智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)CANFD及車(chē)載以太網(wǎng)的應(yīng)用

如圖1所示，智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)，就是車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能交通與智能汽車(chē)的交集，能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)與X（車(chē)、人、路、后臺(tái)）等的信息交互，并具有智能決策能力的新一代汽車(chē)。

圖1 智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)定義

如圖2所示，傳統(tǒng)的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要是由CAN總線(xiàn)組成，車(chē)內(nèi)分布式電控單元ECU按照功能劃分為動(dòng)力總成、車(chē)身控制、輔助駕駛等總線(xiàn)區(qū)域；車(chē)窗、車(chē)燈、天窗等則通過(guò)LIN總線(xiàn)接入CAN網(wǎng)絡(luò)。這也得益于CAN總線(xiàn)通信具有高實(shí)時(shí)性、傳輸距離遠(yuǎn)、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

圖2 傳統(tǒng)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在新一代智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)的浪潮下，隨著車(chē)載ECU的與日倍增以及處理器運(yùn)算能力和硬件的高速發(fā)展，連接ECU的網(wǎng)絡(luò)需要更大的帶寬，這一需求遠(yuǎn)超CAN等傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的容量極限。

因此，比較明確的趨勢(shì)是向CAN FD過(guò)渡，CAN FD提供了64字節(jié)的數(shù)據(jù)吞吐量以及最高5Mbps的傳輸速率。另外，車(chē)載以太網(wǎng)技術(shù)似乎已經(jīng)成為了本次浪潮中寵兒。由于車(chē)載以太網(wǎng)具有高帶寬、低延遲、低成本的特性，在新一代整車(chē)架構(gòu)中將替代CAN總線(xiàn)成為優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

如圖3所示，以車(chē)載以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò)，將核心域控制器（動(dòng)力總成、車(chē)身、娛樂(lè)、ADAS）連接在一起。各個(gè)域控制器在實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用的控制功能的同時(shí)，還提供強(qiáng)大的網(wǎng)關(guān)功能。從圖3可以發(fā)現(xiàn)，在各個(gè)域控制器的下方，各部件之間通訊基本是通過(guò)CANFD來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，這種類(lèi)似于傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（除娛樂(lè)子網(wǎng)中，娛樂(lè)域控制器與其子部件的通信將通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)）。另外，當(dāng)一個(gè)域需要與其他域交換信息時(shí)，則需經(jīng)由網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)路由實(shí)現(xiàn)。這種基于域控制器的架構(gòu)改變傳統(tǒng)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中ECU到ECU的點(diǎn)到點(diǎn)通信方式。

圖3 新一代智能汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

新一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)覆蓋了車(chē)載以太網(wǎng)、CANFD以及LIN總線(xiàn)，因此，我們需要不同的測(cè)試方法，來(lái)完成汽車(chē)和車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、調(diào)試、排查以及維護(hù)。如果可以在PC端或者服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)獲取汽車(chē)的CANFD網(wǎng)絡(luò)以及車(chē)載以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)，將大大降低汽車(chē)整體架構(gòu)測(cè)試的周期，提高工程師研發(fā)及測(cè)試的效率，抓取底層數(shù)據(jù)，排查整車(chē)故障等。

國(guó)內(nèi)首創(chuàng)CAN FD與車(chē)載以太網(wǎng)合成通訊——CANFDNET系列

隨著CANFD以及車(chē)載以太網(wǎng)應(yīng)用需求增多，廣州致遠(yuǎn)電子有限公司推出國(guó)內(nèi)首創(chuàng)高性能工業(yè)級(jí)的以太網(wǎng)與CAN（FD）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備——CANFDNET系列，可以應(yīng)用電池工況測(cè)試以及監(jiān)控無(wú)人駕駛CANFD總線(xiàn)數(shù)據(jù)等復(fù)雜場(chǎng)合，能夠幫助工程師快速獲取CANFD及車(chē)載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，完成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試。

如圖4所示，CANFDNET系列產(chǎn)品集成高速的600MHz 主頻 32 位處理器，內(nèi)部集成2路或4路2.5kVDC隔離耐壓CAN（FD）接口、1路10M/100M自適應(yīng)Ethernet接口以及1路滿(mǎn)足OPEN Alliance BroadR-Reach 規(guī)范的100M車(chē)載雙線(xiàn)以太網(wǎng)接口；支持多種工作模式：TCP Server、TCP Client、UDP，通過(guò)配置軟件可以靈活配置相關(guān)參數(shù)。

圖4 CANFDNET系列產(chǎn)品

CANFDNET產(chǎn)品使用操作簡(jiǎn)單，僅需要使用ZCANPRO軟件中自帶的“網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置工具”即可完成一系列的參數(shù)配置，另外，CANFDNET通訊協(xié)議開(kāi)放，并提供二次開(kāi)發(fā)接口函數(shù)庫(kù)（支持Windows、Linux平臺(tái)）。同時(shí)，該產(chǎn)品具有以下功能特性：

1、實(shí)時(shí)完成車(chē)載以太網(wǎng)與CANFD同步轉(zhuǎn)換為普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，如圖5所示。

圖5 車(chē)載以太網(wǎng)和CANFD與以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換

2、支持高速CANFD兼容CAN2.0A/B

CANFDNET系列產(chǎn)品支持ISO/Bosch的CAN FD標(biāo)準(zhǔn)，兼容CAN2.0A/B模式收發(fā)，數(shù)據(jù)域波特率最高可配置為5Mbps，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最大可配置為64字節(jié)，可提供比CAN2.0A/B高40倍的數(shù)據(jù)負(fù)載，為汽車(chē)電子、軌道交通、醫(yī)療電子場(chǎng)合提供更快捷的控制和數(shù)據(jù)通道。

3、流量負(fù)載監(jiān)控，守衛(wèi)總線(xiàn)安全

如圖6所示，CANFDNET系列產(chǎn)品支持總線(xiàn)利用率上報(bào)，用戶(hù)可以在配置軟件中使能總線(xiàn)利用率上報(bào)周期，可實(shí)時(shí)掌握總線(xiàn)負(fù)載信息，防止異常入侵。

圖6 流量負(fù)載監(jiān)控

4、毫秒級(jí)定時(shí)發(fā)送，滿(mǎn)足高精度測(cè)試需求

如圖7所示，設(shè)備可進(jìn)行毫秒級(jí)報(bào)文定時(shí)發(fā)送配置，用戶(hù)可以自由100條底層精確定時(shí)發(fā)送幀的周期，完全可以滿(mǎn)足汽車(chē)電子的測(cè)試需求。

圖7 毫秒級(jí)定時(shí)發(fā)送

5、黑白名單模式，提升數(shù)據(jù)安全性

如圖8所示，配置工具支持通道高效率濾波，用戶(hù)可根據(jù)所需報(bào)文，靈活設(shè)置黑白名單，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效利用。

圖8 黑白名單濾波

6、自定義分幀，有效減輕負(fù)載

如圖9所示，CANFDNET系列產(chǎn)品支持CAN FD接口的數(shù)據(jù)分幀設(shè)置，用戶(hù)可完成各種分包需求，從而有效減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。

圖9 自定義分幀

7、靈活調(diào)整板載緩存，滿(mǎn)足不同應(yīng)用環(huán)境

如圖10所示，用戶(hù)可以通過(guò)配置工具靈活配置CANFDNET系列產(chǎn)品發(fā)送報(bào)文緩沖區(qū)，根據(jù)需求自由調(diào)整CAN FD通道的實(shí)時(shí)性與大容量緩沖的平衡。
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