CN111404697B - 一种车载以太网仿真板卡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载以太网仿真板卡，包括：电源模块、PCIE扩展模块、以太网交换机、至少一个以太网控制器、至少两个车载以太网仿真监控通道模块、工业以太网扩展通道模块和FPGA，其中，每个车载以太网仿真监控通道模块用于与一个车载以太网设备连接。由于本发明设置了至少两个车载以太网仿真监控通道模块，而每个车载以太网仿真监控通道模块能够与一个车载以太网设备连接，因此，本发明可以实现对多个车载以太网设备的仿真，这样，当需要对多个车载以太网设备进行仿真时，通过设置多个车载以太网仿真监控通道模块，即可实现每次同时对多个车载以太网设备进行仿真，从而大大提高了仿真效率。

Description

一种车载以太网仿真板卡

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，更具体的说，涉及一种车载以太网仿真板卡。

背景技术

车载以太网仿真板卡可以实现对ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)、车载摄像头、车机及车载激光雷达等任意一个车载以太网设备的仿真。参见图1，现有的车载以太网仿真板卡的结构示意图，该车载以太网仿真板卡包括：一个工业网口、一个车载网口、一个工业以太网PHY(Physical，端口物理层)芯片和一个车载以太网PHY芯片，车载网口依次通过车载以太网PHY芯片、工业以太网PHY芯片和工业网口连接。车载以太网仿真板卡在实现仿真功能时，车载以太网仿真板卡通过双绞线与普通网卡相连，普通网卡与仿真机主机仿真模型相连，通过将工业网口转接为车载网口，实现对车载以太网设备的仿真。

但是，传统的车载以太网仿真板卡仅支持单个车载以太网设备的仿真，不支持两个及以上车载以太网设备的仿真，当需要对多个车载以太网设备进行仿真时，只能逐一的对每个车载以太网设备进行仿真，从而仿真效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种车载以太网仿真板卡，以实现每次能够对多个车载以太网设备同时进行仿真，从而提高仿真效率。

一种车载以太网仿真板卡，包括：

电源模块，所述电源模块具有与仿真机主机连接的电源端口；所述电源模块用于为所述车载以太网仿真板卡供电；

PCIE扩展模块，所述PCIE扩展模块通过紧凑型高速串行计算机扩展总线CPCIE端口与所述仿真机主机连接；

以太网交换机；

至少一个以太网控制器，所述以太网控制器分别与所述PCIE扩展模块和所述以太网交换机连接，用于通过所述PCIE扩展模块与仿真机主机连接，并能够与所述以太网交换机进行通信；

至少两个与所述以太网交换机连接的车载以太网仿真监控通道模块，每个所述车载以太网仿真监控通道模块用于与一个车载以太网设备连接；

与所述以太网交换机连接的工业以太网扩展通道模块，所述工业以太网扩展通道模块用于所述车载以太网仿真板卡的以太网通道的扩展和调试；

现场可编程逻辑门阵列FPGA，所述FPGA分别与所述电源模块、所述PCIE扩展模块、所述以太网交换机、所述以太网控制器、所述车载以太网仿真监控通道模块和所述工业以太网扩展通道模块连接；

所述FPGA根据所述仿真机主机通过所述PCIE扩展模块下发的控制指令，配置所述以太网交换机的以太网通路参数，从而选通所述车载以太网仿真监控通道模块和所述以太网控制器之间的以太网通路，使所述仿真机主机通过所述以太网通路对所述车载以太网仿真监控通道模块连接的车载以太网设备进行仿真。

可选的，每个所述车载以太网仿真监控通道模块包括：一个车载网口、一个车载以太网PHY芯片和一个第一工业以太网PHY芯片，所述车载网口通过依次连接的所述车载以太网PHY芯片和所述第一工业以太网PHY芯片与所述以太网交换机连接，所述车载网口用于连接车载以太网设备。

可选的，所述工业以太网扩展通道模块包括：一个工业网口和一个第二工业以太网PHY芯片，所述工业网口通过所述第二工业以太网PHY芯片与所述以太网交换机连接；所述工业网口用于调试车载以太网仿真板卡以及实现两个车载以太网仿真板卡间的级联。

