車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)（第4版）課件 7-新型總線與電子電氣架構(gòu)

新型總線與電子電氣架構(gòu)新型車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)CANFD總線技術(shù)應(yīng)用1.CANFD的發(fā)展歷程2000年，Bosch公司最早提出CANFD。2012年，第十三屆國際交流大會（ICC）上，Bosch公司正式發(fā)布CANFD，通過國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）11898制定國際標(biāo)準(zhǔn)，CANFD總線正式誕生。2013年，非ISO的CANFD在FPGA上運(yùn)行。2014年，第一款嵌入了非國際標(biāo)準(zhǔn)CANFD模塊的微控制器發(fā)布，并對CANFD進(jìn)行CRC部分的改進(jìn)。2015年，Bosch公司向國際標(biāo)準(zhǔn)委員會呈遞最新的CANFD協(xié)議，同年發(fā)布ISO11898-1:2015（CANFD數(shù)據(jù)鏈路層）標(biāo)準(zhǔn)；2016年發(fā)布ISO11898-2016（CANFD物理層）標(biāo)準(zhǔn)。目前，大眾、戴姆勒、通用汽車、英飛凌、NI等多家廠商支持CANFD標(biāo)準(zhǔn)化推廣。CANFD控制器位于上位機(jī)與CANFD收發(fā)器之間，CANFD控制器通過Wishbone接口與上位機(jī)進(jìn)行通信，并通過CANFD收發(fā)器連接到總線上完成與其他控制器之間的通信。CANFD收發(fā)器CANFD與CAN數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)對比CANFD數(shù)據(jù)幀的接收過程

CANFD總線波形特性CANFD信號的解碼CANFD總線故障波形CAN-H和CAN-L互短CAN-H對搭鐵短路CAN-L對搭鐵短路CAN-H對電源短路CANFD總線故障波形CAN-L對電源短路CANFD總線故障波形車載以太網(wǎng)發(fā)展與應(yīng)用1.車載以太網(wǎng)發(fā)展歷程1980年，Ethernet1.0成功發(fā)布；1985年，IEEE802小組公布802.3協(xié)議，推出了基于CSMA/CD的10M以太網(wǎng)技術(shù)；2004年，BMW公司考慮采用博通公司的以太網(wǎng)技術(shù)并于2008年在寶馬7系上成功量產(chǎn)以太網(wǎng)刷寫技術(shù)，其中關(guān)鍵點在于博通公司的單對非屏蔽以太網(wǎng)全雙工技術(shù)，并保證EMC測試通過；2013年，BroadR-reach技術(shù)成功在寶馬5系的環(huán)視系統(tǒng)中成功量產(chǎn)；OPENAlianceSIG相繼發(fā)布了TC8（車載以太網(wǎng)ECU測試規(guī)范）以及TC10（車載以太網(wǎng)休眠喚醒規(guī)范），同時攜手IEEE將車載以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為通用標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織：SEISPROJECT、Ethernet/IP、BroadR-Reach技術(shù)、以太網(wǎng)音視頻橋接技術(shù)（AVB）、時間觸發(fā)以太網(wǎng)（TTE）、IEEEPoDL工作組、IEEERTPGE工作組、AVnu聯(lián)盟、OPEN聯(lián)盟等。以太網(wǎng)在車載網(wǎng)絡(luò)中的適用性（1）以太網(wǎng)的成本優(yōu)勢（2）以太網(wǎng)的帶寬優(yōu)勢以太網(wǎng)是一種簡單、成熟的開放標(biāo)準(zhǔn)，基于以太網(wǎng)的應(yīng)用都極大地降低了應(yīng)用成本。與MOST相比，以太網(wǎng)可以采用更為靈活的星形連接架構(gòu)，使得每一條鏈路都可以專享100Mb/s甚至更高的帶寬。