CN117640283A - 一种车载以太网分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种车载以太网分析系统，本发明实施例提供的车载以太网分析系统，能够根据所设置的数据转发模式，将以太网数据转发至目标地址，实现点对点的低延时数据转发，提升了数据传输的质量和效率，其次本发明实施例还能够实现CAN帧数据的转发，实现了两种不同类型数据的双向转发，提高了系统的兼容性和扩展性。另外，本发明实施例中采用而FPGA方案实现车载以太网分析系统，通过配置FPGA可以灵活配置交换机数量和端口数量，满足不同需求的网络拓扑结构。本发明实施例提供的车载以太网分析系统能够提升数据的传输效率，解决了现有技术中的车载以太网分析系统，存在着数据传输效率低下的技术问题。

Description

一种车载以太网分析系统

技术领域

本申请实施例涉及通信领域，尤其涉及一种车载以太网分析系统。

背景技术

随着汽车电子设备的快速发展，车载以太网分析系统的需求也日益增加。车载以太网分析系统是一种能够侦听、转发以太网数据和CANFD数据的高性能设备，具有灵活的配置能力和低延时的通讯特性。现有技术中，为了满足千兆车载以太网数据的侦听、转发和数据注入的需求，传统的车载以太网分析系统中的交换机通常使用交换机芯片来实现，但由于交换机芯片数量和集成端口的数量限制，导致无法灵活地配置和扩展交换机的功能，另一方面，传统的交换机方案也无法实现低延时的点对点数据转发，数据传输效率低下。

综上所述，现有技术中的车载以太网分析系统，存在着数据传输效率低下的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种车载以太网分析系统，解决了现有技术中的车载以太网分析系统，存在着数据传输效率低下的技术问题。

本发明实施例提供了一种车载以太网分析系统，包括FPGA模块和MCU模块，所述FPGA模块与所述MCU模块相连接；

所述MCU模块用于与上位机相连接，与所述上位机进行交互，接收所述上位机发送的配置数据和第一CAN帧数据，以及用于与所述FPGA模块进行交互，将所述配置数据和所述第一CAN帧数据发送至所述FPGA模块；所述配置数据用于配置所述FPGA模块的参数和数据转发模式；以及用于接收所述FPGA发送的第二CAN帧数据和以太网数据，将所述第二CAN帧数据和所述以太网数据发送至所述上位机；

所述FPGA模块用于接收所述配置数据，根据所述配置数据进行所述参数和所述数据转发模式的配置，以及用于与车载CAN总线相连接，与所述车载CAN总线之间进行CAN帧数据的传输，用于与标准以太网和车载以太网相连接，与所述标准以太网之间进行标准以太网数据传输以及与所述车载以太网之间进行车载以太网数据的传输；以及用于根据配置好的数据转发模式，将所述以太网数据转发至目标地址，所述以太网数据包括所述标准以太网数据以及所述车载以太网数据中的至少一种，所述目标地址包括所述标准以太网、所述车载以太网以及所述MCU模块中的至少一种；以及用于将所述第一CAN帧数据转发至所述车载CAN总线，接收所述车载CAN总线发送第二CAN帧数据，将所述第二CAN帧数据发送至所述MCU模块。

优选的，所述FPGA模块还包括MCU通讯模块以及接口配置模块；

所述MCU通讯模块用于与所述MCU模块进行交互，接收所述MCU模块发送的配置数据，将所述配置数据发送至接口配置模块；

所述接口配置模块用于根据所述配置数据，对MDIO端口进行配置。

优选的，所述FPGA模块还包括：

CAN收发单元；用于与所述车载CAN总线之间进行CAN帧数据的传输，接收所述MCU通讯模块发送的第一CAN帧数据，将所述第一CAN帧数据发送至所述车载CAN总线，以及用于接收所述车载CAN总线发送的第二CAN帧数据，将所述第二CAN帧数据发送至MCU通讯模块；

所述MCU通讯模块还用于接收所述MCU模块发送的第一CAN帧数据，将所述第一CAN帧数据发送至所述CAN收发单元，以及用于接收所述CAN收发单元发送的第二CAN帧数据，将所述第二CAN帧数据发送至所述MCU模块。

优选的，所述FPGA模块与所述MCU模块之间通过第一RGMII接口相连接，所述FPGA模块与所述标准以太网之间通过第二RGMII接口相连接，所述FPGA模块与所述车载以太网之间通过第三RGMII接口相连接。

优选的，所述配置数据还包括以太网数据的目标地址，所述FPGA模块还包括：

多个RGMII接口接收通道，每个所述RGMII接口接收通道用于接收RGMII接口接收到的车载以太网数据或标准以太网数据，所述RGMII接口包括所述第二RGMII接口以及所述第三RGMII接口；

数据接收缓存通道，用于解码所述RGMII接口接收通道接收到的车载以太网数据和标准以太网数据，以及在解码后的车载以太网数据和解码后的标准以太网数据中，根据所述目标地址添加相应的描述符，生成目标车载以太网数据和目标标准以太网数据后进行缓存；