可选的，所述第一工业以太网PHY芯片和所述第二工业以太网PHY芯片均为支持千兆的工业以太网PHY芯片。

可选的，所述PCIE扩展模块包括：PCIE扩展芯片和第一EEPROM芯片；

所述PCIE扩展芯片通过PCIE链路分别与CPCIE插头、所述以太网控制器和所述FPGA连接；其中，

所述PCIE扩展芯片的系统管理总线SMBUS接口分别与所述CPCIE插头和所述FPGA相连，所述FPGA通过所述SMBUS接口监控所述PCIE扩展芯片的工作状态；

所述第一EEPROM芯片通过串行外设接口SPI分别与所述PCIE扩展芯片和所述FPGA连接，所述PCIE扩展芯片的工作模式由所述第一EEPROM芯片通过所述SPI配置，或由所述FPGA通过所述SPI配置。

可选的，所述以太网控制器包括：以太网控制器芯片，所述以太网控制器芯片分别连接第一JTAG和第一Flash；

所述第一Flash用于存储所述以太网控制器的配置数据，所述第一JTAG用于供用户更改所述配置数据；

所述以太网控制器芯片与所述FPGA连接，由所述FPGA对所述以太网控制器芯片的工作状态进行监控；

所述以太网控制器芯片通过PCIE总线与所述PCIE扩展模块连接，并通过以太网物理层接口MDI与所述以太网交换机相连，以将所述仿真机主机经所述PCIE扩展模块发送的PCIE报文转换成以太网报文并发送至所述以太网交换机，或将所述以太网交换机发送的以太网报文转换成PCIE报文并发送至所述仿真机主机。

可选的，所述以太网交换机包括：以太网交换机芯片，以及与所述以太网交换机芯片连接的第二JTAG、第二Flash和第二EERPOM芯片；

所述以太网交换机芯片与每个所述以太网控制器通过一个MDI接口连接，所述以太网交换机芯片与每个所述车载以太网仿真监控通道模块通过一个MDI接口连接，所述以太网交换机芯片与所述工业以太网扩展通道模块通过串行千兆以太网物理层无关接口SGMII连接；

所述第二JTAG用于对所述以太网交换机芯片进行在线调试，或向所述第二Flash写入所述以太网交换机芯片的配置数据；所述配置数据存储于所述第二EERPOM芯片；

所述以太网交换机芯片与所述FPGA连接。

可选的，当所述车载以太网仿真板卡工作在监控模式时，包括：

所述FPGA根据仿真机主机经所述PCIE扩展模块发送的监控指令向所述以太网交换机发送与所述监控指令对应的配置指令；

所述以太网交换机根据所述配置指令选取两个车载以太网仿真监控通道模块之间的通信链路导通，其中，每个被选取车载以太网仿真监控通道模块分别与一个车载以太网设备连接；

将两个所述被选取车载以太网仿真监控通道模块之间的通信报文镜像到所述以太网控制器，实现两个车载以太网设备之间的直接通信；

所述以太网控制器将所述通信报文经所述PCIE扩展模块发送给所述仿真机主机，由所述仿真机主机监控所述两个车载以太网设备之间的通信过程。

可选的，两个所述被选取车载以太网仿真监控通道模块之间通过虚拟局域网VLANID实现通信链路选通。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种车载以太网仿真板卡，包括：电源模块、PCIE扩展模块、以太网交换机、至少一个以太网控制器、至少两个车载以太网仿真监控通道模块、工业以太网扩展通道模块和FPGA，其中，每个车载以太网仿真监控通道模块用于与一个车载以太网设备连接，FPGA根据仿真机主机通过PCIE扩展模块下发的仿真指令，配置以太网交换机的以太网通路参数，并由以太网交换机基于以太网通信参数选取车载以太网仿真监控通道模块和以太网控制器之间的以太网通路，使仿真机主机通过以太网通路对车载以太网仿真监控通道模块连接的车载以太网设备进行仿真。由于本发明设置了至少两个车载以太网仿真监控通道模块，而每个车载以太网仿真监控通道模块能够与一个车载以太网设备连接，因此，本发明可以实现对多个车载以太网设备的仿真，这样，当需要对多个车载以太网设备进行仿真时，通过设置多个车载以太网仿真监控通道模块，即可实现每次同时对多个车载以太网设备进行仿真，从而大大提高了仿真效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为现有车载以太网仿真板卡的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种车载以太网仿真板卡的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的另一种车载以太网仿真板卡的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的一种PCIE扩展模块的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的一种以太网控制器的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的一种以太网交换机的结构示意图；