（3）以太網(wǎng)的開放性和互聯(lián)擴(kuò)展優(yōu)勢由于以太網(wǎng)的靈活性及可擴(kuò)展的帶寬，遠(yuǎn)程信息處理和多媒體娛樂系統(tǒng)、基于IP的WEB應(yīng)用程序與車載網(wǎng)絡(luò)的接口過渡變得平滑，車輛與外部世界的交互將會更加頻繁，例如近幾年興起的基于Internet的汽車應(yīng)用和V2X等。車載以太網(wǎng)的演進(jìn)第一階段：子系統(tǒng)應(yīng)用階段第二階段：功能集合應(yīng)用階段第三階段：骨干網(wǎng)應(yīng)用階段車載以太網(wǎng)的演進(jìn)車載以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)原理以太網(wǎng)星形拓?fù)浞纸M交換以太網(wǎng)基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)車載以太網(wǎng)交換機(jī)通信機(jī)制CAN總線通信機(jī)制以太網(wǎng)交換機(jī)通信機(jī)制車載以太網(wǎng)接口電路（1）車載以太網(wǎng)收發(fā)器①針對非屏蔽雙絞線的物理鏈路，優(yōu)化了電容耦合電路設(shè)計；②優(yōu)化了PAM-3脈沖形狀，降低了高頻分量，降低了射頻輻射強(qiáng)度；③優(yōu)化了接收均衡器的設(shè)計，提高了傳輸距離；④可配置的發(fā)送脈沖幅度可有效降低芯片功耗；⑤外部使能管腳的設(shè)計可按照用戶使用需求有效降低功耗；⑥支持低功耗睡眠模式和本地喚醒機(jī)制；⑦支持網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程喚醒；⑧針對EMC需求，優(yōu)化了MII接口或RMII接口輸出驅(qū)動強(qiáng)度；⑨支持短路、短路電纜錯誤診斷功能；⑩HVQFN-36小封裝設(shè)計，有效節(jié)省了PCB（印制電路板）空間；RMII連接細(xì)節(jié)MII連接細(xì)節(jié)TJA1100外圍硬件設(shè)計MII或RMII接口MDI接口TJA1100外圍硬件設(shè)計MTD連接器和H-MTD連接器以太網(wǎng)連接線類型汽車以太網(wǎng)的物理連接車載以太網(wǎng)的連接器連接方式典型的傳統(tǒng)連接器連接方式汽車以太網(wǎng)的物理連接開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參考模型車載以太網(wǎng)協(xié)議架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化組織主要內(nèi)容IEEE組織物理層PHY——IEEE802.3bw：100BASE-T1IEEE802.3bp：100BASE-T1IEEE802.3bv：塑料光纖POFAVB相關(guān)——TimingandSynchronizationforTimesensitive(TSN)IEEE802.1Qat(SRP)IEEE802.1Qav（FQTSS）IEEE1722-2011（AVTP，AudioVideoTransportProtocol）其他——IEEE802.3bu：PoDLIEEE802.3br：InterspersingExpressTraffic（IET）車載以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀標(biāo)準(zhǔn)化組織主要內(nèi)容OPEN聯(lián)盟BroadR-ReachCMCTestSpecilicationBroadR-ReachDUTandTestStationRequirmentsBroadR-ReachInteroperabilityTestSuiteBroadR-ReachPHYControlTestSuiteBroadR-ReachSpecificationsforCommunicationChannelBroadR-ReachTransceiverEMCTestSpecificationBroadR-ReachPhysicalMediaAttachmentTestSuiteOPENAllianceAutomotiveEthernetECUTestSpecifcation正在制定——TC11:SwitchSpecificationTC12:TestSpecificationfor1000BASE-T1AUTOSAR聯(lián)盟utomotiveTCP/IP/UDPStack一致性測試規(guī)范

