CAN FD與車載以太網(wǎng)的誕生與應用，給新一代智能網(wǎng)聯(lián)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(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)絡架構主要是由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。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)絡架構

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)絡需要更大的帶寬，這一需求遠超CAN等傳統(tǒng)車載網(wǎng)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(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，在新一代整車架構中將替代CAN總線成為優(yōu)選網(wǎng)絡架構。

如圖 3所示，以車載以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)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(xiàn)專用的控制功能的同時，還提供強大的網(wǎng)關功能。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)絡架構(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，當一個域需要與其他域交換信息時，則需經(jīng)由網(wǎng)關、以太網(wǎng)路由實現(xiàn)。這種基于域控制器的架構改變傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡中ECU到ECU的點到點通信方式。

圖 3 新一代智能汽車網(wǎng)絡架構

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)絡的設計、驗證、調(diào)試、排查以及維護。如果可以在PC端或者服務器通過以太網(wǎng)獲取汽車的CANFD網(wǎng)絡以及車載以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)，將大大降低汽車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(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)換設備——CANFDNET系列，可以應用電池工況測試以及監(jiān)控無人駕駛CANFD總線數(shù)據(jù)等復雜場合，能夠幫助工程師快速獲取CANFD及車載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，完成復雜網(wǎng)絡的測試。

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)絡設備配置工具”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：

·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

·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(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。

·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

·毫秒級定時發(fā)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(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

·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

·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)分幀設置，用戶可完成各種分包需求，從而有效減輕網(wǎng)絡負載。

圖 9 自定義分幀

·靈活調(diào)整板載緩存，滿足不同應用環(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