数据处理单元，用于将所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据缓存到内存中；

车载帧转发单元，用于从所述内存中获取所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据，并根据所述数据转发模式、所述目标车载以太网数据中的描述符和所述目标标准以太网数据中的描述符，将所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据发送至相对应的目标地址所对应的数据发送缓存通道，或将所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据发送至所述MCU通讯模块；

数据发送缓存通道，用于缓存所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据；

RGMII接口发送通道，用于分别将缓存在所述数据发送缓存通道的所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据发送至相对应的目标地址；

所述MCU通讯模块还用于将所述目标标准以太网数据发送至所述MCU模块。

优选的，所述FPGA模块还包括转发模式配置模块；

所述MCU通讯模块用于将所述配置数据发送至所述转发模式配置模块；

所述转发模式配置模块用于根据所述配置数据，对所述数据接收缓存通道的功能、所述数据处理单元的功能以及所述车载帧转发单元的功能进行配置，以实现对所述数据转发模式进行配置。

优选的，所述数据转发模式包括多通道转发模式，当所述数据转发模式为所述多通道转发模式时：

所述车载帧转发单元用于将所述目标车载以太网数据或将所述目标标准以太网数据发送至所述MCU通讯模块。

优选的，所述数据转发模式包括交换机模式，当所述转发模式为所述交换机模式时：

所述车载帧转发单元用于根据所述目标车载以太网数据中的描述符和所述目标标准以太网数据中的描述符，将所述目标车载以太网数据发送至与所述标准以太网相对应的数据发送缓存通道，以及将所述目标标准以太网数据发送至与所述车载以太网相对应的数据发送缓存通道；

所述RGMII接口发送通道用于将缓存在所述数据发送缓存通道的目标车载以太网数据发送至所述标准以太网，以及将缓存在所述数据发送缓存通道的目标标准以太网数据发送至所述车载以太网。

优选的，所述数据转发模式包括点对点转发模式，所述第二RGMII接口和所述第三RGMII接口均对应至少两个通道，每个所述通道对应一个RGMII接口接收通道和一个RGMII接口发送通道，当所述数据转发模式为所述点对点转发模式时：

每个所述RGMII接口接收通道用于接收相对应的第二RGMII接口的通道接收到的车载以太网数据，或接收相对应的第三RGMII接口的通道接收到的标准以太网数据；

所以车载帧转发单元用于根据所述目标车载以太网数据中的描述符，将所述目标车载以太网数据发送至与所述第三RGMII接口的第一目标通道相对应的数据发送缓存通道；以及根据所述目标标准以太网数据中的描述符，将所述目标标准以太网数据发送至与所述第二RGMII接口的第二目标通道相对应的数据发送缓存通道；

所述RGMII接口发送通道用于将缓存在所述数据发送缓存通道的目标车载以太网数据发送至所述车载以太网，以及将缓存在所述数据发送缓存通道的目标标准以太网数据发送至所述标准以太网。

优选的，还包括状态指示模块，所述状态指示模块与所述FPGA模块相连接；

所述状态指示模块用于指示所述车载以太网分析系统的工作状态。

上述，本发明实施例提供了一种车载以太网分析系统，能够根据所设置的数据转发模式，将以太网数据转发至目标地址，实现点对点的低延时数据转发，提升了数据传输的质量和效率，其次本发明实施例还能够实现CAN帧数据的转发，实现了两种不同类型数据的双向转发，提高了系统的兼容性和扩展性。另外，本发明实施例中采用而FPGA方案实现车载以太网分析系统，通过配置FPGA可以灵活配置交换机数量和端口数量，满足不同需求的网络拓扑结构。本发明实施例提供的车载以太网分析系统能够提升数据的传输效率，解决了现有技术中的车载以太网分析系统，存在着数据传输效率低下的技术问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种车载以太网分析系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种车载以太网分析系统的FPGA模块的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种车载以太网分析系统的连接示意图。

图4为本发明实施例提供的一种车载以太网分析系统的跳转流程示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本申请的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本申请的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何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。本文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。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

虽然现有的车载以太网分析仪，已经能够实现千兆车载以太网数据侦听、转发和数据注入的功能，但现有的车载以太网分析仪无法实现低延时的点对点数据转发，无法适用于对实时性要求较高的应用场景。其次，传统的车载以太网分析仪的灵活性有限，无法灵活配置交换机的数量和端口数量，拓展性较差，增加了后期升级的成本。

基于此，为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种车载以太网分析系统，如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种车载以太网分析系统的结构示意图，本发明实施例提供的车载以太网分析系统包括：FPGA模块和MCU模块，FPGA模块与MCU模块相连接。

其中FPGA为Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列，是在PAL(可编程阵列逻辑)、GAL(通用阵列逻辑)等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。而MCU则是指Microcontroller Unit，微控制单元，是把中央处理器(CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。本实施例中FPGA模块与MCU模块相连接，即FPGA模块与MCU模块之间存在真实的物理链路，从而实现FPGA模块与MCU模块相互之间进行数据的传输。