图7为本发明实施例公开的一种车载以太网仿真监控通道模块的结构示意图；

图8为本发明实施例公开的一种工业以太网扩展通道模块的结构示意图。

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，所描述的实施例仅仅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做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2，本发明一实施例公开的一种车载以太网仿真板卡的结构示意图，该板卡包括：

电源模块11，电源模块11具有与仿真机主机连接的电源端口，在实际应用中，可以在电源端口处设置一个电源插头111，该电源插头111可以插入仿真机主机的电源插槽中，以为车载以太网仿真板卡供电，具体为板卡中的各个模块提供所需的电源。

PCIE(Peripheral Component Interconnect Express，高速串行计算机扩展总线)扩展模块12，PCIE扩展模块12通过一个CPCIE(Compact Peripheral ComponentInterconnect Express，紧凑型高速串行计算机扩展总线)插头121连接仿真机主机，其中，该CPCIE插头121可以插入仿真机主机的CPCIE插槽中。为节省仿真机主机的PCIE插槽资源，可以将PCIE扩展模块12的1路PCIE总线转换为多路，比如5路PCIE总线，其中，PCIE总线的实际扩展路数可根据实际应用场景而定。

以太网交换机13。

至少一个以太网控制器14，以太网控制器14分别与PCIE扩展模块12和以太网交换机13连接，以太网控制器14通过PCIE扩展模块12与仿真机主机连接，并能够与以太网交换机13进行通信。其中，以太网控制器14具体与以太网交换机13的MDI(Medium DependentInterface，以太网物理接口)接口连接。

至少两个与以太网交换机13连接的车载以太网仿真监控通道模块15，每个车载以太网仿真监控通道模块15用于与一个车载以太网设备连接。具体的，每个车载以太网仿真监控通道模块15包括：一个车载网口151、一个车载以太网PHY芯片152和一个工业以太网PHY芯片，将该工业以太网PHY芯片记为：第一工业以太网PHY芯片153，车载网口151通过依次连接的车载以太网PHY芯片152和第一工业以太网PHY芯片153与以太网交换机13连接，车载网口151用于连接车载以太网设备。

可选的，第一工业以太网PHY芯片153优选支持千兆以太网的工业以太网PHY芯片，以使得车载以太网仿真板卡可以支持千兆车载以太网的仿真。

与以太网交换机连接的工业以太网扩展通道模块16，该工业以太网扩展通道模块16包括：一个工业网口161和一个工业以太网PHY芯片，将该工业以太网PHY芯片记为：第二工业以太网PHY芯片162，工业网口161通过第二工业以太网PHY芯片162与以太网交换机13连接。工业网口161用于调试车载以太网仿真板卡以及实现两个车载以太网仿真板卡间的级联。

以及FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)17，FPGA17分别与电源模块11、PCIE扩展模块12、以太网交换机13、以太网控制器14、车载以太网仿真监控通道模块15和工业以太网扩展通道模块16连接，FPGA17用于根据仿真机主机通过PCIE扩展模块下发的仿真指令，配置以太网交换机13的以太网通路参数，并由太网交换机13基于该以太网通信参数选通对应的车载以太网仿真监控通道模块15和以太网控制器14之间的以太网通路，使仿真机主机通过该以太网通路对车载以太网仿真监控通道模块15连接的车载以太网设备进行仿真。

需要说明的是，在实际应用中，FPGA17还用于通过高低逻辑电平控制电源模块11按照预设时序为PCIE扩展模块12、以太网交换机13、以太网控制器14、车载以太网仿真监控通道模块15和工业以太网扩展通道模块16进行供电，通过PCIE扩展模块12与仿真机主机进行通信，控制以太网交换机13和以太网控制器14的工作模式切换。

在实际应用中，FPGA17分别与车载以太网仿真监控通道模块15中的第一工业以太网PHY芯片153和车载以太网PHY芯片152，以及工业以太网扩展通道模块中的第二工业以太网PHY芯片162连接，FPGA17还用于控制第一工业以太网PHY芯片153、车载以太网PHY芯片152和第二工业以太网PHY芯片162的工作模式切换。

