2020年06月10日 | 未来智能网联汽车新一代整车架构

2020-06-10

CAN FD 与车载以太网的诞生与应用，给新一代智能网联车的整车架构带来哪些变化？工程师们又将如何快速地完成 CAN FD 与车载以太网的通讯测试？本文对此做简单的介绍。

一、智能网联车 CANFD 及车载以太网的应用

如图 1 所示，智能网联车，就是车联网、智能交通与智能汽车的交集，能够实现车与 X（车、人、路、后台）等的信息交互，并具有智能决策能力的新一代汽车。

图 1 智能网联车定义

如图 2 所示，传统的汽车网络架构主要是由 CAN 总线组成，车内分布式电控单元 ECU 按照功能划分为动力总成、车身控制、辅助驾驶等总线区域；车窗、车灯、天窗等则通过 LIN 总线接入 CAN 网络。这也得益于 CAN 总线通信具有高实时性、传输距离远、抗电磁干扰能力强等优点。

图 2 传统汽车网络架构

在新一代智能网联车的浪潮下，随着车载 ECU 的与日倍增以及处理器运算能力和硬件的高速发展，连接 ECU 的网络需要更大的带宽，这一需求远超 CAN 等传统车载网络的容量极限。

因此，比较明确的趋势是向 CAN FD 过渡，CAN FD 提供了 64 字节的数据吞吐量以及最高 5Mbps 的传输速率。另外，车载以太网技术似乎已经成为了本次浪潮中宠儿。由于车载以太网具有高带宽、低延迟、低成本的特性，在新一代整车架构中将替代 CAN 总线成为优选网络架构。

如图 3 所示，以车载以太网作为骨干网络，将核心域控制器（动力总成、车身、娱乐、ADAS）连接在一起。各个域控制器在实现专用的控制功能的同时，还提供强大的网关功能。从图 3 可以发现，在各个域控制器的下方，各部件之间通讯基本是通过 CANFD 来实现数据共享，这种类似于传统车载网络架构（除娱乐子网中，娱乐域控制器与其子部件的通信将通过以太网实现）。另外，当一个域需要与其他域交换信息时，则需经由网关、以太网路由实现。这种基于域控制器的架构改变传统的车载网络中 ECU 到 ECU 的点到点通信方式。

图 3 新一代智能汽车网络架构

新一代智能网联汽车覆盖了车载以太网、CANFD 以及 LIN 总线，因此，我们需要不同的测试方法，来完成汽车和车载网络的设计、验证、调试、排查以及维护。如果可以在 PC 端或者服务器通过以太网获取汽车的 CANFD 网络以及车载以太网的数据，将大大降低汽车整体架构测试的周期，提高工程师研发及测试的效率，抓取底层数据，排查整车故障等。

二、国内首创 CAN FD 与车载以太网合成通讯——CANFDNET 系列

随着 CANFD 以及车载以太网应用需求增多，广州致远电子有限公司推出国内首创高性能工业级的以太网与 CAN(FD)数据转换设备——CANFDNET 系列，可以应用电池工况测试以及监控无人驾驶 CANFD 总线数据等复杂场合，能够帮助工程师快速获取 CANFD 及车载以太网数据，完成复杂网络的测试。

如图 4 所示，CANFDNET 系列产品集成高速的 600MHz 主频 32 位处理器，内部集成 2 路或 4 路 2.5kVDC 隔离耐压 CAN(FD)接口、1 路 10M/100M 自适应 Ethernet 接口以及 1 路满足 OPEN Alliance BroadR-Reach 规范的 100M 车载双线以太网接口；支持多种工作模式：TCP Server、TCP Client、UDP，通过配置软件可以灵活配置相关参数。

图 4 CANFDNET 系列产品

CANFDNET 产品使用操作简单，仅需要使用 ZCANPRO 软件中自带的“网络设备配置工具”即可完成一系列的参数配置，另外，CANFDNET 通讯协议开放，并提供二次开发接口函数库（支持 Windows、Linux 平台）。同时，该产品具有以下功能特性：

实时完成车载以太网与 CANFD 同步转换为普通以太网数据的转换，如图 5 所示。

图 5 车载以太网和 CANFD 与以太网转换

支持高速 CANFD 兼容 CAN2.0A/B

CANFDNET 系列产品支持 ISO/Bosch 的 CAN FD 标准，兼容 CAN2.0A/B 模式收发，数据域波特率最高可配置为 5Mbps，数据长度最大可配置为 64 字节，可提供比 CAN2.0A/B 高 40 倍的数据负载，为汽车电子、轨道交通、医疗电子场合提供更快捷的控制和数据通道。