МАКСИМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ – 20 Мбит/с

"Легкое нажатие на прямоугольный брелок с фирменной эмблемой, и машина подъехала к воротам редакционной стоянки... Устраиваюсь возле джойстика, в специальный кармашек вставляю электронные "права" - мини-диск, на котором записаны мои антропометрические данные и характер (стиль вождения). Знакомимся с компьютером: он подстроил сиденье и зеркала, перепрограммировал коробку передач и мотор, отрегулировал чувствительность рулевого механизма, поработал над подвеской и тормозами. Мне осталось отдать команду навигатору и - в путь..."

Возможно, так будет начинаться тест новой модели в журнале "За рулем" за 20... год.

Автомобилю уже сегодня нельзя без электроники. Как продать машину, если она не соответствует требованиям экологии и безопасности? Компьютеры компактней, да и дешевле замысловатой гидравлики или механики. К тому же они обучаемы и легко приспосабливаются к разным условиям работы.

ПО ДОРОГЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Первая ступень автомобильной компьютеризации - единственный блок, управляющий системами питания и зажигания двигателя. Столь простую "архитектуру" поныне сохранили лишь самые дешевые машины с впрысковыми моторами. Дополнительные устройства, управляющие подвеской, тормозами и иными системами, потребовали новых блоков - сегодня в "навороченной" иномарке более десятка процессоров.

Проблема не в том, где их разместить - места хватит даже в маленьком автомобильчике. Толстеют на глазах пучки проводов, по которым электронные приборы обмениваются информацией. Еще немного, и под жгуты придется прокладывать дополнительный тоннель в кузове. Это не только нетехнологично, но и угрожает безопасности.

Новинки обычно появляются на дорогих автомобилях представительского класса. Не исключение и мультиплексная система, которая в недалеком будущем должна потеснить традиционную проводку. Представьте: в машине уйма процессоров, и к каждому идет не толстенный жгут, а всего два провода: один - питающий ("минус" - традиционно на "массе"), другой - информационный. Электронные блоки получают цифровой код, соответствующий определенной команде. Расшифровав последовательность нулей и единиц, компьютер выполняет задание и посылает адресату подтверждение об этом.

Большинство европейских автопроизводителей используют для общения стандарт CAN (Controller Area Network). CAN-шина обычно представляет собой два тонких провода, заплетенных в косичку. По одному идет сигнал с высоким, по другому - с низким напряжением. Это страховка от ошибок, которые могут возникнуть при передаче данных. Компьютер берет на заметку разницу напряжений, которая не зависит от электромагнитных помех.

В автомобиле несколько основных шин: обычно одна опоясывает двигатель, коробку передач, системы безопасности. По другой идут команды на электростеклоподъемники, сиденья, климатическую установку, третья обслуживает панель приборов. Объединять шины нельзя - яйца, чтобы не разбились, надо класть в разные корзины. Незначительный сбой на одном участке длинной цепи может привести к выходу из строя всей электроники.

Шины отличаются скоростью передачи данных. Основная, отвечающая за безопасность пассажиров, пропускает за единицу времени в пять раз больше информации, чем ее соседка, обеспечивающая комфорт водителя и пассажиров. Блок, служащий "переводчиком", помогает шинам "общаться". Он собирает всю бортовую информацию, через него выявляют неисправности.

Часто от основных шин идут ветви, получившие обозначения LIN (Local Interconnect Network). Они связывают так называемый мастер-блок с исполнителем, который управляет группой устройств или механизмов. Причем этот исполнитель лишь подчиняется командам мастера и отчитывается о работе - права собственного голоса он не имеет. Такие вспомогательные шины идут к зеркалам, сиденьям, люку и т. п.

"АРХИТЕКТУРА" ФУТУРИЗМА

У CAN- и LIN-шин есть существенный недостаток - передача информации не согласована по времени. Каждый блок имеет приоритет, который играет решающую роль в спорах.

Представьте: в магазине подходит ваша очередь, а вперед влезает покупатель-льготник, за ним встают еще несколько привилегированных. Вы рискуете опоздать к праздничному столу. Вот и в компьютерной системе существует вероятность, что один из процессоров опоздает с передачей информации. Например, при столкновении устройства пассивной безопасности, имеющие приоритет, не дадут вовремя заглушить мотор. Конечно, подушки и преднатяжители ремней важнее, но ведь машина может загореться. Значит, двигатель необходимо выключить одновременно с "выстрелом" эйрбэгов.

Нужно, чтобы каждый процессор "выходил в эфир" по расписанию - именно в то мгновение, когда надо. Над подобным стандартом уже работают некоторые компании, и в ближайшее время он сменит ныне действующие.

Электроника становится умнее, растет количество управляющих блоков, а вместе с ним и объем передаваемой информации. Пока медные провода не горят (в прямом смысле) на работе, но их возможности не безграничны. Им на смену идут оптоволоконные кабели - по проводнику бегут не электроны, а импульсы света.