MCU模块用于与上位机相连接，与上位机进行交互，接收上位机发送的配置数据和第一CAN帧数据，以及用于与FPGA模块进行交互，将配置数据和第一CAN帧数据发送至FPGA模块；配置数据用于配置FPGA模块的参数和数据转发模式；以及用于接收FPGA发送的第二CAN帧数据和以太网数据，将第二CAN帧数据和以太网数据发送至上位机。

本实施例中，MCU模块还用于与上位机相连接，上位机可以是电脑等设备，MCU模块可以使用1路带有协议栈的千兆标准以太网接口作为HOST端口与上位进行连接。MCU模块与上位机相连接后，即可与上位机进行交互，从而与上位机之间进行数据的传输。具体的，上位机用于实现对FPGA模块的配置、数据转发和设备升级等功能，MCU模块通过与上位机进行交互，实现对FPGA模块的控制和管理。本实施例中，MCU模块可接收上位机发送的配置数据以及第一CAN帧数据，其中配置数据为用于对FPGA模块的参数和数据转发模式进行配置的数据，数据转发模式是指对数据进行转发的模式，例如数据转发模式可以是点对点转发模式或者是交换式模式等。在接收到配置数据和第一CAN帧数据后，MCU模块可进一步将配置数据以及第一CAN帧数据发送至FPGA模块中进行处理。可理解，本实施例中上位机不必同时向MCU模块发送第一CAN帧数据和配置数据，MCU模块在只接收到第一CAN帧数据或配置数据时，也会将接收到的到第一CAN帧数据或配置数据发送至FPGA模块中。

另外，本实施例中FPGA模块也可以向MCU模块发送第二CAN帧数据和以太网数据，MCU模块接收到第二CAN帧数据和以太网数据后，会将接收到的第二CAN帧数据发送至上位机中。

FPGA模块用于接收配置数据，根据配置数据进行参数和数据转发模式的配置，以及用于与车载CAN总线相连接，与车载CAN总线之间进行CAN帧数据的传输，用于与标准以太网和车载以太网相连接，与标准以太网之间进行标准以太网数据传输以及与车载以太网之间进行车载以太网数据的传输；以及用于根据配置好的数据转发模式，将以太网数据转发至目标地址，以太网数据包括标准以太网数据以及车载以太网数据中的至少一种，目标地址包括标准以太网、车载以太网以及MCU模块中的至少一种；以及用于将第一CAN帧数据转发至车载CAN总线，接收车载CAN总线发送第二CAN帧数据，将第二CAN帧数据发送至MCU模块。

而对于FPGA模块，在接收到MCU模块发送的配置数据后，FPGA模块即可根据配置数据，对自身的参数和数据转发模式进行配置。例如FPGA模块可根据配置数据对自身的收发通道的数量、固件以及数据转发模式进行配置。另外本实施例中FPGA模块还用于与车载CAN总线相连接，实现与车载CAN总线之间进行CAN帧数据的传输，以及用于与标准以太网和车载以太网相连接，从而实现标准以太网之间进行标准以太网数据传输以及与车载以太网之间进行车载以太网数据的传输。

本实施例中FPGA模块还用于根据配置好的数据转发模式，将以太网数据转发到目标地址中，其中以太网数据包括标准以太网数据以及车载以太网数据中的至少一种，目标地址包括标准以太网、车载以太网以及MCU模块中的至少一种。例如，当数据转发模式为交换机模式时，FPGA模块可以将标准以太网数据转发至车载以太网中，或者是将车载以太网数据转发至标准以太网中，并且在交换机模式下，可通过配置FPGA模块来配置交换机数量和端口数量，以满足不同的需求。又或者是，当数据转发模式为点对点模式时，假设FPGA模块与车载以太网相连接的接口有第一个通道和第二个通道，则FPGA模块可以将第一个通道所接收到的车载以太网数据转发到第二个通道中，实现车载以太网数据在物理层中的转换，即点对点传输。又或者是，当数据转发模式为多通道转发模式时，FPGA模块可以将接收到的与车载以太网相连接的接口的多个通道接收到的车载以太网数据打包后转发至MCU模块中，MCU模块再将打包后的车载以太网数据发送至上位机中进行处理。

另外，本实施例中FPGA模块还用于接收MCU模块发送的第一CAN帧数据，并将第一CAN帧数据发送至车载CAN总线中；以及用于接收车载CAN总线发送第二CAN帧数据，将第二CAN帧数据发送至MCU模块中，从而实现对CAN帧数据的双向转发功能。

另外，需要说明的是，本实施例中的车载以太网分析系统可以采用9-48V宽直流电压作为电源，以满足不同需求的供电场合。

上述，本发明实施例提供了一种车载以太网分析系统，能够根据所设置的数据转发模式，将以太网数据转发至目标地址，实现点对点的低延时数据转发，提升了数据传输的质量和效率，其次本发明实施例还能够实现CAN帧数据的转发，实现了两种不同类型数据的双向转发，提高了系统的兼容性和扩展性。另外，本发明实施例中采用而FPGA方案实现车载以太网分析系统，通过配置FPGA可以灵活配置交换机数量和端口数量，满足不同需求的网络拓扑结构。本发明实施例提供的车载以太网分析系统能够提升数据的传输效率，解决了现有技术中的车载以太网分析系统，存在着数据传输效率低下的技术问题。