具体的，FPGA17接在PCIE扩展模块12的一路PCIE总线上，用于通过PCIE扩展模块12与仿真机主机进行通信。FPGA17通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)控制以太网交换机13和以太网控制器14的工作模式切换。FPGA17通过SMI(SerialManagement Interface，串行管理接口)控制第一工业以太网PHY芯片153、车载以太网PHY芯片152和第二工业以太网PHY芯片162的工作模式切换。

可选的，在实际应用中，以太网控制器14的数量优选与车载以太网仿真监控通道模块15的数量相同。比如，图3所示的车载以太网仿真板卡的结构示意图，以太网控制器14和车载以太网仿真监控通道模块15的数量均为4个，每个以太网控制器14与PCIE扩展模块12的一路PCIE总线连接。

需要特别说明的是，本发明所要保护的车载以太网仿真板卡可应用于不同的场景，比如，车载以太网仿真场景和车载以太网数据监控场景，在实际应用中，可以根据用户需求为用户提供车载以太网主从设备的仿真和数据监控功能。

下面对车载以太网仿真板卡工作在仿真模式时的工作原理进行阐述，具体如下：

本发明通过FPGA17配置以太网交换机13的以太网通路参数，来选取车载以太网仿真监控通道模块15和以太网控制器14之间的以太网通路，通过该以太网通路实现将仿真机主机中的模型数据通过CPCIE插头121、PCIE扩展模块12、以太网控制器14、以太网交换机13、第一工业以太网PHY芯片153、车载以太网PHY芯片152和车载网口151，与接在车载网口151上的其他车载以太网设备进行通信，该功能可用于车载以太网设备的仿真。

车载以太网设备的仿真功能支持Master(主盘)模式与Slave(从盘)模式的在线切换；车载以太网仿真板卡既能仿真一个Master模式的车载以太网设备，也能够仿真一个Slave模式的车载以太网设备。

车载以太网PHY芯片152可在线断电和重启，此功能的选用根据用户需求而定。

车载以太网PHY芯片152可配置为自适应百兆与千兆模式兼容的工作模式。具体的，车载以太网仿真板卡可通过仿真机主机接收用户发出的配置指令，FPGA17同时配置以太网交换机13、车载以太网PHY芯片152、第一工业以太网PHY芯片153和第二工业以太网PHY芯片162的工作模式，使板卡同时兼容百兆和千兆模式的车载以太网仿真测试需求。

工业网口161可用于调试车载以太网仿真板卡以及两个车载以太网仿真板卡间的级联。具体的，可通过直接将两块板卡的工业网口161使用普通网线相连，来扩展车载网口的数目。通过该方式的级联，可以使两块板卡上不同车载网口间的数据转发的延时更小。

综上可知，本发明公开的车载以太网仿真板卡，包括：电源模块11、PCIE扩展模块12、以太网交换机13、至少一个以太网控制器14、至少两个车载以太网仿真监控通道模块15、工业以太网扩展通道模块16和FPGA17，其中，每个车载以太网仿真监控通道模块15用于与一个车载以太网设备连接，FPGA17根据仿真机主机通过PCIE扩展模块12下发的仿真指令，配置以太网交换机13的以太网通路参数，并由以太网交换机13基于以太网通信参数选取车载以太网仿真监控通道模块15和以太网控制器14之间的以太网通路，使仿真机主机通过以太网通路对车载以太网仿真监控通道模块15连接的车载以太网设备进行仿真。由于本发明设置了至少两个车载以太网仿真监控通道模块15，而每个车载以太网仿真监控通道模块15能够与一个车载以太网设备连接，因此，本发明可以实现对多个车载以太网设备的仿真，这样，当需要对多个车载以太网设备进行仿真时，通过设置多个车载以太网仿真监控通道模块15，即可实现每次同时对多个车载以太网设备进行仿真，从而大大提高了仿真效率。

为进一步优化上述实施例，本发明还对车载以太网仿真板卡的各个组成模块进行了详细介绍，具体如下：

参见图4，本发明一实施例公开的一种PCIE扩展模块的结构示意图，PCIE扩展模块包括：PCIE扩展芯片122和第一EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory，电可擦除可编程存储器)芯片123，PCIE扩展芯片122通过PCIE链路分别与CPCIE插头121、以太网控制器14和FPGA17连接，第一EEPROM芯片123通过SPI(Serial PeripheralInterface，串行外设接口)分别与PCIE扩展芯片122和FPGA17连接，PCIE扩展芯片122的工作模式可由第一EEPROM芯片123通过SPI配置(即第一EEPROM芯片123中存储有PCIE扩展芯片122的工作模式的相关配置参数)，或由FPGA17通过SPI直接配置。

