CN106254518A - 一种车载以太网系统及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车载以太网系统及汽车，该车载以太网系统包括：设有以太网通信模块的整车控制器、网关、诊断接口以及第一车载设备；其中，整车控制器分别通过以太网控制自动化技术EtherCAT的总线架构，与网关以及第一车载设备连接；诊断接口通过EtherCAT的总线架构与网关连接；整车控制器定时向网关、诊断接口以及第一车载设备广播时钟消息。本发明解决了现有的车载以太网系统，使用交换机作为监测端口带来动态延时，且测量工具不能用于现有的汽车总线系统的问题。

Description

一种车载以太网系统及汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种车载以太网系统及汽车。
背景技术
汽车网络的开发和支持需要有效的测试和监测手段，使得整车网络达到透明，否则整个网络的应用不具备可实施性。传统车载以太网是在以太网系统的交换机上使用一个端口作为监测端口，所有交换机接收到的数据转发到这个监测端口上，这提供了接收的数据；但这些数据在时间上，没有一个共同的时间参考。除此之外，只有有效的数据才能转发到数据端口上，这使得错误分析变得困难。
此外，出于成本原因，产品化的交换机上没有预留额外的监测端口可用，在现有网络连接中只能插入一个额外的交换机，该交换机的插入会使数据在传输过程中添加一个动态延时。然而，满足以太网音视频桥接技术(AVB)协议的网络是带有时间同步的，该动态延时扰乱了AVB网络的时间同步。
关于测量工具，如果使用IT领域里常用的工具和交换机，那么对于在汽车领域里逐渐广泛应用的BroadR-Reach网络，需要执行一个影音以太网向标准以太网的(IEEE802.3)转化是不合适的。此外，从汽车网络发展的角度看，这些传统的以太网测量工具是孤立的测试解决方案，因为他们没有把汽车上正在使用并尤为重要的总线系统测试考虑到内。
发明内容
本发明提供了一种车载以太网系统及汽车，其目的是为了解决现有的车载以太网系统，使用交换机作为监测端口带来动态延时，且测量工具不能用于现有的汽车总线系统的问题。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种车载以太网系统，该车载以太网系统包括：设有以太网通信模块的整车控制器、网关、诊断接口以及第一车载设备；
其中，整车控制器分别通过以太网控制自动化技术EtherCAT的总线架构，与网关以及第一车载设备连接；诊断接口通过EtherCAT的总线架构与网关连接；
整车控制器定时向网关、诊断接口以及第一车载设备广播时钟消息。
优选地，以太网通信模块包括：第一通信模块以及第二通信模块；
第一通信模块用于传输以太网数据包；
第二通信模块用于监测并记录第一通信模块的数据传输，并为其他车载设备提供数据接口。
优选地，第一通信模块与第二通信模块均为芯片。
优选地，网关用于实现以太网协议与控制器局域网CAN网络协议之间的协议转换；
网关与至少一个设有CAN网络通信模块的第二车载设备连接。
优选地，诊断接口与上位机之间进行通信。
优选地，整车控制器与网关以及第一车载设备之间、诊断接口与网关之间通过单对非屏蔽双绞线连接。
优选地，单对非屏蔽双绞线用于实现数据传输，以及与汽车供电系统连接为车载以太网系统供电。
优选地，第一车载设备包括：娱乐系统控制器、驾驶辅助系统控制器和/或无人驾驶系统控制器。
优选地，第二车载设备包括：速度控制器、车身控制器和/或仪表控制器。
为了实现上述目的，本发明的实施例还提供了一种汽车，包括上车载以太网系统，还包括有控制器局域网CAN网络系统，CAN网络系统通过车载以太网系统的网关与车载以太网系统连接。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
本发明提供的车载以太网系统及汽车，通过整车控制器接口实现以太网通讯，在数据传输的过程中，整车控制器与网关、诊断接口以及第一车载设备通过广播建立起分布式时钟，可大幅度降低抖动，实现时钟同步，不存在动态延时；通过第二通信模块监测以太网数据传输，可避免由于时间延时的增加及对故障报文的过滤而产生的对系统的影响；通过网关实现以太网协议与CAN网络协议之间的协议转换，使得测量工具可以用于现有的汽车总线系统；采用单对非屏蔽双绞线供电，将供电与数据传输整合到同一条线缆上，减少线缆数量，直接降低成本，且有助于提高燃油效率；减少电子控制单元(ECU)的负载，降低成本；本发明解决了现有的车载以太网系统，使用交换机作为监测端口带来动态延时，且测量工具不能用于现有的汽车总线系统的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1表示本发明的实施例提供的车载以太网系统的网络拓扑示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明的实施例提供了一种车载以太网系统，包括：设有以太网通信模块的整车控制器、网关、诊断接口以及第一车载设备；
其中，整车控制器分别通过以太网控制自动化技术EtherCAT的总线架构(图1中标示EtherCAT网络)，与网关以及第一车载设备连接；其中，优选地，第一车载设备包括：娱乐系统控制器、驾驶辅助系统控制器和/或无人驾驶系统控制器等需要进行音、视频转换的控制器。诊断接口通过EtherCAT的总线架构与网关连接。
