, в котором размещены аналогово-цифровые преобразователи, компараторы, усилители и другие устройства предварительной обработки сигналов. Анализатор подключается к необходимым элементам на автомобиле с помощью комплекта кабелей, который представляет собой набор проводов, подключаемых к отрицательной, положительной клеммам аккумулятора и катушке зажигания, провода высокого напряжения к катушке зажигания и к свече первого цилиндра, а кроме того, бесконтактный датчик тока на шине зарядки аккумулятора, датчик температуры масла в двигателе (вставляется вместо щупа), датчик разрежения во впускном коллекторе и т.п.
Основная часть мотор-тестера - осциллоскоп, на экране которого появляются различные осциллограммы, отражающие режим работы и техническое состояние проверяемых деталей и приборов системы зажигания. Оценка сигнала, появляющегося на экране осциллоскопа, основывается на анализе изменений (при наличии неисправностей) характера электрических процессов, протекающих в цепях низкого и высокого напряжения. По отдельным частям изображения можно судить также о работе некоторых элементов систем питания и зажигания, а характер изменения позволяет выявлять причины неисправностей.
Компьютер мотор-тестера обрабатывает информацию, полученную от двигателя, и представляет результаты на дисплее или в виде распечатки на принтере. С мотор-тестером может поставляться комплект лазерных компакт-дисков с технической информацией о различных моделях автомобилей, а также с инструкциями оператору о порядке подключения мотор-тестера к автомобилю и о последовательности проведения контрольных операций.
Перед проведением диагностирования вводят модель автомобиля, тип двигателя, трансмиссии, системы зажигания, впрыска топлива и другие параметры, характеризующие объект диагностирования. Мотор-тестеры способны диагностировать большинство автомобильных систем, в том числе системы пуска, электроснабжения, зажигания, оценивать компрессию в цилиндрах, измерять параметры системы питания.
Современные мотор-тестеры могут выдавать информацию о состоянии системы зажигания в виде цифр или осциллограммы процесса. Примером служит мотор-тестер М3-2 (Беларусь), с помощью которого можно определять состояние двигателя (по развиваемой мощности, балансу мощности по цилиндрам, относительной компрессии), стартера, генератора, реле-регулятора, аккумулятора, прерывателя-распределителя, электропроводов, свечей зажигания, лямбда-датчика, форсунок системы впрыска бензиновых двигателей, дизельной топливной аппаратуры, измерять с помощью стробоскопа углы опережения зажигания для бензиновых двигателей и впрыска для дизельных двигателей.
По мере усложнения автомобильной электроники расширяются и функциональные возможности стационарных систем, поскольку необходимо диагностировать не только управление двигателем, но и тормозные системы, активную подвеску и т.д.
Универсальность компьютерных мотор-тестеров определяется их программным обеспечением. Многие из них работают в привычной большинству пользователей операционной системе Windows.
К недостаткам мотор-тестеров следует отнести то, что с их помощью трудно обнаружить непостоянные неисправности в сложных электронных системах, когда неисправность в одной системе проявляется в виде симптомов в других системах, функционально связанных с первой.
Бортовое диагностическое программное обеспечение, которое позволяет индицировать неисправности соответствующими кодами
Системы программного обеспечения автомобилей большинства ведущих стран мира начиная с 80-х годов XX в. обеспечиваются функцией считывания кодов неисправностей с помощью контрольной лампы, например Check engine - проверь двигатель. Это наиболее простой вид бортового диагностирования, которое заключается в условном присвоении ряду неисправностей электронной системы управления цифровых кодов. Эти коды при проявлении соответствующих им неисправностей заносятся в память электронного блока управления системой. После проведения определенных манипуляций данные коды могут отображаться контрольной лампочкой в виде ряда длинных и коротких импульсов. После визуального считывания импульсов их значение может быть расшифровано с помощью специальных таблиц.
Рис. Пример размещения индикатора Сheck engine (позиция 1)
Бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуется специальное дополнительное считывающее устройство
Считывание информации с такого программного обеспечения осуществляется с помощью специальных устройств - сканеров. Контролируемые параметры и коды неисправностей считываются непосредственно с электронного блока управления и интерпретируются специалистами сервиса.
