CN207926649U - 车载智能网关及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车载智能网关及汽车，其CAN收发器通过CAN总线与第一车载电器相连；无线通信模块与云端服务器相连；以太网交换机通过以太网与第二车载电器相连；主控制器的第一接口与CAN收发器相连，以通过CAN收发器及CAN总线与至少一个车载电器进行通信，主控制器的第二接口与无线通信模块相连，以通过无线通信模块与云端服务器进行通信，主控制器的第三接口与以太网交换机相连，以通过以太网交换机及以太网线与至少一个第二车载电器进行通信。本实用新型提供的车载智能网关及汽车，利用一个主控制器便能够实现车身各电器设备的CAN交互与以太网交互，结构简单，且能通过无线通信模块与云端服务器实现数据交互，提高数据交换和上传的能力。

Description

车载智能网关及汽车

技术领域

本实用新型涉及网络技术领域，尤其涉及一种车载智能网关及汽车。

背景技术

随着网络技术的快速发展，汽车，比如人工驾驶车辆与无人驾驶车辆等，一般都会配置网络系统。网络是用通信线路和通信设备将分布在不同地点的多台自治计算机系统互相连接起来，按照共同的网络协议，共享硬件、软件，最终实现资源共享的系统。利用网络，人们不仅可以实现资源共享，还可以交换资料、保持联系、进行娱乐等。现在很多人的生活和工作已经和网络密不可分了。

为实现网络连接，网关则应运而生，网关是能够连接不同网络的软件和硬件的结合产品。特别地，它们可以使用不同的格式、通信协议或结构连接起两个系统。网关实际上通过重新封装信息以使它们能被另一个系统读取，为了完成这项任务，网关必须能够应用通信，建立和管理会话，传输已经编码的数据，并解析逻辑和物理地址数据。

网关产品包括交换机(switch)，交换机是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，是一种基于MAC地址(物理地址)识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

现有的车载网关产品，要么是单一的CAN总线网关功能，要么是单一的以太网网关功能，随着车内电器模块的增大，功能越来越复杂，需要各电器模块相互交互的场景和应用也越来越多，传统的单一功能的CAN网关或者以太网网关显得不能满足需求，但两种模块同时出现在车，需要分别自带有MCU，不仅增加成本，还增加结构空间，降低交互效率。

综上所述，现有的汽车上的网关无法满足网络快速发展的需求，无法跟上物联网发展的速度，难以满足用户的用户需求，影响用户体验，进而导致产品的市场竞争力下降。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种车载智能网关及汽车，利用一个主控制器便能够实现车身各电器设备的CAN交互与以太网交互结构简单，且能通过无线通信模块与云端服务器实现数据交互，提高数据交换和上传的能力。

本实用新型提供一种车载智能网关，包括主控制器、至少一个CAN收发器、无线通信模块、以太网交换机。所述CAN收发器通过CAN总线与至少一个第一车载电器相连。所述无线通信模块与云端服务器相连。所述以太网交换机通过以太网与至少一个第二车载电器相连。所述主控制器包括至少一个第一接口、至少一个第二接口、至少一个第三接口，所述主控制器的第一接口与CAN收发器相连，以通过所述CAN收发器及CAN总线与所述至少一个车载电器进行通信，所述主控制器的第二接口与所述无线通信模块相连，以通过所述无线通信模块与所述云端服务器进行通信，所述主控制器的第三接口与所述以太网交换机相连，以通过所述以太网交换机及以太网线与所述至少一个第二车载电器进行通信。

在一实施方式中，所述车载智能网关还包括供电模块，所述供电模块与所述主控制器的第四接口相连，以输出工作电压值所述主控制器。

在一实施方式中，所述主控制器包括多个CAN控制器；所述多个CAN控制器分别与所述CAN收发器相连，CAN控制器与所述CAN收发器通过UART进行通信。

在一实施方式中CAN控制器的数量与CAN收发器的数量相同。

在一实施方式中，所述主控制器还包括至少一个MAC控制器；所述至少一个MAC控制器与所述以太网交换机相连，以通过所述以太网交换机及所述以太网线与所述至少一个第二车载电器进行通信。