Впрочем, оптоволоконные кабели уже работают на дорогих моделях. Они связывают блоки, управляющие аудио- и видеотехникой, навигационным оборудованием, мобильной связью. Преимущества очевидны: во-первых, световоду не страшны электромагнитные помехи, во-вторых, гигантские объемы информации по обычным проводам идут слишком долго. В " Ауди А8" данные по оптоволоконной шине "бегут" со скоростью 20 Мбит/с, а по обычной - в десятки раз медленнее. Но специалисты не спешат опутывать оптоволоконными кабелями весь автомобиль - дорого, да и обычные шины пока справляются.

БЕСКОНТАКТНОЕ ОБЩЕНИЕ

Помните, в последнем фильме о Джеймсе Бонде главный герой управлял с пульта серебристым "Астон-Мартином". В этом нет фантастики - многие автомобили, в принципе, уже способны на подобные маневры. Конечно, надеть шапку-невидимку им пока не под силу, а передвигаться самостоятельно - пожалуйста.

Ведь электроника может сама завести двигатель и задать любые обороты. Кто включит передачу? Опять же компьютер - для него это не проблема. Торможение по проводам (Break by wire) пока не поселилось на серийных автомобилях, оставаясь привилегией концептов. Но в тормозах уже есть "электронные жучки", например, АБС. В общем, до дистанционного управления машиной, как телевизором или музыкальным центром, - всего несколько небольших шагов.

Остается одна проблема - как поворачивать? Давления гидроусилителя, которым тоже, кстати, управляет электроника, вряд ли хватит, чтобы повернуть колеса без мускульных усилий. Ждать "электрического руля" - без механической связи между баранкой и колесами - уже недолго. Подобные конструкции разработаны (ЗР, 2001, № 4) и через пару-тройку лет появятся на серийных автомобилях. Потом машину научат самостоятельно выезжать из гаража, парковаться, а затем и двигаться, придерживаясь рекомендаций навигатора. А дальше...

Многие слышали о нанотехнологиях, которые в ближайшее время, как обещают ученые, перевернут мир. Идея заключается в том, чтобы строить нужную деталь или узел... из атомов. Конечно, микроэлектроника станет первой отраслью, где будут широко применяться нанотехнологии. Представьте себе транзистор величиной с молекулу...

Реализацию идеи пока сдерживает уровень компьютерной техники, с чьей помощью можно рассчитать наноконструкцию. Однако, по прогнозам, в ближайшие 20-30 лет появятся сверхбыстрые компьютеры с рабочими частотами, измеряемыми в терагерцах (1012 Гц), долговременная и быстродействующая память на белковых молекулах. И как только наноизделия появятся на свет, некоторые из них наверняка перекочуют на автомобиль.

УСЛОЖНЯЯ, УПРОЩАЙ!

Автомобиль - близкий родственник иных бытовых приборов: плиты, утюга, микроволновой печи. По крайней мере в том смысле, что все они должны быть достаточно просты в обращении (или управлении), при этом оставаясь универсальными - выполнять не одну, а несколько функций.

В пылу конкурентной борьбы производители порой переходят грань, отделяющую необходимые опции от бесполезных, даже вредных. Ну зачем встраивать чип в ложку? Почует столовый прибор что-то неладное и откажется вас кормить.

Чтобы разобраться с настройкой сидений, климатической установки и навигации в некоторых современных авто, уже приходится тщательно штудировать руководство по эксплуатации. Затем еще полчаса потратить на то, чтобы привыкнуть к магнитоле... Нет, пора конструкторам всерьез озаботиться упрощением работы с ультрасовременной техникой. Ведь помимо "игры" с кнопками и джойстиками, водитель, как-никак, управляет средством повышенной опасности.

Правда, нынешние компьютеризированные машины лишь первопроходцы. Со временем управление электроникой научатся делать более простым, а пользователи тем временем привыкнут к нетрадиционным "фокусам". Сжились же с настольными компьютерами!

Все-таки главная задача электроники - безопасность. Человеку свойственно ошибаться, а компьютер никуда не уйдет от заданной программы. И к тому же способен принять единственно правильное решение с быстротой, живому существу недоступной. Вероятно, в будущем нас, по крайней мере частично, отстранят от управления автомобилем. Скучно, конечно, но ничего - привыкнем и придумаем себе иные развлечения.

Электронные системы БМВ 7-й серии: 1 - контроль давления в шинах; 2 - управление пневмоподвеской, 3 - система "Динамик Драйв" (Dynamic Drive); 4 - изменение жесткости амортизаторов;

5 - электрический стояночный тормоз; 6 - управление двигателем; 7 - активный круиз-контроль;

8 - система стабилизации DSC; 9 - блок подрулевых переключателей.

Блок управления, подключенный к оптоволоконной сети: 1 - фотодиод для приема информации; 2 - светодиод для передачи информации; 3 - оптоволоконный кабель; 4 - блок питания; 5 - функциональный блок; 6 - стандартный микроконтроллер; 7 - преобразователь сигналов микроконтроллера.

Электроника впервые вмешалась в управление дизельными моторами в 1986 году. Система EDС фирмы "Бош" (фото слева) дебютировала на автомобилях БМВ. Электронный блок системы "коммон рейл" выполняет больше операций, но благодаря современным технологиям намного компактнее.

Некоторые современные автомобили узнают хозяина по отпечатку пальца.