Сканером, или сканирующим прибором, называют портативные компьютерные тестеры, служащие для диагностирования различных электронных систем управления посредством считывания цифровой информации с диагностического разъема автомобиля.
Сканер, как правило, имеет небольшой по размеру жидкокристаллический дисплей, поэтому просматривать данные на нем, даже используя прокрутку кадра, не всегда удобно. Обычно имеется возможность подключения сканера к компьютеру через последовательный порт для передачи данных. Специальное программное обеспечение позволяет просматривать данные со сканера в табличном и графическом виде на мониторе компьютера, сохранять их, создавать базы данных по обслуживаемым автомобилям.
Рис. Программируемый сканер ДСТ-2М (Россия) без персонального компьютера
Сканеры различаются своими функциональными возможностями и спектром тестируемых автомобилей.
Наиболее широкими возможностями обладают специализированные сканеры, используемые для диагностирования автомобилей только одной марки. Применение таких сканеров вследствие их узкой специализации ограничивается отдельными предприятиями автосервиса, обслуживающими автомобили конкретных моделей. Более широкое распространение получили сканеры, предназначенные для диагностирования систем впрыска и других механизмов, агрегатов и систем автомобилей различных моделей.
Имеются программы, позволяющие вводить непосредственно в компьютер информацию через последовательный порт с автомобильного диагностического разъема с помощью соответствующего соединительного кабеля. Персональный компьютер в таком случае выполняет функции сканера, его иногда так и называют - компьютерный сканер. При использовании персонального компьютера нет необходимости иметь комплект программных картриджей для различных систем и моделей, так как емкость жесткого диска компьютера позволяет хранить на нем все необходимые данные и программы.
Система самодиагностики транспортного средства в процессе его работы непрерывно сравнивает текущие величины сигналов с эталонными значениями в памяти электронного блока управления. Кроме того, она отслеживает реакцию исполнительных механизмов. Любые несоответствия параметров друг другу или эталонным значениям расцениваются как неисправность, каждой из которых присвоен свой код. Ранее системы управления могли определить и запомнить 10-15 кодов, современные системы хранят до нескольких сотен кодов, относящихся не только к двигателю, но и к автоматической коробке передач, антиблокировочной системе (АБС), подушкам безопасности, климат-контролю и т.д.
В некоторых блоках управления самодиагностика позволяет корректировать угол опережения зажигания, а на автомобилях без нейтрализатора - регулировать содержание оксида углерода в отработавших газах. Кроме того, на современных моделях сканеров реализовано так называемое тестовое диагностирование: входные сигналы подаются в определенный момент с последующей проверкой датчиков и реакции исполнительных элементов.
Сканер проверяет входные и выходные параметры электрических цепей и информирует оператора об их величине. Таким образом, он всего лишь фиксирует наличие или отсутствие неисправностей в каком-либо узле, но не позволяет определять их причины, которых может быть много для одних и тех же значений контролируемых параметров.
По способу хранения информации аппаратные сканеры делятся на картриджные и программируемые. Для приведения картриджного сканера в рабочее состояние необходим картридж с диагностическим кабелем, соответствующим проверяемой модели автомобиля. Комплект такого сканера состоит из трех основных частей: самого сканера, сменных картриджей и соединительных кабелей, предназначенных для присоединения к диагностическому разъему проверяемого автомобиля. Каждый картридж предназначен для работы с блоком управления своего типа.
Рис. Картриджный сканер для диагностирования автомобилей одной или определенных марок
Указанного недостатка лишены программируемые сканеры. Их встроенную память (Flash-память) можно многократно перепрограммировать с помощью персонального компьютера. Устаревшие версии программного обеспечения можно обновить через интернет либо компакт-диск, поставляемый производителем транспортного средства или сканера. Такие сканеры хорошо приспособлены к эксплуатации в условиях автосервиса. Более того, они позволяют диагностировать системы движущегося автомобиля.
