CN115277764A - 车载以太网物理层转换设备及其车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车载以太网物理层转换设备及其车辆。设备包括：控制器、通信接口、以太网接口和网关；车载以太网物理层转换设备经由以太网接口自车载自动诊断系统接口接收供电信号；网关经由通信接口与上位机连接，用于自上位机接收第一协议，并将第一协议转换为第二协议，以及根据第二协议生成对应的调试数据，并将调试数据发送至控制器和/或以太网接口；控制器用于记录基于第二协议产生的调试数据，其中，基于第二协议，以太网接口和通信接口能够兼容。由此，可以实现调试数据的及时记录，同时以太网接口还可以与车载自动诊断系统接口相连，以直接使用车载自动诊断系统接口的电源。进而可以结合实际调试环境，提升以太网调试效率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种车载以太网物理层转换设备及其车辆。
背景技术
近年来，随着自动驾驶及智能座舱等高数据量应用需求的高速增长，车载以太网的需求逐步上升。传统的100BASE-TX 4线制物理层协议需要两对双绞线，同时不符合国际无线电干扰委员会的辐射发射限制要求，导致其无法满足车载使用。100BASE-T1的物理层标准的落地，使得车载以太网应用逐步上升。但100BASE-T1的以太网接口与电脑端以太网TX接口不能直接兼容，因此需要以太网物理层转换器作为必须的调试设备。
现有的一些以太网物理层设备并非为车载以太网调试使用，因此有下述不足：1)无法直接使用车载自动诊断系统(OBD)接口作为电源接口，以为以太网物理层转换设备供电；2)无法在没有上位机的情况下，离线记录数据；3)无法实现调试数据的及时记录；4)无法实现100BASE-T1接口的极性自适应。
由此，亟需一种新的以太网物理层转换设备以解决上述技术问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
第一方面，本发明提出一种车载以太网物理层转换设备，包括：控制器、通信接口、以太网接口和网关；车载以太网物理层转换设备经由以太网接口自车载自动诊断系统接口接收供电信号；网关经由通信接口与上位机连接，用于自上位机接收第一协议，并将第一协议转换为第二协议，以及根据第二协议生成对应的调试数据，并将调试数据发送至控制器和/或以太网接口；控制器用于记录基于第二协议产生的调试数据，其中，基于第二协议，以太网接口和通信接口能够兼容。
可选地，车载以太网物理层转换设备还包括存储模块，控制器分别与存储模块和网关相连，控制器用于自网关接收第二协议，并将第二协议对应产生的以太网报文记录存储至存储模块，其中，调试数据包括以太网报文记录。
可选地，存储模块包括卡槽和外置存储卡。
可选地，车载以太网物理层转换设备还包括供电接口和电源模块，供电接口与电源模块相连，以使电源模块经由供电接口为该车载以太网物理层转换设备供电。
可选地，电源模块是直流电源模块。
可选地，控制器还用于配置网关对于以太网接口的极性。
可选地，控制器经由第一数据线与以太网接口相连，第一数据线的电平在以太网接口与车载自动诊断系统接口连接时发生变化，以使控制器触发对调试数据自动记录功能。
可选地，控制器还用于响应于用户的第一触发操作以对调试数据进行分段。
可选地，控制器经由第一数据线与以太网接口相连，控制器还用于响应于用户的第二触发操作调整第一数据线的电平，以输出对应的控制信号。
第二方面，还提出一种车辆，包括如上所述的车载以太网物理层转换设备。
由此，可以实现调试数据的及时记录，同时以太网接口还可以与车载自动诊断系统接口相连，以直接使用车载自动诊断系统接口的电源。进而可以结合实际调试环境，提升以太网调试效率。
本发明的车载以太网物理层转换设备，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了现有技术的以太网调试设备的电路示意图；
图2示出了根据本发明一个实施例的车载以太网物理层转换设备的示意性框图；以及
