MOST匯流排網路的特性

如果以每平方英呎來計算，在汽車上可以享用的多媒體影音，一定超過在家中享受的多媒體影音。一般車內有兩個連結DVD放影機或遊樂器LCD螢幕，可供後座的小孩觀看；另外包括可以用最新MP3播放器的音響系統；此外車內還有導航系統，有些豪華的車種甚至還配備廣播電視。值得注意的是，一般在車中安裝的揚聲器數量，可能比高階環繞立體聲系統還要多。用路駕駛人要發揮車內多媒體的娛樂功能並兼顧駕駛安全，便需要一個單一簡便的控制介面，車廠製造商則需要一個精密的匯流排網路整合車內多媒體架構。

媒體導向系統運送（Media Oriented Systems Transport；MOST）已是在汽車製造商與供應商之間逐漸普及的網路標準。MOST可提供單一化介面，管理所有多媒體裝置，其主要長處在於能處理多重送往不同目標的資料串流，並且保持一致性。MOST能及時傳送資料的特性，是一項甚至連家庭網路也無法保證百分百的良好功能。

MOST環狀網路節點架構

環狀拓墣

MOST網路以光纖作為傳輸媒介，通常採用環狀拓墣（ring topology），時脈與序列式資料經過雙相編碼，僅需一條光纖就能傳送。MOST最多可提供25Mbps的匯整頻寬，其頻寬遠遠超過傳統的汽車網路。亦即，設計者可以同時播送15個不同的音效串流。

每個多媒體裝置在環路中都可以一個節點來代表，MOST網路一般含有3到10個節點。由一個時序主控端來驅動系統時脈，並產生資料的訊框（frame）或64位元組的資料順序，其餘的節點則扮演從屬端角色。由一個節點扮演使用者控制介面或人機介面（MMI），通常這個節點也是時序主控端，如(圖一)顯示則是一個基本的MOST環路。

《圖一　MOST汽車網路環路範例》

同步和非同步傳輸

主要負載資料單元（payload）在64位元訊框中含有60位元組，這個負載單元含有同步與非同步欄位。同步欄位用來以串流模式傳送連續的資料，音訊與視訊就屬於這種類型。非同步欄位則用來進行偶發性的資料傳輸，此類應用內容包括上網、導航資料傳送以及電話簿資料的同步化等等；此外，這個通道也適用於控制單元的韌體升級部分。

一個節點在指定的時槽（time slot）中可傳送或接收資料，時槽就是負載資料單元中的一個同步位元組，會在節點與時序主控端之間以動態模式分配發出指令。一般而言，一個節點會將資料傳送到一個時槽，並會有多個其他節點從該時槽中收取資料。

訊框功能

同步與非同步之間的界線是由時序主控端作機動控制，在任何一個訊框中，同步欄位的容量介於4到60位元組，其餘的60個位元組則分配到非同步欄位。

訊框中其餘的4個位元組用來儲存表頭、表尾以及控制資訊。表頭含有一個前置資訊，用來進行訊框的對位，表尾則執行同位檢查。控制欄位是用來進行網路相關的訊息傳遞。這些訊息屬於低階作業，像是時槽的配置與解除分派。相反地也有操控端發送高階應用訊息，像是播放下首樂曲、音量控制或是重複播送等等。

充份發揮MOST功能

FPGA設計方案

在架構MOST電子元件時，IC設計者不必使用連結至微控制器或DSP的外部MOST控制器晶片，而是把所有元件整合到單一的FPGA元件。較少的外部元件以及減少元件在PCB上所佔的空間，可讓車用網路研發廠商節省成本。

IC設計業者例如Xilinx便提供一款完全可設參數的MOST網路介面控制器（NIC）的IP核心。MOST研發廠商可將核心客製化成為一個時序主控端，或運用純粹從屬端的組態，來減少邏輯資源。核心由一整套暫存器來控制，暫存器可透過一個晶片內建周邊（OPB）介面來存取，OPB介面能搭配收錄在設計業者所提供的Platform Studio中的32位元RISC處理器核心一起運作。