在一实施方式中，所述无线通信模块通过USB总线与所述主控制器相连，且通过4G通信协议与云端服务器进行通信。

本实用新型还提供一种汽车，所述汽车包括上述车载智能网关。

在一实施方式中，所述汽车为无人驾驶车辆。

本实用新型提供的车载智能网关及汽车，通过将车载CAN网关和以太网网关设置在一个主控制器内，降低成本，减小结构空间，提高交互效率和可靠性，使得车载智能网关利用一个主控制器便能够实现车身各电器设备的CAN交互与以太网交互，且能通过无线通信模块与云端服务器实现数据交互，提高了数据交换和上传的能力。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的车载智能网关与车载电器及云端服务器连接的结构框图；

图2为图1中的车载智能网关的模块结构示意图；

图3为图1中的车载智能网关的电路结构示意图；

图4为本实用新型第二实施例的汽车的结构框图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型详细说明如下。

请参考图1，图1为本实用新型第一实施例的车载智能网关10的结构框图。本实施例提供的车载智能网关10可以但并不限于装置在汽车上。如图1所示，车载智能网关10可以同时与车身上的多个车载电器电连接，以丰富并增强车身各车载电器之间的交互功能。具体地，在本实施例中，多个车载电器可以但不限于包括多个第一车载电器C1，C2……Cn与多个第二车载电器E1，E2……En。

具体地，多个第一车载电器C1，C2……Cn通过CAN总线进行交互。多个第二车载电器E1，E2……En通过以太网线进行交互。进一步地，第一车载电器、第二车载电器以及云端服务器20还可以通过车载智能网关10实现快速数据交互，以增强车身各车载电器之间及其与云端服务器20之间的交互功能。

请一并参考图2，图2为图1中的车载智能网关10的模块结构示意图。图3为图2所示的车载智能网关10的电路结构示意图。请同时参考图1、图2及图3，本实施例提供的车载智能网关10包括但不限于主控制器100、至少一个CAN收发器(CAN Transceiver)101、无线通信模块102及以太网交换机(Ethernet Switch)103。

在本实施例中，车载智能网关10还可以但不限于包括供电模块104。

具体地，主控制器100包括至少一个第一接口、至少一个第二接口、至少一个第三接口，主控制器100的第一接口与CAN收发器相连，以通过CAN收发器及CAN总线与至少一个车载电器进行通信。主控制器100的第二接口与无线通信模块102相连，以通过无线通信模块102与云端服务器20进行通信。主控制器100的第三接口与以太网交换机103相连，以通过以太网交换机103及以太网线与至少一个第二车载电器进行通信。

在本实施例中，无线通信模块102可以但不限于通过USB总线与主控制器100相连，且通过4G通信协议与云端服务器20进行通信。

具体地，在本实施例中，主控制器100包括CAN控制器(CAN Controller)。在具体连接时，每个CAN收发器均设有UART接口、INH接口及CAN控制器对外输出接口，每个CAN收发器中的UART接口与INH接口均对应连接至CAN控制器，每个CAN收发器中的CAN控制器对外输出接口通过CAN总线连接至至少一个第一车载电器Cn，其中，INH接口表示高电平唤醒。进一步而言，主控制器100中的CAN控制器至少包括六个CAN控制器接口，并在每个CAN控制器接口处设置一个CAN收发器，具体地，CAN控制器与CAN收发器之间通过UART连接通信。

在本实施方式中，CAN收发器至少为六个，以形成六个CAN控制器对外输出接口HSCAN1,HSCAN2,HSCAN3,HSCAN4,HSCAN5,HSCAN6，每个CAN控制器对外输出接口可以与一个第一车载电器Cn连接，以实现外接网络功能接口。换而言之，本实施方式的车载智能网关10可以实现至少六个第一车载电器通过CAN进行交互。

需要说明的是，本实施方式中六个CAN控制器对外输出接口中的四个CAN控制器对外输出接口为普通CAN接口，六个CAN控制器对外输出接口中的两个CAN控制器对外输出接口为高速CAN接口，但并不限于此，六个CAN控制器对外输出接口中的普通CAN接口与高速CAN接口的比例可以根据第一车载电器的需要而设置成相应的比例，例如六个CAN控制器对外输出接口也可以全部为普通CAN接口等等。

在本实施例中，主控制器100还包括至少一个MAC控制器，以太网交换机103可以通过RGMII/SGMII接口与MAC控制器相连，并通过PHY接口与第二车载电器Cn相连。具体地，PHY接口可以通过桥接(Brigde，BR)方式与第二车载电器En连接。