Более информативными являются сканеры, соединенные с персональным компьютером. Для согласования данных, получаемых компьютером с блока управления, используется адаптер.
Рис. Программируемый сканер с персональным компьютером
В настоящее время наибольшее распространение получили сканеры KST-500 и KST-520 фирмы «Бош», используемые с персональным компьютером, а также сканеры ДСТ-2, ДСТ-10-Кф (Россия) и др.
Сканеры имеют несколько режимов работы. В режиме «Ошибки» на экране высвечиваются цифровые коды той или иной неисправности, хранящиеся в памяти блока управления на автомобиле. Режим «Параметры» позволяет оценить работу двигателя при движении автомобиля: напряжение в бортовой сети, детонацию, частоту вращения коленчатого вала, состав смеси, скорость движения и т.д. Для просмотра изменения параметров работы двигателя в динамике предусмотрен режим «Сбор данных». Некоторые сканеры, например KST-520, для наблюдения за работой системы впрыска и других систем автомобиля в динамике могут выдавать графическое изображение сигналов на экране, т.е. позволяют наблюдать их визуально. Возможности сканеров при проверке системы впрыска конкретного автомобиля определяются диагностическими функциями блока управления данного автомобиля, однако, как правило, все сканеры считывают и стирают коды неисправностей, выводят цифровые параметры в реальном масштабе времени, могут приводить в действие некоторые исполнительные механизмы (форсунки, реле, соленоиды).
Сканер подключается через специальный разъем на автомобиле к конкретному блоку управления или электронной системе в целом.
До 2000 г. большинство автомобилей было оборудовано диагностическими разъемами, имеющими разное количество и расположение штырьков, что не позволяло применять универсальные сканеры для съема информации. Поэтому в 2000 г. большинством производителей транспортных средств был принят стандарт OBD-II по оборудованию электронных систем управления. Требования этого стандарта предусматривают:
- стандартный диагностический разъем
- стандартное размещение диагностического разъема
- стандартный протокол обмена данными между сканером и автомобильной бортовой системой диагностики
- стандартный список кодов неисправностей
- сохранение в памяти электронного блока управления кадра значений параметров при появлении кода ошибки («замороженный» кадр)
- мониторинг бортовыми диагностическими средствами элементов, отказ которых может привести к увеличению объемов токсичных выбросов в окружающую среду
- доступ как специализированных, так и универсальных сканеров к кодам ошибок, параметрам, «замороженным» кадрам, тестирующим процедурам и т.д.
- единый перечень терминов, сокращений, определений, используемых для элементов электронных систем автомобиля и кодов ошибок
На рисунке показан 16-штырьковый диагностический разъем, являющийся стандартным на автомобилях, соответствующих требованиям OBD-II.
Рис. Стандартный диагностический разъем
Диагностический разъем размещается в пассажирском салоне (обычно под приборной панелью) и обеспечивает доступ к системным данным. К такому разъему может быть подключен любой сканер.
Считывание диагностических кодов
Коды неисправностей могут быть считаны двумя способами. Первый (для уже уходящих в прошлое систем самодиагностики) - светодиодным пробником, подключаемым к диагностическому разъему, или с помощью контрольной диагностической лампы. Расшифровка кодов производится с использованием уже упоминавшихся таблиц, входящих в состав эксплуатационных документов на автомобиль. Второй, современный, способ - получение кодов сканером. Как правило, эти приборы не только извлекают коды ошибок, но и расшифровывают их.
Для предупреждения водителя о неисправности электронной системы управления на панели приборов имеется контрольная лампа. После включения зажигания на исправном автомобиле лампа горит в течение 3…10 с, а затем должна погаснуть. Если лампа не гаснет, это свидетельствует о неисправности системы управления, и следует проверить эту систему по определенным кодам. По требованиям нормативных документов по безопасности движения некоторых стран, автомобиль, имеющий активные коды неисправности определенных электронных систем управления, не допускается к эксплуатации.
Коды неисправностей иногда условно делят на «медленные» и «быстрые».
