Ostatnio spotykam w sieci wiele komentarzy dotyczących sprawy przyspieszającej Toyoty Prius. Internetowi eksperci mądrzą się o samochodach, że to mogło być, albo że tamto, a może tam gdzieś są Windowsy... Ale tego, jak działa współczesny samochód nie można się dowiedzieć zaglądając do środka i obserwując że wihajster łączy się z holajzą.
Ja akurat to wiem - przez dobre parę lat robiłem w branży automotive (a może wkrótce do tego wrócę, ale na razie cicho sza!). Więc mimo że to nie jest ani o NRD, ani o Niemczech, dla szerzenia edukacji notka o tym.
Kiedyś każde urządzenie elektryczne w samochodzie miało doprowadzony kabelek, który szedł do jakiegoś wyłącznika. Dalej było prosto - styki zwarte - urządzenie działa, rozwarte - nie działa. Wszystko pięknie, ale mamy tu parę wad:
- Nie ma żadnej informacji zwrotnej, czy urządzenie naprawdę działa.
- Wyłączniki przełączają duże prądy a kabelki muszą być grube (wiem, można dać przekaźnik, ale to nie taka duża różnica).
- Dużo grubych kabelków kosztuje i waży swoje.
Od dłuższego już czasu robi się więc samochód inaczej. Do każdego urządzenia doprowadzone jest kabelkiem zasilanie, a drugim kabelkiem (tak dokładnie to parą różnicową kabelków) sygnał sterujący. Zarówno zasilanie jak i sterowanie jest wspólne dla wielu urządzeń (czyli jest to magistrala - ang. bus) więc kabelków robi się o wiele mniej. Do urządzeń wymieniających większe ilości danych zamiast kabelków miedzianych podłączany jest światłowód.
Ten bus do sterowania to specjalny wariant złącza szeregowego na którym chodzi protokół niskiego poziomu zwany CAN, natomiast światłowód to klasyczny ring chodzący z protokołem MOST. Czyli samochód jest całkowicie usieciowiony. A jaka jest tego konsekwencja? Taka, że każde urządzenie, nawet nieznaczące, musi mieć swój procesor. A tych busów to tak naprawdę jest kilka, jest też moduł routera między busami zwany Gateway.
Po tych magistralach przesyłane jest wszystko - od rozkazów typu "włącz światła", przez digitalizowany stream sygnału dźwiękowego z radia do wzmacniacza w bagażniku, do streamu danych video z odtwarzacza DVD do monitorów w zagłówkach albo streamu video z noktowizora do wyświetlacza HUD.
I teraz zaczyna się prawdziwa zabawa - mamy do czynienia z heterogenicznym systemem rozproszonym z oprogramowaniem od różnych producentów. Teoria mówi oczywiście że mamy standardy i wszyscy mają się ich trzymać, ale praktykę każdy praktykujący inżynier dowolnej branży zna.
Na zdjęciu małe stanowisko testowe do testowania HeadUnit Audi A6.
Małe stanowisko testowe elektroniki do Audi A6
Podstawowym systemem operacyjnym używanym w branży automotive jest VxWorks. Jest to specjalnie do tych zastosowań dopasowany derywat Unixa. W czym się na to pisze to już wybór każdego z producentów. Na przykład do Audi A6 robiliśmy w C++, a do BMW i VW Tuarega w Javie.
Każde urządzenie ma kilka standardowych możliwości komunikacji z nim. Można:
- przeczytać z niego pewne dane (Messwertblock)
- ustawić pewne parametry (Anpassunskanal)
- Można wystartować self-test i odpytać jego stan.
- Można sprawdzić i skasować zarejestrowane błędy i problemy (DTC - Diagnostic Trouble Code)
- Można wysyłać do niego rozkazy
Protokół komunikacji z takim urządzeniem jest zestandaryzowany i na przykład warsztat używa do diagnozy różnych samochodów standardowego testera. Problem jest tylko taki, że dla konkretnego urządzenia konkretnego producenta trzeba wiedzieć, co wartość albo rozkaz o danym numerze oznacza.
Na zdjęciu (znalezionym przypadkiem w sieci, nie ja wyniosłem): Pełne stanowisko testowe elektroniki do Audi A6.