PCIE扩展芯片122的工作模式包括：仿真模式、调试模式和监控模式，与车载以太网仿真板卡所执行的功能相对应。

PCIE扩展芯片122的SMBUS(System Management Bus，系统管理总线)接口分别与CPCIE插头121和FPGA17相连，FPGA17通过SMBUS接口直接监控PCIE扩展芯片122的工作状态。

具体的，PCIE扩展芯片122可通过多个PCIE链路与CPCIE插头121连接，比如，PCIE扩展芯片122通过四个PCIE链路与CPCIE插头121连接，当以太网控制器14为多个时，比如，以太网控制器14为四个，则PCIE扩展芯片122与每个以太网控制器14之间均连接一个PCIE链路，PCIE扩展芯片122通过一个PCIE链路与FPGA17连接，由此相当于实现将一个CPCIE插槽扩展为5个CPCIE插槽的功能。

同时，PCIE扩展芯片122的工作状态可以受SMBUS(System Management Bus，系统管理总线)接口的监控，具体的，PCIE扩展芯片122的SMBUS接口分别与CPCIE插头121和FPGA17相连，CPCIE插头121能够与仿真机主机连接，仿真机主机通过SMBUS接口将监控到的PCIE扩展芯片122的工作状态同时传输给FPGA17。

参见图5，本发明一实施例公开的一种以太网控制器的结构示意图，以太网控制器14包括：以太网控制器芯片141，以太网控制器芯片141具有第一JTAG(Joint Test ActionGroup，在线调试接口)142和第一Flash(存储器)143，第一Flash143用于存储以太网控制器14的配置数据，第一JTAG142用于供用户更改配置数据，以太网控制器芯片141与FPGA17连接，由FPGA17对以太网控制器芯片141的工作状态进行监控，以太网控制器芯片141通过一个PCIE链路接口与PCIE扩展模块12连接，并通过MDI(Medimu Dependent Interface，以太网物理层接口)与以太网交换机13连接，以将仿真机主机经PCIE扩展模块12发送的PCIE报文转换成以太网报文发送至以太网交换机13，或将以太网交换机13发送的以太网报文转换成PCIE报文并经PCIE扩展模块12发送至仿真机主机。

其中，MDI接口优选千兆以太网的MDI接口。

参见图6，本发明一实施例公开的一种以太网交换机的结构示意图，以太网交换机包括：以太网交换机芯片131，一个第二JTAG132、一个第二Flash133和一个第二EERPOM芯片134，其中，以太网交换机芯片131具有多个MDI接口和1个SGMII(Serial Gigabyte MediumIndependent Interface，串行千兆以太网物理层无关接口)。以太网交换机芯片131与每个以太网控制器14通过一个MDI接口连接，比如，以太网交换机芯片131通过四个MDI接口能够与四个以太网控制器14连接，以太网交换机芯片131与每个车载以太网仿真监控通道模块15通过一个MDI接口连接，以太网交换机芯片131与工业以太网扩展通道模块16通过SGMII连接；第二JTAG132用于对以太网交换机芯片131进行在线调试，或通过第二JTAG132向第二Flash133写入以太网交换机芯片131的配置数据，同时将配置数据存储于第二EERPOM芯片134，以太网交换机芯片131与FPGA17连接，并由FPGA17对以太网交换机芯片131的工作模式进行控制。

以太网交换机芯片131的工作模式包括：仿真模式、监控模式和调试模式。

参见图7，本发明一实施例公开的一种车载以太网仿真监控通道模块的结构示意图，一个车载以太网仿真监控通道模块15包括：一个车载网口151、一个车载以太网PHY芯片152和一个第一工业以太网PHY芯片153，车载以太网PHY芯片152和第一工业以太网PHY芯片153之间通过RGMII接口相连，车载以太网PHY芯片152的MDI接口与车载网口151连接，第一工业以太网PHY芯片153的MDI接口与以太网交换机13的MDI接口连接，车载以太网PHY芯片152和第一工业以太网PHY芯片153的工作模式和接口类型均由FPGA17控制。