驅動程式設計要點

全套低階驅動程式檔案都提供C語言的原始碼。驅動程式可提供許多功能，包括存取暫存器空間、處理中斷作業、以及透過串流模式將資料傳送到核心。Mocean Laboratories AB公司可為一個完整網路堆疊的IP核心提供各種MOST網路服務，讓車用網路研發業者能專心為所需要的應用撰寫程式。

串流模式接埠介面設計

IC設計業者像是Xilinx在MOST NIC的獨特之處，是具備一個串流模式接埠介面，可讓資料能以即時模式進行處理，串流模式接埠介面適用搭配資料過濾器或加密／解密模組。例如Xilinx所推出的LocalLink介面標準，能透過分散專屬的作業程序，大幅降低處理器與處理器匯流排的資料流量，同時也可提供多元化的功能。MOST研發業者可在接收或傳送的方向讀取或寫入資料，並且在閒置狀態時，建置工具會移除所有不必要的邏輯資源，這可節省資源，並能將整個設計變成體積更小的裝置。

IP核心自動整理串流通道

同步資料可在串流模式接埠或OPB介面上進行傳送與接收。不論MOST研發業者選擇何種方式，或指定多少個時槽，核心配合這些使用者介面，將資料處理成32位元字元的格式。經過暫存器所給予的定義，核心會累積接收到的時槽資料，這些資料是藉由16個邏輯通道中的其中一個通道而存放下來，在傳送方向則是相反的作法。利用這些邏輯通道，讓每個方向都能傳送16個不同的資料串流。

時序控制的靈活度

以Xilinx MOST NIC核心為例，其具有相當的靈活度。圖一中的MOST環路便可顯示如何運用Xilinx MOST NIC設計的每個節點。車用匯流排研發業者應將核心設定成一個時序主控端，並以MMI的模式運作。在處理時序主控端時，核心會傳送與接收用來控制環路運作的控制訊息。這個節點也會傳送應用程式的訊息，代表使用者透過控制欄位傳送這類訊息。MOST研發業者也可以使用驅動程式檔案和Mocean的網路服務，配合MicroBlaze進行事件排程。

彈性音訊串流設計

MOST研發業者亦可藉由加入一個雜訊過濾器來消除音訊壓縮產生的瑕疵訊號，把MP3播放器變成一個高階音訊訊源。負載資料可透過雜訊過濾器，從編解碼器中直接傳送到串流模式接埠，完全不必經過OPB匯流排。業者可以使用MicroBlaze嵌入型處理器來執行中斷處理和事件排程作業，此種設計的區塊圖如(圖二)所示。

《圖二　MOST架構下MP3節點的理論示意圖》

從揚聲器功能來看，這是一個最低程度的設計，以單純接收資料以及將其轉送到揚聲器為主。MOST研發業者不必使用嵌入型處理器，至於在MP3節點方面，MOST研發業者可建置一個較小的使用者設計元件，能執行完整的網路協商和資料收集功能。這樣的精簡設計，能置入到更小的裝置，進一步節省成本。

結論

隨著傳輸處理大量資料的需求持續成長，車用匯流網路MOST技術開拓了以影音視訊導航應用功能為基礎的汽車資訊系統（infotainment）的成長空間。新一代MOST 50標準正在定義當中，預計提供比原始規格多出一倍的頻寬，並且MOST Cooperation已著手規劃第三代網路，資料傳輸率將達到150 Mbps以上。這些規格升級最終將帶來提高一倍以上的應用頻寬，並將支援銅導線與光纖等實體媒介。在車用電子產業的激烈競爭下，這項以往屬於私人專屬的標準，將會愈來愈低廉。

《圖三　MOST標準未來將朝向150Mbps的第三代傳輸速度為目標，其相關INIC架構示意圖如下： 》 資料來源：MOST Cooperation

IC設計大廠例如Xilinx 的MOST 網路介面控制器NIC現已在CORE Generator軟體中供應。在6模塊RAM以及將近2600 slices的規格中，能置入一個中等尺寸的Spartan-3E元件，而且還有空間加入嵌入型處理器、周邊元件、緩衝區、以及研發業者的客製化電路。

MOST正逐漸成為歐洲汽車廠商採用的汽車網路標準之一，消費者不必等太久就可以享受MOST網路所帶來的便利性。

（作者為Xilinx賽靈思資深設計工程師，聯絡方式為carl.rohrer@xilinx.com）