MOST汇流排网路的特性

如果以每平方英呎来计算，在汽车上可以享用的多媒体影音，一定超过在家中享受的多媒体影音。一般车内有两个连结DVD放影机或游乐器LCD萤幕，可供后座的小孩观看；另外包括可以用最新MP3播放器的音响系统；此外车内还有导航系统，有些豪华的车种甚至还配备广播电视。值得注意的是，一般在车中安装的扬声器数量，可能比高阶环绕立体声系统还要多。用路驾驶人要发挥车内多媒体的娱乐功能并兼顾驾驶安全，便需要一个单一简便的控制介面，车厂制造商则需要一个精密的汇流排网路整合车内多媒体架构。

媒体导向系统运送（Media Oriented Systems Transport；MOST）已是在汽车制造商与供应商之间逐渐普及的网路标准。 MOST可提供单一化介面，管理所有多媒体装置，其主要长处在于能处理多重送往不同目标的资料串流，并且保持一致性。 MOST能及时传送资料的特性，是一项甚至连家庭网路也无法保证百分百的良好功能。

MOST环状网路节点架构

环状拓扑

MOST网路以光纤作为传输媒介，通常采用环状拓墣（ring topology），时脉与序列式资料经过双相编码，仅需一条光纤就能传送。 MOST最多可提供25Mbps的汇整频宽，其频宽远远超过传统的汽车网路。亦即，设计者可以同时播送15个不同的音效串流。

每个多媒体装置在环路中都可以一个节点来代表，MOST网路一般含有3到10个节点。由一个时序主控端来驱动系统时脉，并产生资料的讯框（frame）或64位元组的资料顺序，其余的节点则扮演从属端角色。由一个节点扮演使用者控制介面或人机介面（MMI），通常这个节点也是时序主控端，如(图一)显示则是一个基本的MOST环路。

《图一 MOST汽车网络环路范例》

同步和非同步传输

主要负载资料单元（payload）在64位元讯框中含有60位元组，这个负载单元含有同步与非同步栏位。同步栏位用来以串流模式传送连续的资料，音讯与视讯就属于这种类型。非同步栏位则用来进行偶发性的资料传输，此类应用内容包括上网、导航资料传送以及电话簿资料的同步化等等；此外，这个通道也适用于控制单元的韧体升级部分。

一个节点在指定的时槽（time slot）中可传送或接收资料，时槽就是负载资料单元中的一个同步位元组，会在节点与时序主控端之间以动态模式分配发出指令。一般而言，一个节点会将资料传送到一个​​时槽，并会有多个其他节点从该时槽中收取资料。

讯框功能

同步与非同步之间的界线是由时序主控端作机动控制，在任何一个讯框中，同步栏位的容量介于4到60位元组，其余的60个位元组则分配到非同步栏位。

讯框中其余的4个位元组用来储存表头、表尾以及控制资讯。表头含有一个前置资讯，用来进行讯框的对位，表尾则执行同位检查。控制栏位是用来进行网路相关的讯息传递。这些讯息属于低阶作业，像是时槽的配置与解除分派。相反地​​也有操控端发送高阶应用讯息，像是播放下首乐曲、音量控制或是重复播送等等。

充分发挥MOST功能

FPGA设计方案

在架构MOST电子元件时，IC设计者不必使用连结至微控制器或DSP的外部MOST控制器晶片，而是把所有元件整合到单一的FPGA元件。较少的外部元件以及减少元件在PCB上所占的空间，可让车用网路研发厂商节省成本。

IC设计业者例如Xilinx便提供一款完全可设参数的MOST网路介面控制器（NIC）的IP核心。 MOST研发厂商可将核心客制化成为一个时序主控端，或运用纯粹从属端的组态，来减少逻辑资源。核心由一整套暂存器来控制，暂存器可透过一个晶片内建周边（OPB）介面来存取，OPB介面能搭配收录在设计业者所提供的Platform Studio中的32位元RISC处理器核心一起运作。

