Диагностика на пороге больших изменений. Часть 3. Новые протоколы бортовой коммуникации
В предыдущих номерах журнала мы проанализировали то, как будут меняться работа и навыки диагноста в самом ближайшем будущем, что обычные сегодня приборы для диагностики канут в Лету, как это когда-то произошло с пейджерами, кассетными магнитофонами, печатными машинками и перьевыми ручками. Повышение скорости коммуникации, новые задачи, связанные с удаленным доступом во все системы автомобиля, уже сейчас создают новые реалии работы, более скоростные, мобильные, простые и низкозатратные, чем сейчас. Более того, сама профессия диагноста станет архаичной, пополнив список вымерших специальностей вместе с бурлаками, фонарщиками и трубочистами. Мы предполагаем, что это произойдет еще не в будущем десятилетии, но лет через 20–25 точно.
Развитие систем бортовой самодиагностики и поэтапный отказ от водителя с одновременной трансформацией машины как искусства дизайнерской мысли и средства самовыражения ее владельца в простую капсулу для перемещения в пространстве приведут к полному переводу всех средств диагностики внутрь самой этой капсулы. Электронный мозг сможет сам эффективно выявлять проблему, и человек ему нужен будет только для физической замены неисправной платы. Хотя есть подозрение, что еще четвертью века позже эта процедура будет также проводиться роботом. Не верите? Сохраните этот журнал и прочтите его через 25 лет – убедитесь сами, насколько я был прав.
Автомобиль сегодня обрастает огромным количеством компьютеров, которые общаются друг с другом на разных скоростях и типах коммуникации, поскольку призваны выполнять разные задачи. Очень быстро стало понятно, что возможностей стандартных разновидностей CAN-шины недостаточно для обеспечения ширины канала передачи огромного массива данных и поддержки новых нужных функций, например, одновременной загрузки программ или их модификации в нескольких блоках управления, параллельной диагностики нескольких модулей и скоростной выдачи полученных данных во внешнюю сеть. И все это нужно сделать через стандартный 16-штырьковый разъем, поскольку отказаться от него в пользу LAN розетки промышленность пока не готова.
После массового внедрения CAN-коммуникации порядка 10 лет назад автомобили стали более легкими, избавившись от килограммов металла кабелей, а скорость реакции автомобильных компьютеров на показания датчиков и взаимодействие моделей друг с другом значительно ускорились.
Однако потенциала этого протокола, скорость передачи данных по которому ограничена 8-байтными пакетами и скоростью до 1 Мб/с, недостаточно для выполнения новых функций, когда системы управления двигающегося на хорошей скорости автономного автомобиля должны не только контролировать траекторию движения нескольких объектов по всем сторонам, но и принимать во внимание погодные условия, состояние и качество полотна дороги, вес пассажиров или груза, одновременно передавать информацию в Сеть и получать ее оттуда.
Представляете, какой громадный объем должна иметь программа каждого модуля в таких условиях? А чем больше и сложнее программа, тем чаще ее необходимо менять и дополнять, одновременно меняя версии программ других модулей, чтобы они находились на одном уровне версий. Тут нужна гораздо более высокая скорость с совмещением минимальных изменений принципов конструкции современного автомобиля. Так появился новый протокол бортовой диагностики FDCAN (Flexible Data CAN), разработанный BOSCH в 2011 году.
Однако FDCAN не стал революцией. Это была попытка выжать максимальную скорость коммуникации и универсальность из существующей системы с витой парой проводов. Скорость удалось повысить до 4 Мб в секунду, но возможности технологии по универсальности все равно не позволили продвинуться вперед. Да, теперь можно загружать в бортовой блок управления огромные массивы информации и тратить на это не часы, а минуты. Не будем утомлять читателя сравнением технических характеристик. Это все можно найти в свободном доступе в Интернете. Но главные задачи – подключение автомобиля к Сети и управление им через Сеть – остались не решенными.
Кроме того, возникло несколько версий протокола, документированный ISO и не документированный. Самое главное, с чем столкнулись разработчики протокола после начала его внедрения на автомобили с 2012 года, – это несовместимость диагностических приборов для CAN и FDCAN. Подключение «неподготовленного» сканера к шине FDCAN полностью выключает и «завешивает» всю систему. Те, кто столкнулся с первыми сериями нового модельного ряда Land Rover Sport в 2012 году, понимают, что я имею в виду. Однако есть ожидание того, что в ближайшее десятилетие все автопроизводители последовательно перейдут на этот протокол по мере выхода новых моделей.
Чтобы обеспечить скорость, достаточную для управления машиной в любой точке, и подключение автомобиля к Сети, было предложено новое решение, которым стал протокол коммуникации DoIP (Diagnostics Over Internet Protocol), который позволил использовать похожую архитектуру витой пары CAN-шины (которая теперь включает 4-жильный кабель для коммуникации и пятый провод для пробуждения Сети), как это было раньше с возможностью широкополосного доступа для перекачки громадного объема информации до 1500 байт(!) на скорости до 1 Гб/с!
Скорость гораздо большая, чем используется сейчас в системах инфортеймента и подушках безопасности. Точно таким образом, по такому же принципу и с помощью того же самого стандарта IEEE802.3, как сеть Ethernet в вашем офисе. И это не картинка из далекого будущего. Это уже несколько лет как наше настоящее. Например, концерн Volvo сразу внедрил эту технологию на новом модельном ряде XC90 в 2015 году.