在上述实施例的基础上，FPGA模块还包括MCU通讯模块以及接口配置模块。

MCU通讯模块用于与MCU模块进行交互，接收MCU模块发送的配置数据，将配置数据发送至接口配置模块。

接口配置模块用于根据配置数据，对MDIO端口进行配置。

一个实施例中，如图2所示，FPGA模块包括MCU通讯模块以及接口配置模块，其中MCU通讯模块用于与MCU模块进行交互，接收MCU模块发送的配置数据，并将配置数据发送至接口配置模块中。而接口配置模块在接收到配置数据后，则根据配置数据对MDIO端口进行配置，其中MDIO是Management Data lnput/Output的缩写，有两根线，分别为双向的MDIO和单向的MDC，用于以太网设备中上层对物理层的管理，本实施例中的物理层包括标准以太网的物理层以及车载以太网的物理层，MDIO端口可通过对标准以太网的物理层芯片的各类寄存器以及车载以太网的物理层芯片的各类寄存器进行访问和修改，从而实现对标准以太网的物理层以及车载以太网的物理层进行管理。

另一个实施例中，FPGA模块还包括固件升级单元，如图2所示，MCU模块发送的配置数据中还包括固件升级数据，MCU通讯模块可将配置数据发送至固件升级单元中，由固件升级单元根据固件升级数据升级FPGA模块的固件。

在上述实施例的基础上，FPGA模块还包括：

CAN收发单元，用于与车载CAN总线之间进行CAN帧数据的传输，接收MCU通讯模块发送的第一CAN帧数据，将第一CAN帧数据发送至车载CAN总线，以及用于接收车载CAN总线发送的第二CAN帧数据，将第二CAN帧数据发送至MCU通讯模块。

本实施例中，如图2所示，FPGA模块内包括CAN收发单元，其中CAN收发单元与车载CAN总线相连接，从而实现与车载CAN总线之间进行CAN帧数据的传输。具体的，本实施例中CAN收发单元用于接收MCU通讯模块发送的第一CAN帧数据，将第一CAN帧数据发送至车载CAN总线，以及用于接收车载CAN总线发送的第二CAN帧数据，将第二CAN帧数据发送至MCU通讯模块，从而实现CAN帧数据的双向转发。

MCU通讯模块还用于接收MCU模块发送的第一CAN帧数据，将第一CAN帧数据发送至CAN收发单元，以及用于接收CAN收发单元发送的第二CAN帧数据，将第二CAN帧数据发送至MCU模块。

而本实施例中，MCU通讯模块还用于接收MCU模块发送的第一CAN帧数据，并将第一CAN帧数据发送至CAN收发单元中，以使CAN收发单元将第一CAN帧数据转发至车载CAN总线。另外，MCU通讯模块还用于接收CAN收发单元发送的第二CAN帧数据，并将第二CAN帧数据转发至MCU模块中。

在上述实施例的基础上，FPGA模块与MCU模块之间通过第一RGMII接口相连接，FPGA模块与标准以太网之间通过第二RGMII接口相连接，FPGA模块与车载以太网之间通过第三RGMII接口相连接。

一个实施例中，如图3所示，FPGA模块与MCU模块之间通过第一RGMII接口相连接，FPGA模块与标准以太网之间通过第二RGMII接口相连接，FPGA模块与车载以太网之间通过第三RGMII接口相连接。其中RGMII接口为Reduced Gigabit Media IndependentInterface，精简千兆媒体独立接口，是Reduced GMII(吉比特介质独立接口)。RGMII接口均采用4位数据接口，工作时钟125MHz，并且在上升沿和下降沿同时传输数据，因此传输速率可达1000Mbps。本实施例中通过采用RGMII接口，能够实现高带宽、低延时通讯。

在上述实施例的基础上，配置数据还包括以太网数据的目标地址，FPGA模块还包括：

多个RGMII接口接收通道，每个RGMII接口接收通道用于接收RGMII接口接收到的车载以太网数据或标准以太网数据，RGMII接口包括第二RGMII接口以及第三RGMII接口。

本实施例中，如图2所示，FPGA模块还包括多个RGMII接口接收通道，其中每个RGMII接口对应至少一个RGMII接口接收通道，其中每个RGMII接口接收通道用于接收第二RGMII接口接收到的标准以太网数据，或接收第三RGMII接口接收到的车载以太网数据。

数据接收缓存通道，用于解码RGMII接口接收通道接收到的车载以太网数据和标准以太网数据，以及在解码后的车载以太网数据和解码后的标准以太网数据中，根据目标地址添加相应的描述符，生成目标车载以太网数据和目标标准以太网数据后进行缓存。