在本实施例中，车载以太网PHY芯片152和第一工业以太网PHY芯片153均支持在千兆模式下工作。

参见图8，本发明一实施例公开的一种工业以太网扩展通道模块16的结构示意图，一个工业以太网扩展通道模块16包括：一个工业网口161和一个工业以太网PHY芯片162，工业以太网PHY芯片162为工业以太网扩展通道模块16的核心，工业以太网PHY芯片162的RGMII接口与以太网交换机13的RGMII接口相连，工业以太网PHY芯片162的MDI接口与工业网口161连接，工业以太网PHY芯片162的工作模式由FPGA17控制。

在本实施例中，工业以太网PHY芯片162可支持在千兆模式下工作。

需要说明的是，本发明公开的车载以太网仿真板卡还可以为用户提供车载以太网主从设备之间的数据交互进行监控，由于监控模式是监控至少两个车载以太网设备之间的通信过程，现有架构仅涉及单车载以太网设备，因此现有技术的以太网板卡无法工作在监控模式下。

当本发明提出的车载以太网仿真板卡工作在监控模式时，FPGA17根据仿真机主机发送的监控指令经PCIE扩展模块12向以太网交换机13发送与监控指令对应的配置指令，以太网交换机13根据FPGA17发送的配置指令，选取两个车载以太网仿真监控通道模块15之间的通信链路导通，其中，每个被选取的车载以太网仿真监控通道模块15分别与一个车载以太网设备连接，同时将两个被选取的车载以太网仿真监控通道模块15之间的通信报文镜像到以太网控制器14，实现两个车载以太网设备之间的直接通信。

以太网控制器14将该通信报文经PCIE扩展模块12发送给仿真机主机，由该仿真机主机监控两个车载以太网设备间的通信过程。

车载以太网仿真板卡工作在监控模式时还具有以下特征：

车载以太网仿真板卡支持车载以太网仿真监控通道模块15之间通过VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)ID(标签)实现通信链路选通。

需要说明的是，由于一辆汽车一般仅有一个物理IP地址，因此，VLAN的使用，可实现汽车内部各个车载以太网设备的分组，具有相同VLAN的车载以太网设备才可以相互通信，VLAN的使用使得汽车内的多个车载以太网设备组成了一个可靠的网络成为可能。

车载以太网仿真板卡支持以太网报文在以太网交换机13的入口处具有DoubleTAG(双标签)VLAN ID，同时支持在以太网交换机13出口处将VLAN ID去除。通过在以太网交换机13的入口处，为车载以太网设备发送的报文进行Double TAG操作，可实现对相同VLAN的车载以太网设备的分组，使得只有在同一组内的车载以太网设备之间才能通信。

车载以太网仿真板卡支持丢弃两个车载以太网仿真监控通道模块15之间通信的预设特征报文，比如，丢弃带有某一特定VLAN ID的报文。车载以太网仿真板卡的仿真机主机为用户留出接口，用户可通过该接口选择丢弃车载网口具有的预设特征报文，如报文长度大于1000或者VLAN ID＝1等的报文。仿真机主机将该信息传送给FPGA17，FPGA17通过配置以太网交换机13的工作模式并向以太网交换机13发送预设指令，完成丢弃某一预设VLANID的报文的过程。

车载以太网仿真监控通道模块15能够在线断电和重启。在实际应用中，可以根据用户实际需求，通过仿真机主机控制车载以太网仿真监控通道模块15断电和上电的过程。

FPGA17能够配置以太网交换机13、车载以太网PHY芯片152、第一工业以太网PHY芯片153和第二工业以太网PHY芯片162，以使车载以太网仿真板卡自适应百兆与千兆模式兼容的工作模式。

工业网口161能够用于车载以太网仿真板卡的调试，或者两块车载以太网仿真板卡之间的级联，通过使用工业网口161将两块车载以太网仿真板卡进行级联，可实现低延时的将车载以太网仿真板卡的车载网口151扩大一倍，比如，一个车载以太网仿真板卡具有四个车载网口151，则可以将车载网口15的数量由四个扩展为八个。