Stanowisko testowe elektroniki Audi A6 Źródło: Gdzieś z sieci
Oczywiście zagwarantowanie poprawnego działania tak heterogenicznego systemu to jest jeden wielki horror. W dodatku zauważmy że samochód to jest akurat miejsce gdzie zakłócenia radioelektryczne są po prostu potworne. A ten samochód do tego tu i ówdzie przejeżdża obok silnych nadajników radiowych...
Trudno się więc dziwić, że w takim systemie pojawiają się błędy. I o ile błędy w oprogramowaniu, w protokołach itp. można wytestować i usunąć (na co idzie bardzo dużo wysiłku i czasu, zazwyczaj cała produkcja nowego modelu jest od dawna gotowa a o terminie SOP decyduje, czy oprogramowanie już działa jak trzeba), to pozostaje jeszcze cała gama błędów losowych spowodowanych wpływami zewnętrznym. Słyszałem na przykład o samoczynnej zmianie biegu na niższy przy przejeżdżaniu obok nadajnika. Problem był kilkukrotnie zgłaszany w serwisie, ale zawsze ignorowany jako niepowtarzalny.
Według statystyk ADAC za rok 2008 (EDIT: tu był link, ale się zdezaktualizował) aż 40% przypadków zatrzymania się samochodu w drodze lub niemożności uruchomienia samochodu przypada na problemy z instalacją elektryczną (czytaj: oprogramowaniem). Według ADAC coraz częściej przyczyną problemów jest wyładowany akumulator, według mojej wiedzy prawdziwą przyczyną wyładowania akumulatora są zazwyczaj problemy oprogramowania - jakieś urządzenie może się nie wyłączyć poprawnie po zgaszeniu silnika. Audi przy A6 miało co do tego bardzo dokładnie sformułowane i testowane requirementy, właśnie dlatego że jest to poważny problem. Zauważmy, że jednak w sumie zatrzymań w drodze jest w ogóle coraz mniej. Oznacza to, że mechanikę wszyscy mają już opanowaną bardzo dobrze, prawdziwym wyzwaniem jest właśnie oprogramowanie.
Myślę też, że sprawy przyspieszającego Priusa nie da się wyjaśnić, ani tego błędu zreprodukować. Tak to już we współczesnych samochodach jest.
Wycieraczka tylna w mojej megance robi jedno wahnięcie i koniec. Pewnie też błąd programisty?
Silnik jest chyba w porządku, bo jak puścić spryskiwacz, to wyciera płyn w kilku ruchach.
@janekr
„Wycieraczka tylna w mojej megance robi jedno wahnięcie i koniec. Pewnie też błąd programisty?
Silnik jest chyba w porządku, bo jak puścić spryskiwacz, to wyciera płyn w kilku ruchach.”
W tak łatwych do przetestowaniu rzeczach stawiałbym nie na błąd programisty tylko na nieprzemyślane requirementy. Takie błędy nie mają prawa przejść przez zespół weryfikacyjny. No chyba że w Renault robią to gorzej niż gdzie indziej (nie zdziwiłbym się, bo moduł tunera do tego naszego HU do A6 robił zespół z Siemensa VDO z Francji i co było męki żeby żeby tym modułem sterować. W dokumentację w każdym razie nie można było wierzyć)
Ja to miałem problem!! Jade sobie zima do domu, 200km przedemna a tu przednia wycieraczka 2 razy przejedzie przez szybę i koniec!! Za jakaś chwile znów włączę wycieraczkę i znowu to samo, pod koniec podroży działał tylko najwyższy, 3 bieg.
Pomyślałem – błąd programisty!! Ale,ale…gdzie on mógł coś zaprogramować??Wystarczyło oczyścić styki i działa jak nówka 😀 Tak to juz jest z tymi nowymi autami, pełno elektroniki,w służbie kierowcy ( az po jakimś czasie nie zacznie sie sypać.)
@simluczek
„Tak to juz jest z tymi nowymi autami, pełno elektroniki,w służbie kierowcy ( az po jakimś czasie nie zacznie sie sypać.)”