Внедрение интернет-принципа позволило не только легко синхронизировать через внутренние шлюзы разные типы локальных сетей, например Flexray, MOST и LIN, но сделать автомобиль точкой доступа, которая имеет свой собственный IP-адрес. Таким образом, нам теперь не будет нужен компьютер-сканер для того, чтобы извлечь и обработать информацию из бортового блока управления, а потом передать ее через Интернет на сервер, как это делается сейчас многими автопроизводителями. Цель в другом. Теперь автомобиль сам сможет подключиться к Сети и передать данные по тому адресу, по которому это будет нужно.
Слово «передать» тут ключевое, поскольку автомобиль не только принимает информацию о трафике и т.п. из Интернета, но и выкладывает телематические и диагностические данные на внешние сервера или на соседний автомобиль в реальном времени в любой точке мира в любых погодных условиях. Ведь уже сегодня многие автомобили имеют точку доступа в салоне и телематику. Это может интегрированный телефон, как у Volvo, просто нужен слот для сим-карты, как у BMW и Audi, или же подключенный трекер. Еще вариант – синхронизация системы мультимедиа со смартфоном водителя через Bluetooth, что также возможно теперь через применение технологий типа Apple Auto или CarPlay и т.п. Таким образом, наличие телематики в автомобиле позволяет подключаться к нему в любое время, будь то на стоянке или в движении.
Однако как совместить высокую технологическую составляющую идеи и право человека на конфиденциальность личных данных и информации о перемещении? Как защитить канал телематики от внешнего внедрения и использования его, например, для негласной слежки или угона? Вопросов пока еще больше, чем ответов. Поэтому протокол диагностики DOIP пока еще находится в стадии документирования. Например, коммуникационные провода не имеют пока постоянного места в 16-пиновой стандартной диагностической колодке и автопроизводители размещают их пока по своему усмотрению.
Для таких требований необходимо менять три главных составляющих коммуникации:
- программа, которая управляет процессом передачи данных;
- физический протокол, на котором идет передача;
- электроника, на которой работает программа.
Еще одним альтернативным шагом в области изменения бортовой диагностики стала разработка другого протокола, BroadR. Отличие от DOIP только в использовании двухпроводной версии коммуникационных кабелей. Есть и другие технические изменения, однако на дату выхода данной статьи нам не известно реальное применение этого протокола на серийном автомобиле. Однако уже завтра все может измениться.
Новые требования по скорости и связи между автомобилем и диагностическим прибором, требования одинакового уровня доступа для независимых сервисов и дилерских центров вынудили автопроизводителей внедрять стандартизированные протоколы взаимодействия между бортовыми блоками управления.
Первым шагом в этом направлении стало повсеместное внедрение Объединенного диагностического протокола UDS (Unified Diagnostics Services), который поначалу был создан для того, чтобы упростить разработку программного обеспечения и приложений для бортовых блоков управления для CAN-шины. Таким образом, можно применять одни и те же программы для блоков разных моделей и даже марок и использовать единый протокол для диагностики. Вскоре он стал отдельным международным стандартом (ISO14229-1), который сегодня используют почти все автопроизводители. Яркий пример – автомобили концерна VAG, которые одни из первых перешли на UDS более пяти лет назад, и четыре марки этого концерна диагностируются по этому протоколу.
Поскольку все блоки управления в VAG имеют встроенные UDS-сервисы, передающие стандартизированную информацию (Открытие коммуникации, Передача данных о кодах, Передача сохраненной в памяти информации, Передача входящих и выходящих сигналов, Активация приложений, Обновление собственной программы), перечень моделей и годов выпуска в сканере для VAG вносятся только для создания видимой стоимости приборов, поскольку могут управляться и без необходимости такого выбора (конечно, есть небольшие исключения). Сегодня уже около десятка автопроизводителей поддерживают этот протокол на самых новых своих моделях.
В области коммерческого транспорта мы также фиксируем аналогичные изменения. В настоящий момент ни один производитель коммерческого транспорта не использует ОБД-протокол для диагностики. Существует Общий (Дженерик) протокол диагностики комтранса, который включает базовую диагностику не только двигателя, но и других систем, например, кузовной электроники или шасси. Однако его использование никак не регламентировано, производители применяют для него свои разные разъемы.
Это может быть и стандартный пиновый разъем, а чаще это 6- или 9-пиновая розетка типа Deutsch. Хотя могут применяться и собственные разъемы. Поэтому для обеспечения контроля и проведения регулярных инспекций коммерческого транспорта был разработан протокол HD-OBD. Основная его идея – внедрение аналогичных OBD-совместимых функций, как для легковых автомобилей, на коммерческий транспорт, применив в стандарте 9-пиновый разъем Deutsch. Однако соглашения по срокам повсеместного внедрения этой технологи пока не достигнуто.
Мы живем в очень интересный исторический поворотный момент. То, какие сейчас будут приняты правила игры, покажет нам, как изменится мир автосервиса, и в частности диагностики, в ближайшие 10 лет. Несомненно то, что и автопроизводители, и государства движутся в сторону удаления человеческого разума из управления автомобилем. Уже доказано многочисленными тестами, что автономный автомобиль решает две главные задачи: он безопаснее машины с человеком внутри и дешевле в обслуживании. Особенно это важно для коммерческого транспорта, потому как электронному водителю не нужно отдыхать и платить зарплату.
Мы обязательно будем свидетелями того, как из объекта роскоши и материального имущества автомобиль трансформируется в простое общественное средство передвижения из точки А в точку В. И как следствие, машине не нужен будет человек для выявления и анализа неисправностей. Заложенная в электронный мозг программа сделает это и быстрее, и своевременно, а для замены компонента вместо опытного интеллектуала-диагноста потребуется квалификация не выше мастера по ремонту кассовых аппаратов. Поэтому подумайте о поиске новой специальности, пока еще не поздно. Хотя 20 лет у нас в запасе еще будет.
