CAN FD與車(chē)載以太網(wǎng)的誕生與應用，給新一代智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)的整車(chē)架構帶來(lái)哪些變化？工程師們又將如何快速地完成CAN FD與車(chē)載以太網(wǎng)的通訊測試？本文對此做簡(jiǎn)單的介紹。

 

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

 

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，能夠實(shí)現車(chē)與X（車(chē)、人、路、后臺）等的信息交互，并具有智能決策能力的新一代汽車(chē)。

如圖 2所示，傳統的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )架構主要是由CAN總線(xiàn)組成，車(chē)內分布式電控單元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、抗電磁干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)。

 

圖 2  傳統汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )架構

 

在新一代智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)的浪潮下，隨著(zhù)車(chē)載ECU的與日倍增以及處理器運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，這一需求遠超CAN等傳統車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的容量極限。

 

因此，比較明確的趨勢是向CAN FD過(guò)渡，CAN FD提供了64字節的數據吞吐量以及最高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)架構中將替代CAN總線(xiàn)成為優(yōu)選網(wǎng)絡(luò )架構。

 

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)現專(zhuān)用的控制功能的同時(shí)，還提供強大的網(wǎng)關(guān)功能。從圖 3可以發(fā)現，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)現數據共享，這種類(lèi)似于傳統車(chē)載網(wǎng)絡(luò )架構（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）。另外，當一個(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。這種基于域控制器的架構改變傳統的車(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

 

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，我們需要不同的測試方法，來(lái)完成汽車(chē)和車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的設計、驗證、調試、排查以及維護。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)的數據，將大大降低汽車(chē)整體架構測試的周期，提高工程師研發(fā)及測試的效率，抓取底層數據，排查整車(chē)故障等。

 

國內首創(chuàng )CAN FD與車(chē)載以太網(wǎng)合成通訊——CANFDNET系列

 

隨著(zhù)CANFD以及車(chē)載以太網(wǎng)應用需求增多，廣州致遠電子有限公司推出國內首創(chuàng )高性能工業(yè)級的以太網(wǎng)與CAN(FD)數據轉換設備——CANFDNET系列，可以應用電池工況測試以及監控無(wú)人駕駛CANFD總線(xiàn)數據等復雜場(chǎng)合，能夠幫助工程師快速獲取CANFD及車(chē)載以太網(wǎng)數據，完成復雜網(wǎng)絡(luò )的測試。

 

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Ethernet接口以及1路滿(mǎn)足 OPEN Alliance BroadR-Reach 規范的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。

 

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 )設備配置工具”即可完成一系列的參數配置，另外，CANFDNET通訊協(xié)議開(kāi)放，并提供二次開(kāi)發(fā)接口函數庫（支持 Windows、Linux 平臺）。同時(shí)，該產(chǎn)品具有以下功能特性：

 

實(shí)時(shí)完成車(chē)載以太網(wǎng)與CANFD同步轉換為普通以太網(wǎng)數據的轉換，如圖 5所示。

 

 

圖 5  車(chē)載以太網(wǎng)和CANFD與以太網(wǎng)轉換

 

支持高速CANFD兼容CAN2.0A/B

 

CANFDNET系列產(chǎn)品支持ISO/Bosch的CAN FD標準，兼容CAN2.0A/B模式收發(fā)，數據域波特率最高可配置為5Mbps，數據長(cháng)度最大可配置為64字節，可提供比CAN2.0A/B高40倍的數據負載，為汽車(chē)電子、軌道交通、醫療電子場(chǎng)合提供更快捷的控制和數據通道。

 

流量負載監控，守衛總線(xiàn)安全

 

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

 

圖 6  流量負載監控

 

毫秒級定時(shí)發(fā)送，滿(mǎn)足高精度測試需求

 

如圖 7所示，設備可進(jìn)行毫秒級報文定時(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)電子的測試需求。

 

圖 7  毫秒級定時(shí)發(fā)送

 

黑白名單模式，提升數據安全性

 

如圖 8所示，配置工具支持通道高效率濾波，用戶(hù)可根據所需報文，靈活設置黑白名單，實(shí)現數據的高效利用。

 

圖 8  黑白名單濾波

 

自定義分幀，有效減輕負載

 

如圖 9所示，CANFDNET系列產(chǎn)品支持CAN FD接口的數據分幀設置，用戶(hù)可完成各種分包需求，從而有效減輕網(wǎng)絡(luò )負載。

 

 

圖 9  自定義分幀

 

靈活調整板載緩存，滿(mǎn)足不同應用環(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)送報文緩沖區，根據需求自由調整CAN FD通道的實(shí)時(shí)性與大容量緩沖的平衡。

 

圖 10  靈活調整板載緩存