仿真机主机不仅能够监控两个车载以太网设备通过车载以太网仿真板卡进行通信的过程，还可以通过FPGA17向以太网交换机13发送断路指令以切断车载以太网的通信链路，实现向车载以太网链路注入断路故障；同时仿真机主机还能够通过FPGA17配置以太网交换机13，修改两个车载以太网设备之间的通信报文的交互过程。

车载以太网仿真板卡在监控模式时的实现过程举例如下：

1)用户通过仿真机主机界面选取启动监控模式按键，生成监控指令；

2)仿真机主机将生成的监控指令通过依次通过CPCIE插头121和PCIE扩展模块12发送至FPGA17；

3)FPGA17根据监控指令向以太网交换机13发送与监控指令对应的配置指令；

4)以太网交换机13根据FPGA17发送的配置指令，通过配置VLAN，将图3中第一个车载网口151和第二个车载网口151在以太网交换机13的以太网端口配置成一组，同时将这两个以太网端口的通信报文镜像到图3中第一个以太网控制器14所在的以太网端口，将图3中第三个车载网口151和第四个车载网口151在以太网交换机13的以太网端口配置成一组，同时将这两个以太网端口的通信报文镜像到图3中第二个以太网控制器14所在的以太网端口；

5)以太网控制器14将通信报文经PCIE扩展模块12发送给仿真机主机，由该仿真机主机监控两个车载以太网设备间的通信过程。

综上可知，本发明公开的车载以太网仿真板卡，在处于仿真模式时，由于设置了至少两个车载以太网仿真监控通道模块15，而每个车载以太网仿真监控通道模块15能够与一个车载以太网设备连接，因此，本发明可以实现对多个车载以太网设备的仿真，这样，当需要对多个车载以太网设备进行仿真时，通过设置多个车载以太网仿真监控通道模块15，即可实现每次同时对多个车载以太网设备进行仿真，从而大大提高了仿真效率。并且，当车载以太网仿真板卡处于监控模式时，FPGA17可以根据用户通过在仿真主机界面启动监控模式按键生成的监控指令，向以太网交换机13发送与监控指令对应的配置指令，使以太网交换机选取两个车载以太网仿真监控通道模块15之间的通信链路导通，同时将两个被选取车载以太网仿真监控通道模块15之间的通信报文镜像到以太网控制器14，实现两个车载以太网设备之间的直接通信，由于通信报文被转发至以太网控制器，并通过以太网控制器将通信报文发送给仿真机主机，由仿真机主机监控两个车载以太网设备之间的通信过程，从而填补了传统方案无法对车载以太网设备之间的通信报文无法监控的空白。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种车载以太网仿真板卡，其特征在于，包括：

电源模块，所述电源模块具有与仿真机主机连接的电源端口；所述电源模块用于为所述车载以太网仿真板卡供电；

PCIE扩展模块，所述PCIE扩展模块通过紧凑型高速串行计算机扩展总线CPCIE插头与所述仿真机主机连接；

以太网交换机；

至少一个以太网控制器，所述以太网控制器分别与所述PCIE扩展模块和所述以太网交换机连接，用于通过所述PCIE扩展模块与所述仿真机主机通信，并能够与所述以太网交换机进行通信；

至少两个与所述以太网交换机连接的车载以太网仿真监控通道模块，每个所述车载以太网仿真监控通道模块用于与一个车载以太网设备连接；每个所述车载以太网仿真监控通道模块包括：一个车载网口、一个车载以太网PHY芯片和一个第一工业以太网PHY芯片，所述车载网口通过依次连接的所述车载以太网PHY芯片和所述第一工业以太网PHY芯片与所述以太网交换机连接，所述车载网口用于连接车载以太网设备；

与所述以太网交换机连接的工业以太网扩展通道模块，所述工业以太网扩展通道模块用于所述车载以太网仿真板卡的以太网通道的扩展和调试；

现场可编程逻辑门阵列FPGA，所述FPGA分别与所述电源模块、所述PCIE扩展模块、所述以太网交换机、所述以太网控制器、所述车载以太网仿真监控通道模块和所述工业以太网扩展通道模块连接；

所述FPGA根据所述仿真机主机通过所述PCIE扩展模块下发的控制指令，配置所述以太网交换机的以太网通路参数，从而选通所述车载以太网仿真监控通道模块和所述以太网控制器之间的以太网通路，实现控制车载以太网PHY芯片和第一工业以太网PHY芯片的工作模式和接口类型，使所述仿真机主机通过所述以太网通路对所述车载以太网仿真监控通道模块连接的车载以太网设备进行仿真。