图2中的FGPA模块还包括有多个数据接收缓存通道，其中每一个RGMII接口接收通道均对应有一个数据接收缓存通道，其中数据接收缓存通道用于对相对应的RGMII接口接收通道接收到的车载以太网数据或标准以太网数据进行解码，并在解码后的车载以太网数据，根据数据转发模式添加相应的描述符，从而生成相对应的目标车载以太网数据；以及在解码后的标准以太网数据中，根据数据转发模式添加相应的描述符，从而生成相对应的目标标准以太网数据。本实施例中描述符用于描述数据的转发信息，转发信息包括所需要转发的目标地址。另外，MCU通讯模块也可以发送数据至数据接收缓存通道中进行缓存，例如将MCU模块发送的数据发送至数据发送缓存通道中缓存等。

数据处理单元，用于将目标车载以太网数据和目标标准以太网数据缓存到内存中。

数据处理单元则用于进一步将每个数据接收缓存通道中所缓存的目标车载以太网数据或目标标准以太网数据缓存到内存中，其中内存的类型可以为DDR3或者DDR4，可根据实际需要进行设置，本实施例中不进行具体限定。另一个实施例中，数据处理单元还用于对储存有目标地址的表格进行维护和更新等。

车载帧转发单元，用于从内存中获取目标车载以太网数据和目标标准以太网数据，并根据数据转发模式、目标车载以太网数据中的描述符和目标标准以太网数据中的描述符，将目标车载以太网数据和目标标准以太网数据发送至相对应的目标地址所对应的数据发送缓存通道，或将目标车载以太网数据和目标标准以太网数据发送至MCU通讯模块。

本实施例中，FPGA模块内还包括车载帧转发单元，其中车载帧转发单元则用于从内存中读取所缓存的目标车载以太网数据和目标标准以太网数据，并根据目标车载以太网数据中的描述符和目标标准以太网数据中的描述符，分别确定目标车载以太网数据所需要发送的目标地址以及目标标准以太网数据的目标地址。当目标地址为标准以太网或者车载以太网时，则车载帧转发单元根据数据转发模式，将目标车载以太网数据发送至相对应的目标地址所对应的数据发送缓存通道，以及将目标标准以太网数据发送至相对应的目标地址所对应的数据发送缓存通道。又或者是，当目标地址为MCU模块时，车载帧转发单元也可以根据数据转发模式，将目标车载以太网数据和目标标准以太网数据发送至MCU通讯模块。

数据发送缓存通道，用于缓存目标车载以太网数据和目标标准以太网数据。

数据发送缓存通道则用于接收到目标车载以太网数据和目标标准以太网数据，并缓存目标车载以太网数据和目标标准以太网数据。

RGMII接口发送通道，用于分别将缓存在数据发送缓存通道的目标车载以太网数据和目标标准以太网数据发送至相对应的目标地址。

本实施例中，每个RGMII接口发送通道均对应一个数据发送缓存通道，每个RGMII接口发送通道用于获取相对应的数据发送缓存通道中缓存的目标车载以太网数据或目标标准以太网数据，并将缓存的目标车载以太网数据或目标标准以太网数据发送至相对应的目标地址中。

MCU通讯模块还用于将目标标准以太网数据以及目标车载以太网数据发送至MCU模块。

另外，本实施例中MCU通讯模块还用于将目标标准以太网数据以及目标车载以太网数据发送至MCU模块，以使MCU模块可以将目标标准以太网数据以及目标车载以太网数据发送至上位机中进行处理分析。

在上述实施例的基础上，FPGA模块还包括转发模式配置模块；

MCU通讯模块用于将配置数据发送至转发模式配置模块；

转发模式配置模块用于根据配置数据，对数据接收缓存通道的功能、数据处理单元的功能以及车载帧转发单元的功能进行配置，以实现对数据转发模式进行配置。

一个实施例中，如图2所示，FPGA模块还包括转发模式配置模块，MCU通讯模块在接收到配置数据后，还把配置数据发送至转发模式配置模块中，由转发模式配置模块根据配置数据中的数据转发模式，对数据接收缓存通道的功能、数据处理单元的功能以及车载帧转发单元的功能进行配置，从而在FPGA模块上实现相对应的数据转发模式。例如，对于数据接收缓存通道进行配置时，可将数据接收缓存通道配置为转发模式或者交换机模式。而对数据处理单元和车载帧转发单元进行配置时，则可以在交换机功能的基础上，添加加点对点转发功能以及1对多转发功能，从而实现不同的数据转发模式。

在上述实施例的基础上，数据转发模式包括多通道转发模式，当数据转发模式为多通道转发模式时：

车载帧转发单元用于将目标车载以太网数据或将目标标准以太网数据发送至MCU通讯模块。

一个实施例中，数据转发模式包括多通道转发模式，当数据转发模式为多通道转发模式时，则车载帧转发单元用于将目标车载以太网数据或将目标标准以太网数据发送至MCU通讯模块，由MCU通讯模块将多个RGMII接口接收通道所接收到的目标车载以太网数据打包后发送至MCU模块中，或者将多个RGMII接口接收通道所接收到的目标标准以太网数据打包后发送至MCU模块中，MCU模块再将打包后的目标车载以太网数据或打包后的标准车载以太网数据上传至上位机中进行处理。

