CN103685560B - 一种汽车电子系统网络架构 - Google Patents
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Abstract
一种汽车电子系统网络架构，它包括多个内置以太网和CAN网络信息交换网关、域控制器交互处理器和子网监控处理器的功能域控制器，多个功能域控制器的以太网接口通过单一非屏蔽双绞线连接，每个功能域控制器的CAN总线接口通过CAN总线与多个汽车电子设备的本地控制器相连。本发明实现了更大数据量的信息共享，能够满足汽车电子设备飞速发展的要求。此外，本发明克服了传统车载总线系统采用独立网关结构的缺陷，各功能系统在车辆主干通讯网络中断后仍然能够安全运行，从而有效避免了车辆瘫痪的风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于解决汽车控制和通讯的车载总线系统，属于汽车技术领域。
背景技术
目前，车载总线系统使用的都是CAN、LIN混合网络，或是FlexRey、CAN、LIN、MOST混合网络，这种网络的通讯能力相对较低且部分网络的可靠性较差，难以满足汽车电子设备飞速发展的要求。如CAN总线的网络速率一般最高在500kbit/s,LIN总线的网络速率仅为19.2kbit/s， MOST总线仅应用于车载娱乐系统等没有安全要求的领域，FlexRey总线的成本较高但传输速率仅为10Mbit/s。另外，现有的复杂车载网络系统普遍采用独立网关结构，一旦网关失效就会使整车网络通信中断，进而导致车辆瘫痪，而且这种风险会随着车辆配置水平的提高而增加。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种控制和通讯能力能够满足大量信息共享要求的汽车电子系统网络架构。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种汽车电子系统网络架构，构成中包括多个功能域控制器，所述功能域控制器内置以太网和CAN网络信息交换网关、域控制器交互处理器和子网监控处理器；多个功能域控制器的以太网接口通过单一非屏蔽双绞线连接，每个功能域控制器的CAN总线接口通过CAN总线与多个汽车电子设备的本地控制器相连。
上述汽车电子系统网络架构，所述功能域控制器设置五个，分别为传动功能域控制器、底盘稳定域控制器、驾驶辅助域控制器、人机接口域控制器、车身功能域控制器。
上述汽车电子系统网络架构，每个功能域控制器的CAN总线接口所相连的汽车电子设备的数量小于十个。
上述汽车电子系统网络架构，与传动功能域控制器的CAN总线接口相连的汽车电子设备包括启动认证传感器、发动机控制器、排放温度传感器、变速器控制器和换挡控制器。
上述汽车电子系统网络架构，与多个功能域控制器的以太网接口相连的单一非屏蔽双绞线的两个物理距离最远点均设置有终端电阻。
上述汽车电子系统网络架构，每个功能域控制器所对应的CAN网段的终端电阻集成在该网段CAN网络传输线上物理距离最远的两个控制器内。
本发明由多个功能域控制器组成的以太网为主干网络，由本地功能控制器和CAN总线组成功能域子网，大大提高了信息传输速率，实现了更大数据量的信息共享，能够满足汽车电子设备飞速发展的要求。此外，本发明克服了传统车载总线系统采用独立网关结构的缺陷，各功能系统在车辆主干通讯网络中断后仍然能够安全运行，从而有效避免了车辆瘫痪的风险。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是整车主干网络（以太网）拓扑结构；
图2是传动系统功能域分支网络；
图3是本发明的结构总体示意图；
图4是功能域控制器具体结构示意图；。
图中各标号清单为：CD、传动功能域控制器；DP、底盘稳定域控制器；JS、驾驶辅助域控制器；RJ、人机接口域控制器；CS、车身功能域控制器；R1、第一终端电阻；R2、第二终端电阻；QDRZ、启动认证传感器；FDJ、发动机控制器；PFWD、排放温度传感器；BSQ、变速器控制器；HD、换挡控制器。
具体实施方式
参看图1～图4，本发明包括五个功能域控制器：传动功能域控制器CD、底盘稳定域控制器DP、驾驶辅助域控制器JS、人机接口域控制器RJ、车身功能域控制器CS，它们通过单一非屏蔽双绞线连接在一起构成以太网，单一非屏蔽双绞线的两端分别设置有第一终端电阻R1和第二终端电阻R2。每个功能域控制器通过CAN总线与多个汽车电子设备的本地控制器相连。