Рассмотрим «медленные» коды. При обнаружении неисправности ее код заносится в память и на панели приборов включается соответствующая контрольная лампа. Выяснить, какой это код, можно одним из следующих способов (в зависимости от конкретного исполнения блока управления):
- считать информацию по светодиоду на корпусе блока управления, который периодически вспыхивает и гаснет
- соединить проводником определенные клеммы диагностического разъема или замкнуть определенную клемму разъема на «массу» и включить зажигание, после чего контрольная лампа начнет периодически мигать, передавая информацию о коде неисправности
- подключить светодиод или аналоговый вольтметр к определенным контактам диагностического разъема и по вспышкам светодиода (или колебаниям стрелки вольтметра) получить информацию о коде неисправности
Так как «медленные» коды предназначены для визуального считывания, частота их передачи очень низкая (около 1 Гц), объем передаваемой информации мал.
Коды обычно выдаются в виде повторяющихся последовательностей вспышек. Код содержит несколько цифр, смысловое значение которых затем расшифровывается по таблице неисправностей, входящей в состав эксплуатационных документов на автомобиль. Длинными вспышками (1,5.2,5 с) передается старший (первый) разряд кода, короткими (0,5.0,6 с) - младший (второй) разряд.
Пример высвечивания кода 1-3-1-2, соответствующий неисправности электронной форсунки впрыска первого цилиндра двигателя Hyundai, приведен на рисунке:
Рис. Пример высвечивания кода неисправности
После обнаружения неисправности она локализуется путем последовательной проверки тех элементов электронной системы управления, которые находятся в электрической цепи, отвечающей за генерирование считанного кода (датчиков, разъемов, проводки и т.д.).
«Медленные» коды просты, надежны, не требуют дорогостоящего диагностического оборудования, но малоинформативны.
«Быстрые коды» обеспечивают выборку из памяти электронного блока управления большого объема информации через последовательный интерфейс. Этот интерфейс и диагностический разъем используются как при проверке и настройке автомобиля на заводе-изготовителе, так и при диагностировании.
Одной из функций, реализуемых сканерами, является проверка сигнала датчика на рациональность, т.е. на соответствие требуемым (штатным) сигналам. Датчик может быть неисправен и посылать в блок управления неверную информацию. Если проверка сигнала датчика на рациональность в программе блока управления не предусмотрена, то в них управляющие алгоритмы реализуются с использованием неверной информации датчика. При этом будут неправильно рассчитаны важные выходные параметры, например угол опережения зажигания и длительность импульса отпирания форсунок, что приведет к ухудшению ездовых характеристик автомобиля, двигатель может глохнуть после запуска и т.д. Однако пока в количественном выражении неверный сигнал с датчика будет в пределах нормы, никакие коды ошибок в память электронного блока не запишутся и неисправность никак не обозначится.
Для обнаружения неисправности реализуется функция отключения «подозрительного» датчика. Тогда электронный блок запишет в память код ошибки и изменит сигнал с датчика на расчетное (резервное) значение. Например, при отключении датчика массового расхода воздуха его сигнал заменяется резервным сигналом, рассчитанным по положению дроссельной заслонки и частоте вращения коленчатого вала двигателя. Если после отключения «подозрительного» датчика работа двигателя улучшится, это означает, что датчик неисправен.
В современных блоках управления по мере совершенствования программного обеспечения появляется возможность выявлять подобные неисправности. Это так называемая проверка на рациональность и правильное функционирование, которая реализуется в бортовых диагностических системах второго поколения (OBD-II). Она заключается в том, что текущие значения сигналов со всех датчиков постоянно проверяются на взаимооднозначное соответствие штатным сигналам для данного режима работы двигателя. Штатные значения сигналов хранятся в постоянной памяти микропроцессора электронного блока.
Для удобства измерения входных и выходных сигналов электронного блока управления применяют разветвитель сигналов. Он представляет собой комплект кабелей и разъемов, подключаемых между электронным блоком управления и жгутом проводов для доступа к входным и выходным сигналам. В состав разветвителя входит коммутационная панель для подключения контрольно-измерительных приборов к любой цепи жгута.