No zaraz, ale styki silnika wycieraczek mogą się dokładnie tak samo posypać i bez elektroniki. Elektronika generalnie ma dużo mniejsze skłonności do sypania się niż jakakolwiek mechanika (no chyba że jest źle zrobiona). I jednym z celów stosowania tej elektroniki w samochodzie jest chęć ułatwienia diagnostyki. Kawałek procesora w każdym z urządzeń ma szansę wykryć, zasygnalizować i zarejestrować wiele problemów, które byłyby trudne do zreprodukowania albo znalezienia w warsztacie. Na przykład w A6 (akurat robiłem m.in. ten kawałek do rejestracji błędów) Headunit notowało problemy z klawiaturą. I teraz jeżeli klient przyjeżdża do warsztatu i mówi „Coś mi się klawisze czasem haczą”, to serwisant przy pomocy testera odczytuje pamięć błędów i mówi „Rzeczywiście, jest tu zarejestrowanych 15 błędów klawiatury, wymieniamy ją gwarancyjnie”. Bez tej elektroniki nie przekonałbyś ich do wymiany, przynajmniej gwarancyjnej. A jaki interes w tym ma producent? Proste – klient jest zadowolony i nie zmieni marki za następnym samochodem.
Oczywiście nie jest to jeszcze doskonałe. Opracowanie sprzętu i oprogramowania wykrywającego różne błędy kosztuje ładnie. Do tego Headunita zespół robiący oprogramowanie liczył ze 40 osób w samym Siemensie VDO, a jeszcze i w Audi parę osób zajmowało się specyfikacją i weryfikacją a projekt szedł przez prawie dwa lata. A nie liczę ludzi robiących oprogramowanie modułu tunera i navi, które też były w środku, oraz podłączonych wyświetlacza i klawiatury. Koszty tego idą w miliony euro, a przecież to tylko jedno z komputerowych urządzeń w samochodzie. Więc w tej chwili im droższy samochód tym lepiej to robi. Zanim wszystkie te bajery dotrą w pełni do tańszych modeli to jeszcze trochę potrwa. Ale nastąpi na pewno.
Czasem się zastanawiam po co „ulepszać” samochody ? W 1991 roku kupiłem za w przeliczeniu 2000 DM 8-letnią Toyotę Camry z silnikiem 1.8 benzyna gaźnikowy.
Auto praktycznie nie do zdarcia , wygodne , ze wszelkimi bajerami typu ustawiane fotele – choć bez elektrycznych lusterek , szyb , airbagów , ABS etc. Spalało na trasie ok. 7 litrów.
Obecnie auta o tej pojemności palą tyle samo ,ważą tyle samo , są w podobny sposób wygodne . Podobno są „bezpieczniejsze” , ale to wszystko. Kupujesz auto z panelem radiowym w środku. OK. Ale chcesz zmienić odbiornik – masz cholerny problem , bo trzeba zdejmować cały panel . Okładziny hamulcowe lekko zdarte – od razu sygnał , katalizator zużyty – od razu sygnał i cię wnerwia. To trochę tak jak z telefonami komórkowymi. Stare telefony miały swoje zalety . Obojętnie , czy świeciło słońce czy było ciemno widziałeś kto dzwoni. Obecnie w lecie , przy ostrym słońcu , na nowoczesnych ekranach LCD kompletnie nic nie widać. Wiele z rzekomo nowoczesnych rozwiązań technicznych przypomina mi czytaną onegdaj historię o sterowaniu ruchem na jakimś rondzie.
Wprowadzano coraz to nowocześniejsze systemy sterowania ruchem , a rondo jak było zakorkowane , tak było. Pewnego dnia nastąpiła awaria systemu . Światła nie działały . I co się okazało -wszystkie korki znikły.Osobiście uważam , że samochód to przedmiot użytkowy – taki jak sprzęt kuchenny czy łazienkowy. Nikomu lub prawie nikomu nie jest potrzebny sterowany komputerowo robot kuchenny ( zwykły wystarczy w zupełności ) czy kabina prysznicowa wyposażona w najnowocześniejszą elektronikę. Samochód powinien być wygodny , oszczędny , bezpieczny ( ale bez przesady ) i bezawaryjny. A porównując np. Toyoty z lat 80. i 90. z produkowanymi obecnie modelami ( bo takimi jeżdżę ) – to są mniej wygodne , palą tyle samo , jak nie więcej , są bardziej awaryjne i ciut ciut bardziej bezpieczne ( bo mają ABS i Airbagi ).