在上述实施例的基础上，数据转发模式包括交换机模式，当转发模式为交换机模式时：

车载帧转发单元用于根据目标车载以太网数据中的描述符和目标标准以太网数据中的描述符，将目标车载以太网数据发送至与标准以太网相对应的数据发送缓存通道，以及将目标标准以太网数据发送至与车载以太网相对应的数据发送缓存通道；

RGMII接口发送通道用于将缓存在数据发送缓存通道的目标车载以太网数据发送至标准以太网，以及将缓存在数据发送缓存通道的目标标准以太网数据发送至车载以太网。

在另一个实施例中，数据转发模式包括交换机模式，当数据转发模式为交换机模式时，则FPGA模块用于实现车载以太网和标准以太网相互之间进行数据的传输。具体的，车载帧转发单元用于根据目标车载以太网数据中的描述符和目标标准以太网数据中的描述符，将目标车载以太网数据发送至与标准以太网相连接的第二RGMII接口相对应的数据发送缓存通道中，以及将目标标准以太网数据发送至与车载以太网相连接的第三RGMII接口相对应的数据发送缓存通道中。

而RGMII接口发送通道则用于将缓存在数据发送缓存通道的目标车载以太网数据发送至标准以太网，以及将缓存在数据发送缓存通道的目标标准以太网数据发送至车载以太网，从而实现标准以太网和车载以太网之间进行数据交换的功能。

在上述实施例的基础上，数据转发模式包括点对点转发模式，第二RGMII接口和第三RGMII接口均对应至少两个通道，每个通道对应一个RGMII接口接收通道和一个RGMII接口发送通道。当数据转发模式为点对点转发模式时：

每个RGMII接口接收通道用于接收相对应的第二RGMII接口的通道接收到的车载以太网数据，或接收相对应的第三RGMII接口的通道接收到的标准以太网数据。

本实施例中，第二RGMII接口和第三RGMII接口均对应至少两个通道，每个通道对应一个RGMII接口接收通道和一个RGMII接口发送通道。示例性的，如图3中，第二RGMII接口通过两个通道与标准以太网的RJ45接口相连接，即第二RGMII接口对应两个RGMII接口接收通道和两个RGMII接口发送通道。而第三RGMII接口通过四个通道与车载以太网的MATEnet接口相连接，即第三RGMII接口对应四个RGMII接口接收通道和四个RGMII接口发送通道。另外，本实施例中数据转发模式包括点对点转发模式，点对点转发模式用于实现在同一个RGMII接口的不同通道之间的数据转发。当数据转发模式为点对点转发模式时，每个RGMII接口接收通道用于接收相对应的第二RGMII接口的通道接收到的车载以太网数据，或接收相对应的第三RGMII接口的通道接收到的标准以太网数据。

车载帧转发单元用于根据目标车载以太网数据中的描述符，将目标车载以太网数据发送至与第三RGMII接口的第一目标通道相对应的数据发送缓存通道；以及根据目标标准以太网数据中的描述符，将目标标准以太网数据发送至与第二RGMII接口的第二目标通道相对应的数据发送缓存通道；

而车载帧转发单元用于根据目标车载以太网数据中的描述符，确定与目标车载以太网数据相对应的目标地址，根据地址确定与目标车载以太网数据相对应的第三RGMII接口中的第一目标通道，可理解，与目标车载以太网数据相对应的第一目标通道，并非为接收与目标车载以太网数据所来源的车载以太网数据的通道。即当第三RGMII接口中的第一个通道接收第一车载以太网数据时，则根据该第一车载以太网数据生成的第一目标车载以太网数据需要发送的第一目标通道则不为第一个通道，可以是第二个通道或者第三个通道等。同理，车载帧转发单元需要根据目标标准以太网数据中的描述符确定目标地址，确定与目标地址相对应的第二RGMII接口中的第二目标通道，并将目标标准以太网数据发送至与第二RGMII接口的第二目标通道相对应的数据发送缓存通道中。

RGMII接口发送通道用于将缓存在数据发送缓存通道的目标车载以太网数据发送至车载以太网，以及将缓存在数据发送缓存通道的目标标准以太网数据发送至标准以太网。

而对于每个RGMII接口发送通道，则用于将缓存在相对应的数据发送缓存通道中的目标车载以太网数据发送至车载以太网中，从而实现车载以太网中不同通道之间数据转发。或者将缓存在相对应的数据发送缓存通道中的目标标准以太网数据发送至标准以太网中，从而实现以太网中不同通道之间数据转发。