Рис. Разветвитель сигналов РС-2 (Россия)
Работа отдельных датчиков может быть сымитирована специальным имитатором датчиков, например типа ИД-4. Он предназначен для имитации выходного напряжения потен- циометрических и резистивных датчиков электронной системы управления инжекторных двигателей. Данный имитатор позволяет имитировать сигнал датчика положения дроссельной заслонки, потенциометра регулировки содержания оксида углерода, датчиков давления во впускном коллекторе, атмосферного давления, массового расхода воздуха и других датчиков. Входящие в состав имитатора кабели позволяют подключаться к разъемам различных типов.
Рис. Имитатор датчиков ИД-4 (Россия)
Удаление кодов неисправности
После ремонта все коды следует удалить из памяти блока управления, иначе блок будет ошибочно учитывать их при последующем управлении системами автомобиля.
Применяют три метода удаления (стирания) кодов неисправностей:
- Стирание кодов по команде со сканера, подключенного к диагностическому разъему. На некоторых автомобилях ранних моделей такая процедура невозможна, поскольку она не поддерживается блоком управления. Этот метод является наиболее предпочтительным и рекомендуемым производителями.
- Если нет сканера или электронный блок не поддерживает стирание кодов сканером, следует отключить питание блока путем извлечения соответствующего предохранителя. Вместе с кодами ошибок из памяти блока сотрется и информация для адаптивного управления.
- Отключение от «массы» шины аккумуляторной батареи. Следует иметь в виду, что в этом случае вместе с кодами стирается и прочая информация (установка времени на электронных часах, коды радиоприемника и т.д.).
09.04.2010 Юрген Мессингер
Когда вы купите свой следующий автомобиль, в нем окажется уже 100 млн строк кода, и, наверное, вам стоит задуматься о трудностях, связанных с созданием таких бортовых программных систем, и о новых возможностях, которые они открывают в автомобильной отрасли.
Первые электронные системы появились в автомобилях еще в 60-х годах, и благодаря этому отрасль серьезно изменилась – сегодня электроника, и особенно программное обеспечение, являются основными источниками инноваций. Программное обеспечение повышает надежность с помощью систем активной и пассивной безопасности, таких как антиблокировочная тормозная система и электронная система курсовой устойчивости (ESC). Кроме того, сегодня происходит постепенная интеграция бытовой электроники в автомобили.
Программное обеспечение для автомобилей очень надежно – уровень отказов составляет не более одного сбоя на миллион операций в год. Большинство людей даже не представляют, насколько много автомобильных функций управляются сегодня программно, тем не менее вряд ли вам приходилось когда-нибудь слышать о голубом экране в автомобиле, хотя для ПК это обычное дело.
Сейчас каждый автомобиль имеет несколько электронных блоков управления (electronic control unit, ECU), связанных между собой внутримашинной сетью. Эти блоки взаимодействуют через стандартные шинные архитектуры, такие как сеть контроллеров (controller area network, CAN), сеть передачи данных мультимедийных систем (media-oriented systems transport, MOST), FlexRay и локальный интерконнект (local interconnect network, LIN). В сравнении с Ethernet, широко используемым для связи ПК, перечисленные шины работают медленнее – в автомобилях объем пересылаемой информации невелик, но ее необходимо обработать за несколько миллисекунд. Увеличение числа связываемых ECU приводит к необходимости создания более сложных структур внутримашинных сетей, требующих особой электрической и электронной архитектуры. Основные отличия между автомобильным программным обеспечением и другими видами ПО:
- надежность: автомобильные программ-ные системы должны работать исключительно надежно в сложной сети ECU в течение всего срока эксплуатации автомобиля;
- функциональная безопасность: такие функции, как антиблокировочная тормозная система и ESC, требуют безотказной работы, что определяет высокие требования к процессам разработки программного обеспечения и к самим программам;
- работа в режиме реального времени: быстрая реакция (от микросекунд до миллисекунд) на внешние события требует оптимизированных операционных систем и особой программной архитектуры;
- минимальное потребление ресурсов: любое дополнение вычислительных ресурсов или памяти увеличивает стоимость продуктов, что при миллионных тиражах выливается в немалые деньги;
- надежная архитектура: автомобильное программное обеспечение должно выдерживать искажение сигналов и поддерживать электромагнитную совместимость;
- электронно-механическое управление замкнутого цикла .