perabilityTestSuite中間件——SOME/IP等AVnu聯(lián)盟《車載以太網(wǎng)AVB功能和互通性規(guī)范V1.4》車載以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀車載以太網(wǎng)測試傳統(tǒng)以太網(wǎng)與車載以太網(wǎng)測試區(qū)別內(nèi)容傳統(tǒng)IT汽車行業(yè)測試內(nèi)容性能測試>一致性測試一致性測試>性能測試測試規(guī)范RFC2544/2889OPEN，AVnu測試規(guī)模家庭網(wǎng)絡(luò)-廣域網(wǎng)、拓?fù)洳还潭?，有富余的接口。車?nèi)有限的節(jié)點、拓?fù)涔潭ǎ艹杀居绊?，交換機(jī)無富余接口連接測試設(shè)備。應(yīng)用環(huán)境EMC要求低。車載復(fù)雜電磁環(huán)境，EMC要求高，對物理層要求嚴(yán)格。車載以太網(wǎng)測試內(nèi)容測試類別主要測試項物理層測試發(fā)送器測試，接收器測試，互操作性協(xié)議一致性測試TCP/IP測試，應(yīng)用層測試，AVB協(xié)議測試性能測試?RFC2544（吞吐量、丟包、延遲、背對背緩沖），RFC2889（交換機(jī)性能測試），AVB測試功能測試VLAN測試，Qos測試，MAC測試，其他測試網(wǎng)絡(luò)安全測試加密協(xié)議測試，防攻擊測試，防病毒測試基礎(chǔ)測試EMC測試，電氣安全測試，環(huán)境試驗車載以太網(wǎng)測試車載以太網(wǎng)應(yīng)用實例寶馬i3上的以太網(wǎng)絡(luò)大眾E3架構(gòu)中的以太網(wǎng)絡(luò)汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展演進(jìn)汽車電子器件占BOM成本比例提升汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展趨勢域控制架構(gòu)拓?fù)湫问接蚩刂萍軜?gòu)拓?fù)渫卣剐涂刂破骷軜?gòu)域控制架構(gòu)拓?fù)湫问街醒胗嬎慵軜?gòu)拓?fù)涮厮估璏odel3的電子電氣架構(gòu)中央計算架構(gòu)拓?fù)湫问接蚩刂萍軜?gòu)和中央計算架構(gòu)對比汽車電子電氣架構(gòu)的評價維度（1）控制器數(shù)量（2）通信通道數(shù)（3）通信復(fù)雜性（4）靜態(tài)電流（5）技術(shù)開發(fā)復(fù)雜性（6）可實現(xiàn)性汽車控制器的演進(jìn)域控制器DCU(DomainControlUnit)基于域控制器的架構(gòu)域控制器提高整車功能集成度基于多域控制器的架構(gòu)多域控制器計算平臺（1）自動駕駛計算平臺，根據(jù)L3-L4級自動駕駛的不同需求來確定HPC的數(shù)量；（2）車輛基礎(chǔ)計算平臺，原先車身控制、熱管理控制、通信控制等都是由各個分散的ECU來完成的，未來要通過基礎(chǔ)計算平臺來實現(xiàn)整車功能的總控制；（3）信息和通信計算平臺，主要是滿足人車交互方面的需求，該平臺承擔(dān)著非常重要的信息安全工作。OTA的演進(jìn)OTA系統(tǒng)架構(gòu)OTA升級流程OTA車輛條件和重刷策略車輛條件回滾重刷策略在車輛升級過程中，由于出現(xiàn)車輛電池電壓極低、CAN線不穩(wěn)定的意外情況，升級的控制器要支持回滾，使控制器軟件能夠回滾到上一版本或者初始版本，保證車輛正常運(yùn)行。對于帶有Linux、QNX和Andriod等智能操作系統(tǒng)的控制器，其系統(tǒng)設(shè)計為A/B系統(tǒng)，雙系統(tǒng)交替升級。當(dāng)A系統(tǒng)處于升級過程中時，B系統(tǒng)正常工作，如果A系統(tǒng)升級成功后，控制器重啟進(jìn)入A系統(tǒng)，則下次升級時A系統(tǒng)