2.根据权利要求1所述的车载以太网仿真板卡，其特征在于，所述工业以太网扩展通道模块包括：一个工业网口和一个第二工业以太网PHY芯片，所述工业网口通过所述第二工业以太网PHY芯片与所述以太网交换机连接；所述工业网口用于调试所述车载以太网仿真板卡以及实现两个所述车载以太网仿真板卡间的级联。

3.根据权利要求2所述的车载以太网仿真板卡，其特征在于，所述第一工业以太网PHY芯片和所述第二工业以太网PHY芯片均为支持千兆以太网的工业以太网PHY芯片。

4.根据权利要求1所述的车载以太网仿真板卡，其特征在于，所述PCIE扩展模块包括：PCIE扩展芯片和第一EEPROM芯片；

所述PCIE扩展芯片通过PCIE总线分别与所述CPCIE插头、所述以太网控制器和所述FPGA连接；其中，

所述PCIE扩展芯片的系统管理总线SMBUS接口分别与所述CPCIE插头和所述FPGA相连，所述FPGA通过所述SMBUS接口监控所述PCIE扩展芯片的工作状态；

所述第一EEPROM芯片通过串行外设接口SPI分别与所述PCIE扩展芯片和所述FPGA连接，所述PCIE扩展芯片的工作模式由所述第一EEPROM芯片通过所述SPI配置，或由所述FPGA通过所述SPI配置。

5.根据权利要求1所述的车载以太网仿真板卡，其特征在于，所述以太网控制器包括：以太网控制器芯片，所述以太网控制器芯片分别连接第一JTAG和第一Flash；

所述第一Flash用于存储所述以太网控制器的配置数据，所述第一JTAG用于供用户更改所述配置数据；

所述以太网控制器芯片与所述FPGA连接，由所述FPGA对所述以太网控制器芯片的工作状态进行监控；

所述以太网控制器芯片通过PCIE总线与所述PCIE扩展模块连接，所述以太网控制器芯片通过以太网物理层接口MDI与所述以太网交换机相连，以将所述仿真机主机经所述PCIE扩展模块发送的PCIE报文转换成以太网报文并发送至所述以太网交换机，或将所述以太网交换机发送的以太网报文转换成PCIE报文并经所述PCIE扩展模块发送至所述仿真机主机。

6.根据权利要求1所述的车载以太网仿真板卡，其特征在于，所述以太网交换机包括：以太网交换机芯片，以及与所述以太网交换机芯片连接的第二JTAG、第二Flash和第二EERPOM芯片；

所述以太网交换机芯片与每个所述以太网控制器通过一个MDI接口连接，所述以太网交换机芯片与每个所述车载以太网仿真监控通道模块通过一个MDI接口连接，所述以太网交换机芯片与所述工业以太网扩展通道模块通过串行千兆以太网物理层无关接口SGMII连接；

所述第二JTAG用于对所述以太网交换机芯片进行在线调试，或向所述第二Flash写入所述以太网交换机芯片的配置数据；所述配置数据存储于所述第二EERPOM芯片中；

所述以太网交换机芯片与所述FPGA连接，所述FPGA用于配置所述以太网交换机芯片的以太网通路参数。

7.根据权利要求1所述的车载以太网仿真板卡，其特征在于，当所述车载以太网仿真板卡工作在监控模式时，包括：

所述FPGA根据所述仿真机主机经所述PCIE扩展模块发送的监控指令向所述以太网交换机发送与所述监控指令对应的配置指令；

所述以太网交换机根据所述配置指令选取两个车载以太网仿真监控通道模块之间的通信链路导通，其中，每个被选取的车载以太网仿真监控通道模块分别与一个车载以太网设备连接；

将两个所述被选取的车载以太网仿真监控通道模块之间的通信报文镜像到所述以太网控制器，实现两个车载以太网设备之间的直接通信；

所述以太网控制器将所述通信报文经所述PCIE扩展模块发送给所述仿真机主机，由所述仿真机主机监控两个车载以太网设备之间的通信过程。

8.根据权利要求7所述的车载以太网仿真板卡，其特征在于，两个所述被选取的车载以太网仿真监控通道模块之间通过虚拟局域网VLAN ID实现通信链路选通。

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