При этом надо учесть, что перезагрузка во время работы для большинства ECU недопустима.
Процессы и технология
Если в первые годы появления автомобильного ПО его мог контролировать один разработчик, то теперь это уже невозможно.
В 70-х годах разработчики программного обеспечения для автомобилей начали использовать ассемблер, а Си стал основным языком в 90-х годах. На протяжении последнего десятилетия компания Robert Bosch и другие поставщики автомобильных компонентов стали разрабатывать программное обеспечение на базе моделей, используя ASCET (усовершенствованный инженерный инструментарий моделирования и управления) и Mathlab/Simulink.
Шинные системы, такие как CAN, серьезно усложняют программное обеспечение, поскольку допускают взаимодействия между программами различных ECU. В автомобилях класса люкс сложная сеть связывает сейчас до 80 ECU, в совокупности имеющих до 100 млн строк кода. Поскольку программное обеспечение становится все сложнее, возникает необходимость совершенствовать методы инжиниринга, соответственно в отрасли сегодня предлагаются параллельные организационные и технические процессы для разработки ПО. Компания Bosch давно применяет разработку на базе процессов инжиниринга и управления, соответствующих CMMI уровня 3, а ее инженерное подразделение в Индии уже добилось уровня 5.
Разработка на базе процессов и архитектуры является также необходимым условием эффективного аутсорсинга – компания Bosch стала отдавать на сторону некоторые разработки еще в начале 90-х годов. Сегодня работа над ПО ведется несколькими географически распределенными подразделениями, что оказалось весьма полезным для бизнеса, например, сейчас в филиале, находящемся в Индии, работает свыше 6 тыс. инженеров.
Управление двигателем
Задача сокращения расхода топлива и выбросов вредных веществ стимулирует деятельность по усовершенствованию трансмиссии, например выполнение требований международного законодательства по выбросам вредных веществ требует соблюдения гарантированного времени впрыска топлива и зажигания. Кроме того, частота впрысков значительно выросла – современные дизельные системы могут впрыскивать капли топлива меньше булавочной головки до семи раз за такт, что составляет 420 раз в секунду для четырехцилиндрового двигателя, вращающегося со скоростью 1800 оборотов в минуту. Это требует очень совершенных алгоритмов управления и программных функций для минимизации отклонений.
Необходимость сокращения выбросов CO2 привела к многообразию технологий обеспечения движения – в дополнение к традиционным двигателям внутреннего сгорания со временем существенная доля рынка будет принадлежать гибридным системам и электрическим двигателям. Возрастет также потребление альтернативного топлива, и программное обеспечение будет ключом к реализации этих технологий.
Модуль управления двигателем – основа управления трансмиссиями легковых автомобилей. Современные модули содержат свыше 2 Мбайт встроенной флэш-памяти, работают с тактовой частотой до 160 МГц, выполняя программы объемом до 300 тыс. строк кода.
Поставщики автомобильных систем часто продают больше продукции, чем каждый отдельный автопроизводитель. В 2008 году одна из крупнейших автомобилестроительных компаний продала около 9 млн автомобилей при общемировом объеме производства в 65 млн, в то время как объемы продаж поставщиков программных систем гораздо выше. Благодаря этому у поставщиков систем больше возможностей для того, чтобы добиться экономии за счет массового производства, требуемой для крупномасштабной программной разработки.
Стандартизация
Как правило, программные системы для автомобилей разрабатывают с учетом специфики конкретного ECU – программное обеспечение тесно связано с соответствующим оборудованием. Учитывая, что число автомобильных ECU растет, все большую важность приобретают повторное использование программного обеспечения, а для этого необходима стандартизация.