此外，以太网交换机103还设有用于以太网诊断(Diag)的连接接口。具体而言，用于以太网诊断的连接接口为100TX接口。

具体地，在本实施例中，车载智能网关10通过带有CAN控制器和MAC控制器，多个接口的CAN控制器通过CAN收发器挂到车身总线上，至少可以提供车身上的六个第一车载电器通过CAN进行交互。主控制器100中MAC控制器能过以太网交换机103扩展后可以与车身的第二车载电器En的PHY接口连接，以与第二车载电器En通过以太网进行交互。由于CAN控制器和MAC控制器设置在同一芯片内，使得车载智能网关10对各接口管理更加便捷和高效，降低成本的同时提高网关性能。

具体地，本实施提供的车载智能网关10，通过将车载CAN网关和以太网网关设置在一个主控制器100内，降低成本，减小结构空间，提高交互效率和可靠性，使得车载智能网关10利用一个主控制器100便能够实现车身各电器设备的CAN交互与以太网交互，并能够很好地丰富和增强汽车上的网络系统功能，较大限度地满足网络快速发展的需求，使其适应物联网的发展速度，进而满足用户的用户需求并改善用户体验，提高产品的市场竞争力，且车载智能网关10还设置有无线通信模块102，且能通过无线通信模块102与云端服务器20实现数据交互，提高了数据交换和上传的能力。

请参考图4，图4为本实用新型第二实施例的汽车的结构框图。如图4所示，本实施例提供的汽车包括车载智能网关10，具体地，车载智能网关10的具体结构可以参考图1至图3及其对应的描述，在此不再赘述。

值得一提的是，本实施例中的汽车包括人工驾驶车辆与无人驾驶车辆，但并不限于此，例如汽车还可以为智能平衡车等等。

综上所述，本申请实施例提供的车载智能网关10及汽车实现一个主控制器100可同时实现CAN交互和以太网交互，大大丰富和增强了车身各电器设备之间的交互功能。本申请能够很好地丰富和增强汽车上的网络系统功能，较大限度地满足网络快速发展的需求，使其适应物联网的发展速度，进而满足用户的用户需求并改善用户体验，提高产品的市场竞争力，且能通过无线通信模块102与云端服务器20实现数据交互，提高了数据交换和上传的能力。

在具体的应用例中，上述车载智能网关10最终可以构成CAN交互与以以太网交互结合的通信链路，以使得各种电器设备之间实现通信连接、交互功能。具体地，以车载智能网关10中的以太网交互为例进行说明，比如ADAS(Advanced Driver Assistant System，先进驾驶辅助系统)，其可以利用安装于车上的各式各样的传感器，在第一时间收集车内外的环境数据，进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险，以引起注意和提高安全性的主动安全技术。ADAS采用的传感器主要有摄像头、雷达、激光和超声波等，可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量，通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或者挡风玻璃上。不难看出，上述ADAS功能所使用的各种智能硬件，均可以通过本申请的以以太网交互实现通信连接、交互，但并不限于此。

具体来说，可以在智能硬件间进行多媒体、控制、诊断和传感信息中的至少一种通讯，智能硬件可以包括光驱、数字媒体播放器、收音机、显示器、扬声器、卫星收音机、音频放大器、图像捕捉设备、卫星导航系统、交换机、桥接器、路由器以及诊断传感器或监视器，且均能够通过车载智能网关10的CAN链路或以以太网交互进行通讯，且能通过无线通信模块102将数据上传至云端服务器20。

本申请以无人驾驶车辆为例，其还可以包括主机等，主机可包括适当的逻辑器件、电路和/或代码以用于实现OSI模型(Open System Interconnection，开放式通信系统互联参考模型)上面五层的运行和/或功能操作。因此，主机会生成用于网络传输的数据包和/或对这些数据包进行处理，并且还会对从网络接受到的数据包进行处理。同时，主机可通过执行相应指令和/或运行一种或多种应用程序来为本地用户和/或一个或多个远程用户或网络节点提供服务。在本实用新型的不同实施例中，主机可采用一种或多种安全协议。