Elektroniki i wskaźników w nich co niemiara , ale czy to kierowcy używającemu auta na godzinę dziennie jest do szczęścia potrzebne ?
@ikmar
„Spalało na trasie ok. 7 litrów. Obecnie auta o tej pojemności palą tyle samo ,ważą tyle samo , są w podobny sposób wygodne.”
7 na trasie w Polsce, czyli nie więcej niż 100 km/h? Moje Avensisy paliły/palą wtedy mniej. A przy tym mają „czystsze” spaliny.
„ Ale chcesz zmienić odbiornik – masz cholerny problem , bo trzeba zdejmować cały panel.”
Ale za to nie ma już problemu włamań po radio.
„Okładziny hamulcowe lekko zdarte – od razu sygnał , katalizator zużyty – od razu sygnał i cię wnerwia.”
Patrzysz z punktu widzenia użytkownika starego samochodu. Jak masz nowy, to dzięki tym sygnałom zachowujesz wartość samochodu i dostajesz potem za niego lepszą cenę.
„Samochód powinien być wygodny , oszczędny , bezpieczny (ale bez przesady)”
Masz rodzinę?
„ciut ciut bardziej bezpieczne (bo mają ABS i Airbagi).”
A nie masz ESP?
„Elektroniki i wskaźników w nich co niemiara , ale czy to kierowcy używającemu auta na godzinę dziennie jest do szczęścia potrzebne ?”
Na przykład po to, żeby w serwisie łatwiej znaleźli co jest nie tak? Albo żeby parkowanie było łatwiejsze (mój nowy Avensis ma czujniki, to jest dobre). Albo navi, żeby dojechać bez błądzenia, z TMC żeby korki ominąć.
Oczywiście nie wszystko ma sens, część to faktycznie bajery dla gadżeciarzy (albo dla nikogo).
Wczoraj moja meganka nastraszyła dziecko, bo zapaliła się lampka 'serwis’ i kontrolka poduszek. Ale już się nie świeci, rozmyślił się.
Wkrótce mam przegląd. Teoretycznie powinni sprawdzić historię i dojść co było, ale jakoś wątpię.
Mówienie, że jakiś samochód pali tyle a tyle jest jednak abstrakcją. Diesel 1.5 dci 105 KM jest podobno bardzo nowoczesny i oszczędny, a spalanie dziko zależy od okoliczności.
Na dłuższej trasie jeszcze nie jechałem. Na krótkich najmniej spalił 5.1. (przeciętna ok. 50 km/h, przejazd wieczorem pod Warszawę 50 km), natomiast w mieście przeciętna z tygodnia potrafi przekroczyć 11 l/100 km przy przeciętnej ok. 14 km/h. Podobno jazda z taką przeciętną to śmierć dla diesla, ale benzyny poszłoby pewnie ponad 15 l/100 km.
Dawno nie zaglądałem do Ciebie , a zadałeś kilka pytań. Na szczęście auto nie jest mi zbytnio do szczęścia potrzebne i zależy mi tylko było zdatne do jazdy , nie paliło zbyt dużo i nie było problemów z parkowaniem. Mam jakieś dziwne wrażenie , że obecne samochody wkrótce staną się przeżytkiem. Żadnego sensu nie ma stosowanie silnika spalinowego do bezpośredniego napędu układu jezdnego i związane z tym kłopoty. W lokomotywach „diesle” stosowane są przecież do napędu generatora prądu i na tym ich rola się kończy.Dziwię się że w samochodach rozwój nie idzie w tym kierunku , który jest logicznie nasuwającym się , tylko próbuje się udoskonalać konstrukcje rodem z początków 20. wieku , faszerując je coraz wymyślniejszymi systemami wielopunktowego wtrysku paliwa ,wyszukaną elektroniką itp. Mój przykład wskazywał tylko , że w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat osiągnięto bardzo mało zarówno jeżeli chodzi o oszczędność paliwa jak i wygodę pasażerów. Jeżeli chodzi o czystość spalin to osiągnięto jakiś postęp , choć i to nie jest pewne czy patrząc na koszty ( Russpartikelfilter to w eksploatacji bardxzo droga impreza ) się to opłaciło.