CAN FD與車載以太網的誕生與應用，給新一代智能網聯車的整車架構帶來哪些變化？工程師們又將如何快速地完成CAN FD與車載以太網的通訊測試？本文對此做簡單的介紹。

 

智能網聯車CANFD及車載以太網的應用

 

如圖 1所示，智能網聯車，就是車聯網、智能交通與智能汽車的交集，能夠實現車與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。

如圖 2所示，傳統的汽車網絡架構主要是由CAN總線組成，車內分布式電控單元ECU按照功能劃分為動力總成、車身控制、輔助駕駛等總線區域；車窗、車燈、天窗等則通過LIN總線接入CAN網絡。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點。

 

圖 2  傳統汽車網絡架構

 

在新一代智能網聯車的浪潮下，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展，連接ECU的網絡需要更大的帶寬，這一需求遠超CAN等傳統車載網絡的容量極限。

 

因此，比較明確的趨勢是向CAN FD過渡，CAN FD提供了64字節的數據吞吐量以及最高5Mbps的傳輸速率。另外，車載以太網技術似乎已經成為了本次浪潮中寵兒。由于車載以太網具有高帶寬、低延遲、低成本的特性，在新一代整車架構中將替代CAN總線成為優選網絡架構。

 

如圖 3所示，以車載以太網作為骨干網絡，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專用的控制功能的同時，還提供強大的網關功能。從圖 3可以發現，在各個域控制器的下方，各部件之間通訊基本是通過CANFD來實現數據共享，這種類似于傳統車載網絡架構（除娛樂子網中，娛樂域控制器與其子部件的通信將通過以太網實現）。另外，當一個域需要與其他域交換信息時，則需經由網關、以太網路由實現。這種基于域控制器的架構改變傳統的車載網絡中ECU到ECU的點到點通信方式。

 

圖 3  新一代智能汽車網絡架構

 

新一代智能網聯汽車覆蓋了車載以太網、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絡的設計、驗證、調試、排查以及維護。如果可以在PC端或者服務器通過以太網獲取汽車的CANFD網絡以及車載以太網的數據，將大大降低汽車整體架構測試的周期，提高工程師研發及測試的效率，抓取底層數據，排查整車故障等。

 

國內首創CAN FD與車載以太網合成通訊——CANFDNET系列

 

隨著CANFD以及車載以太網應用需求增多，廣州致遠電子有限公司推出國內首創高性能工業級的以太網與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人駕駛CANFD總線數據等復雜場合，能夠幫助工程師快速獲取CANFD及車載以太網數據，完成復雜網絡的測試。

 

如圖 4所示，CANFDNET系列產品集成高速的 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路滿足 OPEN Alliance BroadR-Reach 規范的100M車載雙線以太網接口；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參數。

 

圖 4  CANFDNET系列產品

 

CANFDNET產品使用操作簡單，僅需要使用ZCANPRO軟件中自帶的“網絡設備配置工具”即可完成一系列的參數配置，另外，CANFDNET通訊協議開放，并提供二次開發接口函數庫（支持 Windows、Linux 平臺）。同時，該產品具有以下功能特性：

 

實時完成車載以太網與CANFD同步轉換為普通以太網數據的轉換，如圖 5所示。

 

 

圖 5  車載以太網和CANFD與以太網轉換

 

支持高速CANFD兼容CAN2.0A/B

 

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

 

流量負載監控，守衛總線安全

 

如圖 6所示，CANFDNET系列產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  流量負載監控

 

毫秒級定時發送，滿足高精度測試需求

 

如圖 7所示，設備可進行毫秒級報文定時發送配置，用戶可以自由100條底層精確定時發送幀的周期，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，用戶可根據所需報文，靈活設置黑白名單，實現數據的高效利用。

 

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系列產品支持CAN FD接口的數據分幀設置，用戶可完成各種分包需求，從而有效減輕網絡負載。

 

 

圖 9  自定義分幀

 

靈活調整板載緩存，滿足不同應用環境

 

如圖 10所示，用戶可以通過配置工具靈活配置CANFDNET系列產品發送報文緩沖區，根據需求自由調整CAN FD通道的實時性與大容量緩沖的平衡。

 

圖 10  靈活調整板載緩存