驱动程式设计要点

全套低阶驱动程式档案都提供C语言的原始码。驱动程式可提供许多功能，包括存取暂存器空间、处理中断作业、以及透过串流模式将资料传送到核心。 Mocean Laboratories AB公司可为一个完整网路堆叠的IP核心提供各种MOST网路服务，让车用网路研发业者能专心为所需要的应用撰写程式。

串流模式接埠介面设计

IC设计业者像是Xilinx在MOST NIC的独特之处，是具备一个串流模式接埠介面，可让资料能以即时模式进行处理，串流模式接埠介面适用搭配资料过滤器或加密／解密模组。例如Xilinx所推出的LocalLink介面标准，能透过分散专属的作业程序，大幅降低处理器与处理器汇流排的资料流量，同时也可提供多元化的功能。MOST研发业者可在接收或传送的方向读取或写入资料，并且在闲置状态时，建置工具会移除所有不必要的逻辑资源，这可节省资源，并能将整个设计变成体积更小的装置。

IP核心自动整理串流通道

同步资料可在串流模式接埠或OPB介面上进行传送与接收。不论MOST研发业者选择何种方式，或指定多少个时槽，核心配合这些使用者介面，将资料处理成32位元字元的格式。经过暂存器所给予的定义，核心会累积接收到的时槽资料，这些资料是藉由16个逻辑通道中的其中一个通道而存放下来，在传送方向则是相反的作法。利用这些逻辑通道，让每个方向都能传送16个不同的资料串流。

时序控制的灵活度

以Xilinx MOST NIC核心为例，其具有相当的灵活度。图一中的MOST环路便可显示如何运用Xilinx MOST NIC设计的每个节点。车用汇流排研发业者应将核心设定成一个时序主控端，并以MMI的模式运作。在处理时序主控端时，核心会传送与接收用来控制环路运作的控制讯息。这个节点也会传送应用程式的讯息，代表使用者透过控制栏位传送这类讯息。 MOST研发业者也可以使用驱动程式档案和Mocean的网路服务，配合MicroBlaze进行事件排程。

弹性音讯串流设计

MOST研发业者亦可藉由加入一个杂讯过滤器来消除音讯压缩产生的瑕疵讯号，把MP3播放器变成一个高阶音讯讯源。负载资料可透过杂讯过滤器，从编解码器中直接传送到串流模式接埠，完全不必经过OPB汇流排。业者可以使用MicroBlaze嵌入型处理器来执行中断处理和事件排程作业，此种设计的区块图如(图二)所示。

《图二 MOST架构下MP3节点的理论示意图》

从扬声器功能来看，这是一个最低程度的设计，以单纯接收资料以及将其转送到扬声器为主。 MOST研发业者不必使用嵌入型处理器，至于在MP3节点方面，MOST研发业者可建置一个较小的使用者设计元件，能执行完整的网路协商和资料收集功能。这样的精简设计，能置入到更小的装置，进一步节省成本。

结论

随着传输处理大量资料的需求持续成长，车用汇流网路MOST技术开拓了以影音视讯导航应用功能为基础的汽车资讯系统（infotainment）的成长空间。新一代MOST 50标准正在定义当中，预计提供比原始规格多出一倍的频宽，并且MOST Cooperation已着手规划第三代网路，资料传输率将达到150 Mbps以上。这些规格升级最终将带来提高一倍以上的应用频宽，并将支援铜导线与光纤等实体媒介。在车用电子产业的激烈竞争下，这项以往属于私人专属的标准，将会愈来愈低廉。

《图三 MOST标准未来将朝向150Mbps的第三代传输速度为目标，其相关INIC架构示意图如下： 》 数据源：MOST Cooperation

IC设计大厂例如Xilinx 的MOST 网路介面控制器NIC现已在CORE Generator软体中供应。在6模块RAM以及将近2600 slices的规格中，能置入一个中等尺寸的Spartan-3E元件，而且还有空间加入嵌入型处理器、周边元件、缓冲区、以及研发业者的客制化电路。

MOST正逐渐成为欧洲汽车厂商采用的汽车网路标准之一，消费者不必等太久就可以享受MOST网路所带来的便利性。

（作者为Xilinx赛灵思资深设计工程师，联络方式为carl.rohrer@xilinx.com）