图3示出了根据本发明一个实施例的车载以太网物理层转换设备的电路示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供的车载以太网物理层转换设备，可以实现调试数据的及时记录，同时以太网接口还可以与车载自动诊断系统接口相连，以直接使用车载自动诊断系统接口的电源。进而可以结合实际调试环境，提升以太网调试效率。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1示出了现有技术的以太网调试设备的电路示意图。如图1所示，现有的以太网调试设备与外部电源连接，以自外部电源接收供电信号。即，现有的以太网调试设备无法直接使用车载主动诊断系统接口作为供电接口。之后，在外部电源供电的情况下，以太网调试设备可以正常工作。其中，如图1所示，以太网调试设备上设置有以太网接口100BASE T1。该以太网接口可以与车载自动诊断系统接口相连，即图1所示的车载诊断口中的“12”和“13”号接口。以太网调试设备可以自上位机接收100BASE TX协议，并将该协议所产生的调试数据发送至车载自动诊断系统接口。
图2示出了根据本发明一个实施例的车载以太网物理层转换设备200的示意性框图。如图2所示，该车载以太网物理层转换设备200可以包括：控制器210、通信接口220、以太网接口230和网关240。
车载以太网物理层转换设备200可以经由以太网接口230自车载自动诊断系统接口接收供电信号。例如，车载自动诊断系统接口是企业标准车载以太网诊断接口，车辆可以自该车载自动诊断系统接口输出例如12V直流电压。进而，车载以太网物理层转换设备200可以在该12V直流电压的供电下正常工作。
网关240可以经由通信接口220与上位机连接，用于自上位机接收第一协议，并将第一协议转换为第二协议。可以理解，网关240可以作为协议转换器，将其接收到的一个协议转换为另一个协议，以在网络层以上实现网络互连。在该实施例中，网关240可以经由通信接口220自上位机接收100base-TX 4线制物理层协议，即第一协议。进而，将该第一协议转换为第二协议，100BASE-T1物理层协议。其中，100base-TX 4线制物理层协议支持全双工模式，使用的是两对阻抗为100欧姆的5类非屏蔽双绞线(UTP)，其最大传输距离是100米。100BASE-T1物理层协议是车载以太网协议，可以仅仅依靠一对UTP就实现100兆至1000兆的全双工模式。可以理解，车载以太网物理层协议中的“T1”中的“1”即表示1根非屏蔽双绞线。
在协议转换之后，网关240还可以根据第二协议生成对应的调试数据，并将调试数据发送至以太网接口230。基于该第二协议，以太网接口230和通信接口220能够兼容，并且能够实现数据互通，也即以太网接口230和上位机以太网TX接口能够兼容。
网关240还可以将调试数据发送至控制器210。控制器210在接收调试数据之后，可以实时对接收的调试数据进行记录。例如，控制器130可以采用比较器、寄存器、数字逻辑电路等电子元件搭建而成，或者采用单片机、微处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)等处理器芯片及其外围电路实现。
由此，可以实现调试数据的及时记录，同时以太网接口还可以与车载自动诊断系统接口相连，以直接使用车载自动诊断系统接口的电源。进而可以结合实际调试环境，提升以太网调试效率。
示例性地，车载以太网物理层转换设备200还可以包括存储模块250。控制器210可以分别与存储模块250和网关240相连。控制器210可以用于自网关240接收第二协议，并将第二协议对应产生的以太网报文记录存储至存储模块250，其中，调试数据包括以太网报文记录。
可选地，存储模块250可以是只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD-ROM)、USB存储器、或者上述存储器的任意组合。如前所述，控制器210可以自网关240接收调试数据。其中，调试数据可以包括以太网报文记录。可以理解，控制器210可以经由网关240自网络层接收到调试数据。在控制器210接收到调试数据之后，可以根据需要把网络层的调试数据分解为较小的块，以符合以太网帧数据段的要求。其中，以太网帧的整体大小在64至1518字节之间。优选地，有些系统还可以支持更大的帧，例如最大可以支持9000字节。进而，控制器210可以将数据块打包成帧，其中每一帧都包含数据及其他信息。可以理解，这些信息是以太网网络适配器处理帧时所需要的。最后，控制器210可以把数据帧发送出去，即，在本申请实施例中，控制器210可以将最终生成的以太网报文记录存储至存储模块250。
由此，控制器210可以实现对调试数据，即以太网报文记录的实时记录和存储。保证了在没有上位机的情况下，仍然可以实现调试数据的离线记录。
