CAN FD與車載以太網(wǎng)的誕生與應(yīng)用，給新一代智能網(wǎng)聯(lián)車的整車架構(gòu)帶來哪些變化,？工程師們又將如何快速地完成CAN FD與車載以太網(wǎng)的通訊測試,？本文對此做簡單的介紹。
一,、智能網(wǎng)聯(lián)車CANFD及車載以太網(wǎng)的應(yīng)用
如圖 1所示,，智能網(wǎng)聯(lián)車，就是車聯(lián)網(wǎng)、智能交通與智能汽車的交集,，能夠?qū)崿F(xiàn)車與X（車,、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。
圖 1 智能網(wǎng)聯(lián)車定義
如圖 2所示,，傳統(tǒng)的汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要是由CAN總線組成,，車內(nèi)分布式電控單元ECU按照功能劃分為動力總成、車身控制,、輔助駕駛等總線區(qū)域,；車窗、車燈,、天窗等則通過LIN總線接入CAN網(wǎng)絡(luò),。這也得益于CAN總線通信具有高實時性、傳輸距離遠,、抗電磁干擾能力強等優(yōu)點,。
圖 2 傳統(tǒng)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
在新一代智能網(wǎng)聯(lián)車的浪潮下，隨著車載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(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)的容量極限。
因此,，比較明確的趨勢是向CAN FD過渡,，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,，在新一代整車架構(gòu)中將替代CAN總線成為優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
如圖 3所示,，以車載以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò),，將核心域控制器（動力總成、車身,、娛樂,、ADAS）連接在一起。各個域控制器在實現(xiàn)專用的控制功能的同時,，還提供強大的網(wǎng)關(guān)功能,。從圖 3可以發(fā)現(xiàn),，在各個域控制器的下方，各部件之間通訊基本是通過CANFD來實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,，這種類似于傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（除娛樂子網(wǎng)中,，娛樂域控制器與其子部件的通信將通過以太網(wǎng)實現(xiàn)）。另外,，當(dāng)一個域需要與其他域交換信息時,，則需經(jīng)由網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)路由實現(xiàn),。這種基于域控制器的架構(gòu)改變傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)中ECU到ECU的點到點通信方式,。
圖 3 新一代智能汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
新一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車覆蓋了車載以太網(wǎng)、CANFD以及LIN總線,，因此,，我們需要不同的測試方法，來完成汽車和車載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計,、驗證、調(diào)試,、排查以及維護,。如果可以在PC端或者服務(wù)器通過以太網(wǎng)獲取汽車的CANFD網(wǎng)絡(luò)以及車載以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)，將大大降低汽車整體架構(gòu)測試的周期,，提高工程師研發(fā)及測試的效率,，抓取底層數(shù)據(jù)，排查整車故障等,。
二,、國內(nèi)首創(chuàng)CAN FD與車載以太網(wǎng)合成通訊——CANFDNET系列
隨著CANFD以及車載以太網(wǎng)應(yīng)用需求增多，廣州致遠電子有限公司推出國內(nèi)首創(chuàng)高性能工業(yè)級的以太網(wǎng)與CAN(FD)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備——CANFDNET系列,，可以應(yīng)用電池工況測試以及監(jiān)控?zé)o人駕駛CANFD總線數(shù)據(jù)等復(fù)雜場合,，能夠幫助工程師快速獲取CANFD及車載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，完成復(fù)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(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路滿足 OPEN Alliance BroadR-Reach 規(guī)范的100M車載雙線以太網(wǎng)接口,；支持多種工作模式：TCP Server、TCP Client,、UDP,，通過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)議開放，并提供二次開發(fā)接口函數(shù)庫（支持 Windows,、Linux 平臺）,。同時，該產(chǎn)品具有以下功能特性：
l 實時完成車載以太網(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 車載以太網(wǎng)和CANFD與以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換
l 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)負載,，為汽車電子,、軌道交通、醫(yī)療電子場合提供更快捷的控制和數(shù)據(jù)通道,。
l 流量負載監(jiān)控,，守衛(wèi)總線安全
如圖 6所示，CANFDNET系列產(chǎn)品支持總線利用率上報,，用戶可以在配置軟件中使能總線利用率上報周期,，可實時掌握總線負載信息，防止異常入侵,。
圖 6 流量負載監(jiān)控
l 毫秒級定時發(fā)送,，滿足高精度測試需求
如圖 7所示，設(shè)備可進行毫秒級報文定時發(fā)送配置,，用戶可以自由100條底層精確定時發(fā)送幀的周期,，完全可以滿足汽車電子的測試需求。
圖 7 毫秒級定時發(fā)送
l 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，用戶可根據(jù)所需報文,，靈活設(shè)置黑白名單,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效利用。
圖 8 黑白名單濾波
l 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(shù)據(jù)分幀設(shè)置，用戶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
l 靈活調(diào)整板載緩存，滿足不同應(yīng)用環(huán)境
如圖 10所示,，用戶可以通過配置工具靈活配置CANFDNET系列產(chǎn)品發(fā)送報文緩沖區(qū),，根據(jù)需求自由調(diào)整CAN FD通道的實時性與大容量緩沖的平衡,。
圖 10 靈活調(diào)整板載緩存