В 2003 году ведущие автопроизводители и поставщики создали сообщество Automotive Open System Architecture (Autosar, www.autosar.org) с целью разработки единого глобального стандарта и соответствующих технологий. Сегодня в Autosar входят свыше 150 компаний, и в рамках этого партнерства разрабатывается архитектура ECU, базовое программное обеспечение, методология и стандартизованные интерфейсы для прикладного программного обеспечения. Партнерство способствует разработке независимых от оборудования компонентов, позволяя автопроизводителям и поставщикам обмениваться программным обеспечением и повторно использовать его на различных ECU.
Архитектура Autosar ECU имеет несколько уровней абстракции, отделяющих ПО от аппаратного обеспечения (см. рисунок). На верхнем уровне расположено прикладное программное обеспечение, реализующее все прикладные функции. Далее идет базовое программное обеспечение, обеспечивающее необходимую абстракцию от аппаратного обеспечения, по аналогии с операционной системой для ПК. Среда исполнения в реальном времени (Autosar Runtime Environment, RTE) обеспечивает все взаимодействия как внутри ECU, так и между ними. Методология Autosar включает в себя шаблоны и форматы обмена, используемые для описания, конфигурации и генерации инфраструктуры.
Сегодня на долю электроники приходится около 80% функциональных инноваций автомобильной отрасли, и программное обеспечение – это ключ к большинству из них. По мере того как ПО становится все более существенной частью стоимости оборудования, в бизнес-моделях начинают учитывать необходимость повторного использования и обмена программным обеспечением.
Высокоскоростные шины, такие как Ethernet, все шире используются сегодня в автомобилестроении для поддержки взаимодействия между ECU и разработки новых функций, особенно в области безопасности. Информация из различных источников анализируется и консолидируется для формирования полной модели среды, позволяя разрабатывать новые функции, поддерживающие водителя в критических ситуациях. Например, если внимание водителя отвлекает пассажир, то приложение может определить, что едущий впереди автомобиль тормозит, и предупредить об этом водителя либо же автономно включить торможение. Водитель никогда не догадается о существовании такого программного обеспечения, пока не возникнет опасная ситуация.
В автомобилестроении сегодня назрела очередная программная революция – все шире начинают применяться средства мультимедиа и бытовой электроники. Автомобили будут подключаться к Интернету и ко всем видам мобильных и установленных дома устройств, причем неуклонно будет расти доля решений на базе свободного ПО.
Сталкиваясь с реалиями машиностроительной промышленности, большинство разработчиков программного обеспечения не справляются – уж очень узкоспециализированы продукты, с которыми приходится работать. Это вам не создание программ для интернет-пользователей, компьютеров и даже не мобильные приложения, а потому новички чувствуют себя, как Томас из фильма «Бегущий в лабиринте». Посмотрите, примерно, 50 секунд трейлера – и вы поймете, какой шок испытывают те, кто имеет дело с разработкой ПО для автомобилей впервые.
Все, что у вас есть - это множество терминов и инструментов, о которых вы понятия не имеете. Когда во время собеседования в одной автомобильной компании я поинтересовался, какую IDE они используют, интервьюеру мой вопрос, мягко говоря, не понравился. Я привык к Visual Studio, и наивно надеялся, что здесь для разработки встроенного программного обеспечения понадобится что-то аналогичное. Я даже не представлял, что меня ожидало! Просто море мелких и серьезных (по сложности) инструментов, которым нужна была очередная жертва.
Причем, когда речь идет о разработке программного обеспечения для автомобилей, инструменты отнюдь не единственная проблема. Практически невозможно найти литературу для новичков или просто обучающие материалы, касающиеся библиотек или архитектуры соответствующих программ. Термин «учебное пособие» и вовсе звучит неуместно, ведь сфера автомобилестроения – весьма закрытое сообщество. Да и сообществом ее вряд ли назовешь, ведь при такой конкуренции никто не должен догадаться, как вы создаете ту или иную программу. Чтобы узнать хоть что-то об отдельных инструментах и механизмах этого сегмента программирования, вы можете записаться на запредельно дорогие курсы, но ваша компания должна быть готова выложить немалую сумму и потребуется не меньше нескольких недель, чтобы получить опыт, который вам нужен уже сейчас. Очень жаль, что разобраться в специфике программирования для автомобилестроения так сложно, а потому я решил посвятить свою статью именно этой теме.