可选地，存储模块可以包括卡槽和外置存储卡。
一般地，为了节约生产成本，车载以太网物理层转换设备200中的内置存储器通常容量有限，大约在32G-256G之间。为了扩大存储容量，车载以太网物理层转换设备200可以设置有卡槽用于插入外置存储卡。可以理解，外置存储卡可以指可移动的存储卡。例如，外置存储卡可以是SD卡存储卡，还可以是TF卡存储卡。可以根据实际存储需要更换外置存储卡，以增大或减小设备的存储量。
由此，外置存储卡成本较低，可以在既保证存储量的需求的同时，还能最大程度上降低设备的生产成本。同时，用户可以根据自身需求更换合适存储容量的外置存储卡，满足不同用户的需求。
示例性地，车载以太网物理层转换设备200还可以包括供电接口和电源模块。其中，供电接口与电源模块相连，以使电源模块经由供电接口为该车载以太网物理层转换设备供电。
优选地，电源模块可以是直流电源模块。例如，该直流电源模块可以输出9-36V之间的任意合适的供电电压至供电接口，从而经由供电接口为车载以太网物理层转换设备200供电。可以理解，直流电信号在传输过程中不受传输线路的电感或电容等的影响，不存在相位位移等问题。由此，不仅接线简单，同时还避免信号干扰，影响正常的供电功能。车载以太网物理层转换设备200不仅可以由车载自动诊断系统接口供电，还可以由自身的电源模块进行供电。在该实施例中，可以实现电源即电源模块与车载以太网物理层转换设备内部硬件电路的隔离，避免信号干扰，可以保证电源模块对该设备的正常供电，以使该设备能够正常工作。
示例性地，控制器210还可以用于配置网关240对于以太网接口230的极性。
可以理解，以太网接口230的两端的工作模式必须设置一致。其中，工作模式可以包括：10兆半双工、10兆全双工、100兆半双工、100兆全双工、自协商等。假设以太网接口230的一端是固定模式，例如10兆全双工，另一端是自协商模式。在这种情况下，即便两端能够协商成功，自协商的那一段也只能工作在半双工模式。假设以太网接口230的一端是全双工模式，另一端工作在半双工模式可能会出现冲突，影响以太网接口230的工作性能。假设以太网接口230的两端的工作模式均为自协商模式，最终两端协商的结果可能是两端都支持的工作模式中优先级最高的那一类。因此，为了保证工作效率，以太网两端的工作模式必须设置一致。根据控制器210的不同控制，针对以太网接口pi n的分配也有所差异。由此，可以先选择使用直连线缆还是交叉电缆，然后使用转换设备进行转换。对应地，根据前述控制器210的不同控制信号，可以对网关240对于以太网接口230的极性进行对应的配置，以使其可以以对应的正确的极性与控制线缆连接。
由此，保证了通信信号可以准确传输，同时提高设备的工作效率。
图3示出了根据本发明一个实施例的车载以太网物理层转换设备300的电路示意图。在图3所示的实施例中，上述控制器210可以用微控制单元(MCU)实现其对应功能。上述网关240可以是图3所示的Eth网关。Eth网关上包括多个接口，例如，千兆介质独立接口(GMII)、吉比特介质独立接口(RGMII)、串行千兆介质独立接口(SGMII)。Eth网关可以经由这些接口与MCU相连，并基于串行总线(SPI)协议或半双工的同步通信(IIC)协议进行数据互通。如图3所示，MCU可以经由第一数据线IO1与以太网接口230相连。在该实施例中，上述以太网接口230包括100BASE T1接口。第一数据线IO1的电平在以太网接口230与车载自动诊断系统接口的“12号”和“13号”接口即100BASE T1连接时发生变化，以使MCU触发对调试数据自动记录功能。
可以理解，车载以太网物理层转换设备300与车辆是相互独立的，在其插入车辆的车载自动诊断系统接口之前，车载以太网物理层转换设备300中第一数据线IO1的电平是保持不变的。因此，一旦以太网接口230与车载自动诊断系统接口相连，二者可以实现数据交互，因此第一数据线IO1的电平发生改变。在此情况下，MCU可以开始对基于第二协议产生的调试数据进行自动记录。
由此，可以实现对调试数据的自动实时记录，避免对调试数据的记录不及时而导致数据丢失的现象的发生。