本申请的PHY接口可支持标准数据率和/或非标准数据率，此外MAC控制器可包括适当的逻辑器件、电路和/或代码以用于对支持数据链路层的操作和/或功能进行处理。因此，对于输出的数据，MAC控制器会从主机处接收数据，添加头部信息或者将数据打包以供通过网络进行路由，并且将数据传送给PHY接口。类似地，对于输入的数据，MAC控制器会从PHY接口处接收比特，将比特重组成数据包并将这些数据包传送给主机。

PHY接口可包括适当的逻辑器件、电路和/或代码以用于对物理层符号通过物理媒质进行收发。因此，PHY接口可接收来自MAC控制器的数据，将数据转换为一个或多个物理层符号，并且将所述符号施加到物理媒质上。类似地，PHY接口可接收物理层符号，对符号进行处理以提取出符号所代表的数据比特，并且将所述数据比特传送到MAC控制器。在本申请的各种实施例中，PHY接口能够根据相应的数据发送和/或接收来生成时间戳。在本申请的不同实施例中，PHY接口可与一种或多种不同的物理媒质例如铜、光纤和/或底板相连接。因此，由于以太网的大规模使用，以太网的连线或其他物理媒质与其它技术的相应连线和/或物理媒质相比起来成本低廉和/或易于找到。

在本申请的各实施例中，PHY接口对于比如无人驾驶车辆的车载电子系统来说，扩展范围并非必须，但是用于以以太网交互范围扩展的方法和系统仍然可以被用来提高以以太网交互的电磁发射效率和/或承受力。由于车载电子系统存在较高程度的干扰，因此可能需要使用具有较低电磁发射效率和/或承受力的以以太网交互。

在本申请中，以太网交换机103，可以具有AVB功能(Audio Video Bridging，满足IEEE 802.1的标准集合)，和/或包括有一条或多条非屏蔽双绞线，每一端可以具有8P8C模块连接器。在本申请其他实施例中，该物理链路可以是光纤或者底板。

具体地，本实施例提供的汽车，通过将车载CAN网关和以太网网关设置在一个主控制器100内，降低成本，减小结构空间，提高交互效率和可靠性，使得车载智能网关10利用一个主控制器100便能够实现车身各电器设备的CAN交互与以太网交互，并能够很好地丰富和增强汽车上的网络系统功能，较大限度地满足网络快速发展的需求，使其适应物联网的发展速度，进而满足用户的用户需求并改善用户体验，提高产品的市场竞争力，且能通过无线通信模块102与云端服务器20实现数据交互，提高数据交换和上传的能力。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。对于终端类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (8)

1.一种车载智能网关，其特征在于，所述车载智能网关包括主控制器、至少一个CAN收发器、无线通信模块、以太网交换机；

所述CAN收发器通过CAN总线与至少一个第一车载电器相连；

所述无线通信模块与云端服务器相连；

所述以太网交换机通过以太网与至少一个第二车载电器相连；

所述主控制器包括至少一个第一接口、至少一个第二接口、至少一个第三接口，所述主控制器的第一接口与CAN收发器相连，以通过所述CAN收发器及CAN总线与所述至少一个第一车载电器进行通信，所述主控制器的第二接口与所述无线通信模块相连，以通过所述无线通信模块与所述云端服务器进行通信，所述主控制器的第三接口与所述以太网交换机相连，以通过所述以太网交换机及以太网线与所述至少一个第二车载电器进行通信。

2.如权利要求1所述的车载智能网关，其特征在于，所述车载智能网关还包括供电模块，所述供电模块与所述主控制器的第四接口相连，以输出工作电压至所述主控制器。

3.如权利要求1所述的车载智能网关，其特征在于，所述主控制器包括多个CAN控制器；

所述多个CAN控制器分别与所述CAN收发器相连，CAN控制器与所述CAN收发器通过UART进行通信。

4.如权利要求3所述的车载智能网关，其特征在于，CAN控制器的数量与CAN收发器的数量相同。

5.如权利要求3所述的车载智能网关，其特征在于，所述主控制器还包括至少一个MAC控制器；

所述至少一个MAC控制器与所述以太网交换机相连，以通过所述以太网交换机及所述以太网线与所述至少一个第二车载电器进行通信。

6.如权利要求1所述的车载智能网关，其特征在于，所述无线通信模块通过USB总线与所述主控制器相连，且通过4G通信协议与云端服务器进行通信。

7.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求1至6中任一项所述的车载智能网关。

8.如权利要求7所述的汽车，其特征在于，所述汽车为无人驾驶车辆。