其中，整车控制器作为车载以太网系统的主设备，而其他设备作为从设备；由于不使用交换机，而通过整车控制器接口实现以太网通讯，在数据传输的过程中，不存在动态延时；可方便实现EtherCAT在汽车娱乐系统、驾驶辅助系统和嵌入式系统加载启动(BootLoader)方面的应用；且EtherCAT能够与纳秒精度保持同步，快速的反应时间会减少过程步骤之间转换的等待时间，减少电子控制单元(ECU)的负载，降低成本。
整车控制器定时向网关、诊断接口以及第一车载设备广播时钟消息。
其中，整车控制器与网关、诊断接口以及第一车载设备通过广播建立起分布式时钟，可大幅度降低抖动，实现时钟同步。
优选地，诊断接口与上位机之间进行通信，其中，诊断接口作为上位机接入的接口，在汽车进行测试时，可为上位机提供数据支持。诊断接口与上位机进行通信后，通过网关连接到目标诊断设备。
优选地，以太网通信模块包括：第一通信模块以及第二通信模块；
第一通信模块用于传输以太网数据包；
第二通信模块用于监测并记录第一通信模块的数据传输，并为其他车载设备提供数据接口。
其中，第一通信模块用于传输以太网数据包，而第二通信模块用于检测并记录第一通信模块的数据传输行为，以及为其他车载设备提供数据接口；一方面第二通信模块不会对第一通信模块传输的数据进行过滤，保证数据的全面性；另一方面，对于以太网的监测，不使用额外的交换机作为接口监测网络，避免由于时间延时的增加及对故障报文的过滤而产生的对系统的影响。
优选地，第一通信模块与第二通信模块均为芯片。
其中，芯片级的通信模块不增加协议栈的复杂程度，有利于提升带宽利用率；无需增加额外的设备和线束，减少故障率和维护成本。
优选地，网关用于实现以太网协议与控制器局域网CAN网络协议之间的协议转换；
网关与至少一个设有CAN网络通信模块的第二车载设备连接。
其中，网关可实现以太网协议与CAN网络协议之间的协议转换，使得测量工具可以用于现有的汽车总线系统。
优选地，第二车载设备包括：速度控制器、车身控制器和/或仪表控制器；上述车载设备通过网关与车载以太网系统通信。
优选地，整车控制器与网关以及第一车载设备之间、诊断接口与网关之间通过单对非屏蔽双绞线连接；其中，使用单对非屏蔽双绞线,能够减少线束的连接复杂度并减轻重量，提高整车燃油率。
优选地，单对非屏蔽双绞线用于实现数据传输，以及与汽车供电系统连接为车载以太网系统供电。
其中，采用单对非屏蔽双绞线供电，将供电与数据传输整合到同一条线缆上，减少线缆数量，直接降低成本，且有助于提高燃油效率。以车载摄像头为例，摄像头在汽车中的使用近年来显著增加。车载摄像系统中，需要较为粗重的线缆传输信号，而且必须安装在屏蔽罩内才能保护其间传输的信号免予电磁干扰，采用单对非屏蔽双绞线则可解决该问题。
为了实现上述目的，本发明的实施例还提供了一种汽车，包括上车载以太网系统，还包括有控制器局域网CAN网络系统，CAN网络系统通过车载以太网系统的网关与车载以太网系统连接。
本发明的上述实施例中，通过整车控制器接口实现以太网通讯，在数据传输的过程中，整车控制器与网关、诊断接口以及第一车载设备通过广播建立起分布式时钟，可大幅度降低抖动，实现时钟同步，不存在动态延时；通过第二通信模块监测以太网数据传输，可避免由于时间延时的增加及对故障报文的过滤而产生的对系统的影响；通过网关实现以太网协议与CAN网络协议之间的协议转换，使得测量工具可以用于现有的汽车总线系统；采用单对非屏蔽双绞线供电，将供电与数据传输整合到同一条线缆上，减少线缆数量，直接降低成本，且有助于提高燃油效率；减少电子控制单元(ECU)的负载，降低成本；本发明解决了现有的车载以太网系统，使用交换机作为监测端口带来动态延时，且测量工具不能用于现有的汽车总线系统的问题。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车载以太网系统，其特征在于，包括：设有以太网通信模块的整车控制器、网关、诊断接口以及第一车载设备；
其中，所述整车控制器分别通过以太网控制自动化技术EtherCAT的总线架构，与所述网关以及所述第一车载设备连接；所述诊断接口通过EtherCAT的总线架构与所述网关连接；
所述整车控制器定时向所述网关、所述诊断接口以及所述第一车载设备广播时钟消息。
2.根据权利要求1所述的车载以太网系统，其特征在于，所述以太网通信模块包括：第一通信模块以及第二通信模块；
所述第一通信模块用于传输以太网数据包；
所述第二通信模块用于监测并记录所述第一通信模块的数据传输，并为其他车载设备提供数据接口。
3.根据权利要求2所述的车载以太网系统，其特征在于，所述第一通信模块与所述第二通信模块均为芯片。
4.根据权利要求1所述的车载以太网系统，其特征在于，所述网关用于实现以太网协议与控制器局域网CAN网络协议之间的协议转换；
所述网关与至少一个设有CAN网络通信模块的第二车载设备连接。
5.根据权利要求1所述的车载以太网系统，其特征在于，所述诊断接口与上位机之间进行通信。
6.根据权利要求1所述的车载以太网系统，其特征在于，所述整车控制器与所述网关以及所述第一车载设备之间、所述诊断接口与所述网关之间通过单对非屏蔽双绞线连接。
7.根据权利要求6所述的车载以太网系统，其特征在于，所述单对非屏蔽双绞线用于实现数据传输，以及与汽车供电系统连接为所述车载以太网系统供电。
8.根据权利要求1所述的车载以太网系统，其特征在于，所述第一车载设备包括：娱乐系统控制器、驾驶辅助系统控制器和/或无人驾驶系统控制器。
9.根据权利要求4所述的车载以太网系统，其特征在于，所述第二车载设备包括：速度控制器、车身控制器和/或仪表控制器。
10.一种汽车，其特征在于，包括：如权利要求1～9中任一项所述的车载以太网系统，还包括有控制器局域网CAN网络系统，所述CAN网络系统通过所述车载以太网系统的网关与所述车载以太网系统连接。
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