本方案应用单一非屏蔽双绞线以太网技术提升网络通讯速率，建立以五个功能域控制器为核心的线性总线型网络结构，扩展二级CAN总线子网，实现局部网络通信功能，规避独立网关造成的整车通讯中断风险。
主干网络采用单一非屏蔽双绞线媒介，网络的两个物理距离最远点分别设置一个终端电阻。终端电阻单独设置，不集成到功能域控制器中。
网络架构的分支网络由CAN网络构成。各CAN网段控制单元的数量最多控制在10个以内。各CAN网段的终端电阻集成在该网段CAN网络传输线上物理距离最远的两个控制器内。各本地功能控制器分别通过所在分支CAN网络与功能域控制器相连，并通过功能域控制器与其它功能域进行信息交换。
分支网络系统中各控制器、传感器、执行器构成本系统的封闭控制环境，在域控制器与外部交互信息丢失的情况下，本系统进入安全运行模式，保证车辆能够较为安全地运行，不会进入瘫痪状态。
功能域控制器的主要作用为对本功能领域逻辑进行运算，实现该功能领域与其它功能领域的信息交互，同时功能域控制器还要作为以太网和CAN网络信息交换的网关。作为以太网与CAN网络的网关，功能域控制器可以将以太网数据转发到CAN网络上，实现本功能域的CAN网段本地功能控制器与其它CAN网段功能控制器的数据交换。功能域控制器的结构如图2所示.
五大功能域控制器的运算和控制范围各有不同，分别是：
1.传动功能域控制器：负责管理发动机系统、变速器系统、启动系统等功能逻辑运算与控制。
2.底盘稳定域控制器：负责制动系统、转向系统、车辆稳定系统、轮胎系统、车辆主动安全系统等功能逻辑运算与控制。
3.驾驶辅助域控制器：负责自动巡航、自动制动、驻车辅助、盲区监测等功能逻辑的运算与控制。
4.人机接口域控制器：负责仪表系统、信息娱乐系统、Telematics系统等功能逻辑的运算与控制。
5.车身功能域控制器：负责车辆电源管理、车身电器功能、空调系统、被动安全系统、车辆防盗系统等功能逻辑的运算与控制。
本地功能控制器的作用为实现具体子系统的功能逻辑。一般要求本地功能控制器自身必须拥有传感器（获取功能实现必须的环境数据）、执行器（实现功能动作的电器设备）、本地运算器（进行本地功能逻辑运算的设备）。
本发明使用以太网和CAN网络组成的两级车载网络系统，该车载网络系统能够为智能汽车的发展提供一个可靠的网络平台，实现车辆系统大数据量信息共享。本设计方案使得整个车载网络系统在功能的逻辑运算和电器控制方面首次实现了架构层面的功能安全的冗余设计，保证了单一原因引起的局部功能失效不影响整体功能的正常运行。
Claims (4)
1.一种汽车电子系统网络架构，其特征是，包括多个功能域控制器，所述功能域控制器内置以太网和CAN网络信息交换网关、域控制器交互处理器和子网监控处理器；多个功能域控制器的以太网接口通过单一非屏蔽双绞线连接，每个功能域控制器的CAN总线接口通过CAN总线与多个汽车电子设备的本地控制器相连；
所述功能域控制器设置五个，分别为传动功能域控制器(CD)、底盘稳定域控制器(DP)、驾驶辅助域控制器(JS)、人机接口域控制器(RJ)、车身功能域控制器(CS)；
与传动功能域控制器(CD)的CAN总线接口相连的汽车电子设备包括启动认证传感器(QDRZ)、发动机控制器(FDJ)、排放温度传感器(PFWD)、变速器控制器(BSQ)和换挡控制器(HD)；
分支网络系统中各控制器、传感器、执行器构成本系统的封闭控制环境，在域控制器与外部交互信息丢失的情况下，本系统进入安全运行模式。
2.根据权利要求1所述的一种汽车电子系统网络架构，其特征是，每个功能域控制器的CAN总线接口所相连的汽车电子设备的数量小于十个。
3.根据权利要求2所述的一种汽车电子系统网络架构，其特征是，与多个功能域控制器的以太网接口相连的单一非屏蔽双绞线的两个物理距离最远点均设置有终端电阻。
4.根据权利要求3所述的一种汽车电子系统网络架构，其特征是，每个功能域控制器所对应的CAN网段的终端电阻集成在该网段CAN网络传输线上物理距离最远的两个控制器内。
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