在上述实施例的基础上，还包括状态指示模块，状态指示模块与FPGA模块相连接；

状态指示模块用于指示车载以太网分析系统的工作状态。

一个实施例中，车载以太网分析系统中还包括有状态指示模块，其中状态指示模块用于指示车载以太网分析系统的工作状态。示例性的，状态指示模块中集成有多个LED，如图3所示，LED用于直观地显示系统的运行状态、以太网端口和CANFD的状态，方便用户进行系统监控和故障排查。

另一个实施例中，本发明还提供了一种FPGA模块交换机FSM状态机的跳转流程，如图4所示，具体流程如下：

IDLE：检测到RGMII接口接收通道非空则跳转至DE_DESC状态，否则停留在IDLE状态；

DE_DESC：提取数据接收缓存通道携带的描述符信息，同时锁存描述符信息，然后跳转到MAC_MAP；

MAC_MAP：解析描述符中的MAC地址、端口信息以及接收状态信息，利用MAC地址进行hash算法映射到MAC地址表中，跳转至SRC_LEARN状态；

SRC_LEARN：根据MAC地址表中的老化标志以及学习标志决定是否更新该MAC地址，再跳转至MAC TAB UFDATE状态；

MAC_TAB_UFDATE：根据SRC_LEARN的更新标志更新MAC地址表，然后跳转至DST_MAP，否则根据老化时间进行MAC地址表老化处理，老化处理完再跳转到DST_MAP状态；

DST_MAP：并提取转发端口，跳转至DESC_UPDATE；

DESC_UPDATE：根据更新过来的转发端口，更新描述符信息对应段，然后跳转至DMA_WR状态；

DMA_WR：DMA搬运，将以太网帧存入DDR3，跳至RX_DONE状态；

RX_DONE：DDR缓存写索引递增1，跳回至IDLE；

DDRBUFFER_CK：检查DDR缓存读写索引，非空则跳转至DMA_RD，否则停留在本状态；

DMA_RD：DMA：读取以太网帧，读取完成跳至GET_TXPORT；

GET_TXPORT：提取以太网帧的发送端口，跳至SEND_FRAME状态；

SEND_FRAME：将以太网帧发送至对应的发送端口，发送完跳至SEND_DONE；

SEND_DONE：DDR缓存读索引递增1，跳回至DDRBUFFER_CK。

上述，本发明实施例提供了一种车载以太网分析系统，能够根据所设置的数据转发模式，实现以太网数据的交换机模式、多通道转发模式以及点对点模式的数据转发，提升了数据传输的质量和效率，其次本发明实施例还能够实现CAN帧数据的转发，实现了两种不同类型数据的双向转发，提高了系统的兼容性和扩展性。另外，本发明实施例中采用而FPGA方案实现车载以太网分析系统，通过配置FPGA可以灵活配置交换机数量和端口数量，满足不同需求的网络拓扑结构。本发明实施例提供的车载以太网分析系统能够提升数据的传输效率，解决了现有技术中的车载以太网分析系统，存在着数据传输效率低下的技术问题。

值得注意的是，上述车载以太网分析系统的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明实施例的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明实施例不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明实施例的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明实施例进行了较为详细的说明，但是本发明实施例不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明实施例构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明实施例的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种车载以太网分析系统，其特征在于，包括FPGA模块和MCU模块，所述FPGA模块与所述MCU模块相连接；

所述MCU模块用于与上位机相连接，与所述上位机进行交互，接收所述上位机发送的配置数据和第一CAN帧数据，以及用于与所述FPGA模块进行交互，将所述配置数据和所述第一CAN帧数据发送至所述FPGA模块；所述配置数据用于配置所述FPGA模块的参数和数据转发模式；以及用于接收所述FPGA发送的第二CAN帧数据和以太网数据，将所述第二CAN帧数据和所述以太网数据发送至所述上位机；

所述FPGA模块用于接收所述配置数据，根据所述配置数据进行所述参数和所述数据转发模式的配置，以及用于与车载CAN总线相连接，与所述车载CAN总线之间进行CAN帧数据的传输，用于与标准以太网和车载以太网相连接，与所述标准以太网之间进行标准以太网数据传输以及与所述车载以太网之间进行车载以太网数据的传输；以及用于根据配置好的数据转发模式，将所述以太网数据转发至目标地址，所述以太网数据包括所述标准以太网数据以及所述车载以太网数据中的至少一种，所述目标地址包括所述标准以太网、所述车载以太网以及所述MCU模块中的至少一种；以及用于将所述第一CAN帧数据转发至所述车载CAN总线，接收所述车载CAN总线发送第二CAN帧数据，将所述第二CAN帧数据发送至所述MCU模块。

2.根据权利要求1所述的一种车载以太网分析系统，其特征在于，所述FPGA模块还包括MCU通讯模块以及接口配置模块；

所述MCU通讯模块用于与所述MCU模块进行交互，接收所述MCU模块发送的配置数据，将所述配置数据发送至接口配置模块；

所述接口配置模块用于根据所述配置数据，对MDIO端口进行配置。

3.根据权利要求2所述的一种车载以太网分析系统，其特征在于，所述FPGA模块还包括：

CAN收发单元；用于与所述车载CAN总线之间进行CAN帧数据的传输，接收所述MCU通讯模块发送的第一CAN帧数据，将所述第一CAN帧数据发送至所述车载CAN总线，以及用于接收所述车载CAN总线发送的第二CAN帧数据，将所述第二CAN帧数据发送至MCU通讯模块；