示例性地，控制器还可以用于响应于用户的第一触发操作以对调试数据进行分段。再次参见图3，车载以太网物理层转换设备300上还可以设置有分段按键，例如设置在该转换设备300的外壳上。可选地，第一触发操作可以是用户按压分段按键的按压操作。响应于该第一触发操作可以向MCU发出分段指令。可以理解，在一个实施例中，可以在MCU自动记录调试数据的同时，用户根据需要对调试数据进行分段。替代地，用户还可以手动触发开始对调试数据进行记录，进而，根据需要对所记录的调试数据进行分段。例如，可以根据硬件地址和协议的长度，以字节为单位对调试数据进行分段。用户可以利用输入装置对分段标准进行自定义。
由此，可以满足不同用户的需求，提升用户的使用体验。
如前所述，MCU可以经由第一数据线IO1与以太网接口230相连。MCU还可以用于响应于用户的第二触发操作调整第一数据线的电平，以输出对应的控制信号。
在一个实施例中，第一数据线IO1与以太网接口230相连，同时第一数据线IO1还与整车镜像功能开关相连接。通过整车镜像功能开关可以改变第一数据线IO1的电平，例如将第一数据线IO1由低电平改为高电平，进而将该高电平作为触发电平，即控制信号，以便后续进行控制。例如，该控制信号可以表示控制对屏幕的诊断升级。具体地，MCU可以通过地线利用屏幕串行器的通用型输入输出接口(GPIO)以及基于IIC协议的通讯功能实现对屏幕的诊断升级。
由此，在协议转换后，MCU可以基于第二协议，并根据不同的控制信号实现对外接设备的不同控制功能。
在图3所示的实施例中，车载以太网物理层转换设备300还可以包括TF Card、卡槽以及DCDC直流电源模块，其中，卡槽可以设置在MCU的安全数字输入输出(SDIO)接口上。由于在前文已经对上述转至分别进行了相关的描述，为了简洁在此不再赘述。
根据本申请实施例的第二方面，本发明还提出一种车辆，包括前文任一技术方案所述车载以太网物理层转换设备。
本领域普通技术人员通过阅读上述有关车载以太网物理层转换设备的相关描述可以理解该车辆的具体细节以及有益效果，为了简洁在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种车载以太网物理层转换设备，其特征在于，包括：控制器、通信接口、以太网接口和网关；
所述车载以太网物理层转换设备经由所述以太网接口自车载自动诊断系统接口接收供电信号；
所述网关经由所述通信接口与上位机连接，用于自所述上位机接收第一协议，并将所述第一协议转换为第二协议，以及根据所述第二协议生成对应的调试数据，并将所述调试数据发送至所述控制器和/或所述以太网接口；
所述控制器用于记录基于所述第二协议产生的调试数据，其中，基于所述第二协议，所述以太网接口和所述通信接口能够兼容。
2.如权利要求1所述的车载以太网物理层转换设备，其特征在于，所述车载以太网物理层转换设备还包括存储模块，
所述控制器分别与所述存储模块和所述网关相连，所述控制器用于自所述网关接收第二协议，并将所述第二协议对应产生的以太网报文记录存储至所述存储模块，其中，所述调试数据包括所述以太网报文记录。
3.如权利要求2所述的车载以太网物理层转换设备，其特征在于，所述存储模块包括卡槽和外置存储卡。
4.如权利要求1至3任一项所述的车载以太网物理层转换设备，其特征在于，所述车载以太网物理层转换设备还包括供电接口和电源模块，
所述供电接口与所述电源模块相连，以使所述电源模块经由所述供电接口为该车载以太网物理层转换设备供电。
5.如权利要求4所述的车载以太网物理层转换设备，其特征在于，所述电源模块是直流电源模块。
6.如权利要求1至3任一项所述的车载以太网物理层转换设备，其特征在于，所述控制器还用于配置所述网关对于所述以太网接口的极性。
7.如权利要求1至3任一项所述的车载以太网物理层转换设备，其特征在于，所述控制器经由第一数据线与所述以太网接口相连，所述第一数据线的电平在所述以太网接口与车载自动诊断系统接口连接时发生变化，以使所述控制器触发对所述调试数据自动记录功能。
8.如权利要求1至3任一项所述的车载以太网物理层转换设备，其特征在于，所述控制器还用于响应于用户的第一触发操作以对所述调试数据进行分段。
9.如权利要求1至3任一项所述的车载以太网物理层转换设备，其特征在于，所述控制器经由第一数据线与所述以太网接口相连，所述控制器还用于响应于用户的第二触发操作调整所述第一数据线的电平，以输出对应的控制信号。
10.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1至9任一项所述的车载以太网物理层转换设备。
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