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车载以太网!未来已来!

    东信创智研发的车载以太网(Automotive Ethernet)Demo Vehicle和自动化测试机柜在上汽商用车技术中心阶段性交付。Demo Vehicle搭载了符合IEEE 100BASE-T1标准的1个中央网关(Central Gateway)、4路摄像头、1套CANoe仿真的仪表和娱乐主机。自动化测试机柜集搭载了东信创智研发的测试管理软件和测试程序,集成Vector(维克多)和Spirent(思博伦)测试设备,实现OSI Layer 1-7的车载以太网测试。

    Demo Vehicle简介1

车载以太网!未来已来!

    Demo Vehicle中央网关共有5路100BASE-T1通道,其中4路连接前后左右4个摄像头;第5路100BASE-T1连接至VN5610A,用CANoe仿真仪表和娱乐主机两个虚拟节点;1路100BASE-TX用于诊断。除了以太网通道外,还有1路HS-CAN和3路CAN FD用于收发CAN FD/CAN报文。Demo Vehicle拓扑如下图所示。

车载以太网!未来已来!

    Demo Vehicle实现的功能有:

    基于AVB协议的视频传输

    本功能视频数据流向如下图所示,摄像头(AVB Talker)发送视频数据,经由中央网关(AVB Bridge)转发,最后在仿真仪表(AVB Listener)展现。

车载以太网!未来已来!

    基于SOME/IP和SOME/IP-SD协议的通信控制

    通信控制的仿真首先要有数据库的支撑,我们通过PREEvision创建SOME/IP的以太网数据库,加载到最新版本的CANoe V11.0中实现娱乐主机和仪表之间的方法调用(Request/Response)。最终展现的效果是,我们通过娱乐主机的触屏功能,点击前后左右不同的位置可以在仪表上显示4个不同位置的摄像头数据、全景拼接的摄像头数据或者前后摄像头的行车数据。

    后续我们还将更仿真多的方法Method、事件Event、域Field完善仪表的功能,并且发布更快捷的以太网数据库转换或建模方法。

    通信控制的实现如下图。

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    基于DoIP协议的以太网诊断和刷写

    通过中央网关的100BASE-TX接口不仅可以实现车载以太网诊断和刷写,同时还可实现端口镜像功能。以太网不像我们熟悉的CAN总线,只要将测试设备接入总线的任意位置就可以监控总线所有数据,但是通过端口镜像功能,我们将Eth1~Eth5端口的部分数据镜像至Eth6(100BASE-TX),这样在路试或者需要测试分析时配置一下Switch,就可以在Eth6端口监测到其它端口的数据了。

    端口镜像功能如下图。

车载以太网!未来已来!

    中央网关简介

    通道数量:

    Ethernet Channels

    5 x 100BASE-T1(Broadcom BCM89531,可扩展8路以上)

    1 x 100BASE-TX

    CAN Channels

    1 x High-Speed CAN

    3 x CAN FD & Partial NM

    LIN Channel

    1 x LIN

    实现功能:

    SOME/IP、SOME/IP-SD

    DoIP

    l  1 to N Flash

    l  FOTA (Flash Over The Air)

    AVB  (Hardware Support)

    l  gPTP(Time Synchronization)

    l  FQTSS (Traffic Shaper)

    l  SRP (Stream Reservation)

    Data Forwarding

    l  Eth-Eth

    l  Eth-CAN/CAN FD

    l  CAN/CAN FD-CAN

    Security(In Development)

    自动化测试机柜简介2

车载以太网!未来已来!

    该机柜集成的Auto C1是Spirent用于汽车以太网测试的桌面式便携设备,其具有尺寸小,噪音低,功能齐全等优点。

    Auto C1配合TTworkbench软件平台及相应测试套可实现

    TCP/IP协议一致性测试

    (基于OPEN TC8和AUTOSAR)

    AVB/TSN协议一致性测试

    (基于AVnu相关测试规范)

    其测试界面如下图所示:

车载以太网!未来已来!

    Spirent 测试硬件配合Testcenter软件平台及相应测试套可实现

    AVB/TSN功能和性能测试

    (基于IEEE相关规范)

    交换机功能和性能测试

    (基于IETF RFC2544、RFC2889等)

    除了底层协议测试外,应用层测试也同样重要,我们在CANoe中用CAPL程序自主开发了UDPNM测试脚本,完成了对代码的完整调试测试。并将其集成在我们自主研发的新一代网络测试平台中,用于实现对测试用例的管理及测试报告的自动生成。

车载以太网!未来已来!

    在测试报告生成方面,我们在测试脚本中完成了对报告模板的配置,支持模版灵活变化。在CANoe中采用我们的编程框架执行出的html/xml报告都可以在网络测试平台中直接转换成Excel,无论是通信、诊断还是功能。

车载以太网!未来已来!

    网络测试平台采用BS(浏览器-服务器)架构开发,配置服务器后可同时控制多台机柜同时测试,在联网情况下(因特网或公司内网)可以支持远程测试。

车载以太网!未来已来!

    作者寄语:

    2014年底刚接触以太网的时候,觉得Ethernet神秘而遥远,未来大概在2020/2021年前后。不过现在我觉得汽车以太网之未来就在当下。在于当下的主机厂,在于当下的供应商,更在于中国自主研发之主机厂能否给本土供应商足够的支撑和培养,使他们有能力掌握这份开放而复杂的网络。以太网的硬件并不难,大多数供应商需要搞定的也就是个PHY,更难的应该是远远比CAN总线复杂的7层模型的以太网AUTOSAR协议栈。

    以太网本来就该OPEN,东信创智愿意同本土志同道合的供应商们一同成长,共同迎接车载以太网未来到来。

    特别鸣谢

    上汽集团商用车技术中心

    维克多汽车技术(上海)有限公司

    思博伦通信科技(北京)有限公司

    吉孚动力技术(中国)有限公司

    瑞昱半导体股份有限公司

    北京茵沃汽车科技有限公司

    感谢项目组成员以及支持我们的朋友!

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