所述MCU通讯模块还用于接收所述MCU模块发送的第一CAN帧数据，将所述第一CAN帧数据发送至所述CAN收发单元，以及用于接收所述CAN收发单元发送的第二CAN帧数据，将所述第二CAN帧数据发送至所述MCU模块。

4.根据权利要求2所述的一种车载以太网分析系统，其特征在于，所述FPGA模块与所述MCU模块之间通过第一RGMII接口相连接，所述FPGA模块与所述标准以太网之间通过第二RGMII接口相连接，所述FPGA模块与所述车载以太网之间通过第三RGMII接口相连接。

5.根据权利要求4所述的一种车载以太网分析系统，其特征在于，所述配置数据还包括以太网数据的目标地址，所述FPGA模块还包括：

多个RGMII接口接收通道，每个所述RGMII接口接收通道用于接收RGMII接口接收到的车载以太网数据或标准以太网数据，所述RGMII接口包括所述第二RGMII接口以及所述第三RGMII接口；

数据接收缓存通道，用于解码所述RGMII接口接收通道接收到的车载以太网数据和标准以太网数据，以及在解码后的车载以太网数据和解码后的标准以太网数据中，根据所述目标地址添加相应的描述符，生成目标车载以太网数据和目标标准以太网数据后进行缓存；

数据处理单元，用于将所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据缓存到内存中；

车载帧转发单元，用于从所述内存中获取所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据，并根据所述数据转发模式、所述目标车载以太网数据中的描述符和所述目标标准以太网数据中的描述符，将所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据发送至相对应的目标地址所对应的数据发送缓存通道，或将所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据发送至所述MCU通讯模块；

数据发送缓存通道，用于缓存所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据；

RGMII接口发送通道，用于分别将缓存在所述数据发送缓存通道的所述目标车载以太网数据和所述目标标准以太网数据发送至相对应的目标地址；

所述MCU通讯模块还用于将所述目标标准以太网数据发送至所述MCU模块。

6.根据权利要求5所述的一种车载以太网分析系统，其特征在于，所述FPGA模块还包括转发模式配置模块；

所述MCU通讯模块用于将所述配置数据发送至所述转发模式配置模块；

所述转发模式配置模块用于根据所述配置数据，对所述数据接收缓存通道的功能、所述数据处理单元的功能以及所述车载帧转发单元的功能进行配置，以实现对所述数据转发模式进行配置。

7.根据权利要求5所述的一种车载以太网分析系统，其特征在于，所述数据转发模式包括多通道转发模式，当所述数据转发模式为所述多通道转发模式时：

所述车载帧转发单元用于将所述目标车载以太网数据或将所述目标标准以太网数据发送至所述MCU通讯模块。

8.根据权利要求5所述的一种车载以太网分析系统，其特征在于，所述数据转发模式包括交换机模式，当所述转发模式为所述交换机模式时：

所述车载帧转发单元用于根据所述目标车载以太网数据中的描述符和所述目标标准以太网数据中的描述符，将所述目标车载以太网数据发送至与所述标准以太网相对应的数据发送缓存通道，以及将所述目标标准以太网数据发送至与所述车载以太网相对应的数据发送缓存通道；

所述RGMII接口发送通道用于将缓存在所述数据发送缓存通道的目标车载以太网数据发送至所述标准以太网，以及将缓存在所述数据发送缓存通道的目标标准以太网数据发送至所述车载以太网。

9.根据权利要求5所述的一种车载以太网分析系统，其特征在于，所述数据转发模式包括点对点转发模式，所述第二RGMII接口和所述第三RGMII接口均对应至少两个通道，每个所述通道对应一个RGMII接口接收通道和一个RGMII接口发送通道，当所述数据转发模式为所述点对点转发模式时：

每个所述RGMII接口接收通道用于接收相对应的第二RGMII接口的通道接收到的车载以太网数据，或接收相对应的第三RGMII接口的通道接收到的标准以太网数据；

所以车载帧转发单元用于根据所述目标车载以太网数据中的描述符，将所述目标车载以太网数据发送至与所述第三RGMII接口的第一目标通道相对应的数据发送缓存通道；以及根据所述目标标准以太网数据中的描述符，将所述目标标准以太网数据发送至与所述第二RGMII接口的第二目标通道相对应的数据发送缓存通道；

所述RGMII接口发送通道用于将缓存在所述数据发送缓存通道的目标车载以太网数据发送至所述车载以太网，以及将缓存在所述数据发送缓存通道的目标标准以太网数据发送至所述标准以太网。

10.根据权利要求2所述的一种车载以太网分析系统，其特征在于，还包括状态指示模块，所述状态指示模块与所述FPGA模块相连接；

所述状态指示模块用于指示所述车载以太网分析系统的工作状态。