Поскольку мне неоднократно приходилось переключаться с создания приложений для интернет-пользователей/компьютеров на разработку встроенных программ и обратно, мне не понаслышке известно о проблемах, с которыми сталкиваются новички, имеющие дело, в основном, с первым блоком продуктов. Аналогичные сложности возникают и у программистов, которые никогда не сталкивались со спецификой автомобильной промышленности.
В этой и следующей статье мне хотелось бы поговорить о принципах работы встроенных программ для автомобилей, а также заглянуть в недра экзотической архитектуры встроенных приложений.
Какие темы мы рассмотрим?
- Как встроенное программное обеспечение повышает производительность автомобиля?
- Как встроенные приложения позволяют управлять автомобилем?
- Какие существуют типичные ограничения CPU?
- Как благодаря встроенным программам осуществляется процесс непрерывной обработки данных с датчиков?
- Как это программное обеспечение структурировано и как отдельные приложения взаимодействуют между собой для управления автомобилем?
Вы можете посмотреть видео, посвященное разработке электронной системы рулевого управления. Кстати, я тоже работал в этой команде.
Данная модель частично управляется программно. Частично означает, что специализированное ПО лишь помогает водителю, но полный контроль над системой имеет именно он.
Предположим, нам нужно создать полностью электронную систему рулевого управления, в которой руль напрямую не связан с колесами. Вместо этого датчик измеряет угол поворота руля и отправляет полученные данные нашей программе. В автомобильной терминологии это сервопривод. Вы не поверите, но благодаря Nissan на рынке уже появилась модель с сервоприводом .
Работу ПО обеспечивает крошечный процессор или, если говорить точнее, микроконтроллер, по сети подключенный к датчику.
Когда водитель поворачивает руль, благодаря датчику, который постоянно передает информацию о текущем угле поворота, ПО получает соответствующий сигнал. Например, если водитель поворачивает руль на 90 ° вправо, в течение секунды сигнал датчика обрабатывается по следующему принципу:
Помимо этого, ПО также управляет работой электрического двигателя, который перемещает зубчатую рейку слева направо и в обратном направлении, а, значит, изменяется угол поворота передних колес автомобиля. Соответственно, ПО может направить машину влево или вправо. Связь между микроконтроллером, запускающим ПО, и электродвигателем обеспечивается благодаря электронному блоку управления (ECU), в состав которого входит собственно микроконтроллер и усилитель мощности, регулирующий систему питания двигателя. Таким образом, наша программа варьирует подачу тока в двигателе и положение зубчатой рейки изменяется в нужном направлении.
Электронный блок управления (ECU)
При условии, что встроенное программное обеспечение работает корректно, при повороте руля почти мгновенно изменяется положение зубчатой рейки.
Руль - синий, рулевая рейка - розовый (прим.)
Становится понятно, что даже обработка информации здесь не подчиняется ни логике событийно-ориентированного программирования, как в случае с привычными приложениями графического интерфейса пользователя, ни законам пакетных фалов. Вместо этого требуется непрерывная, своевременная обработка входящих данных. Если программе понадобится слишком много времени, чтобы проанализировать показатели датчиков, рулевая рейка и передние колеса автомобиля будут двигаться с задержкой, и водитель это заметит. Скорее всего, в экстремальной ситуации это приведет к потере контроля над автомобилем , например, при повороте руля в целях объезда препятствия машина не сразу среагирует на маневр. Подобная специфика повышает требования к временным показателям программ для автомобилей, особенно, если учесть ограниченную производительность процессора стандартных электронных блоков управления.
В продолжение серии мы рассмотрим архитектуру программного обеспечения, позволяющую устранить обозначенные проблемы, и, надеюсь, с помощью этих материалов начинающие разработчики встроенных приложений для автомобилей гораздо быстрее освоят базовые принципы, действующие в данной сфере.