CN209126668U - 自动驾驶平台的混合网络系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种自动驾驶平台的混合网络系统，包括包括车载以太网交换单元、域处理器SOC单元及CAN FD控制收发单元；所述车载以太网交换单元对外连接有多个车载以太网口，且所述车载以太网交换单元通过信号接口与域处理器SOC单元连接；所述域处理器SOC单元通过串行收发接口与CAN FD控制收发单元连接，且所述CAN FD控制收发单元通过车载连接器与外界通信。本实用新型通过车载以太网交换单元、域处理器SOC单元及CAN FD控制收发单元配合，实现自动驾驶硬件平台上的车载以太网和CAN FD的混合，实现了车载以太网传输交换、CAN FD通信与域处理器SOC融合技术，且实现自动驾驶平台域控制处理器SOC系统的构建。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动驾驶技术领域，特别涉及一种自动驾驶平台的混合网络系统。
背景技术
随着汽车的信息化，智能化发展，人们对智能互联汽车的需求越来越大，许多新技术也陆续开始应用在智能汽车上，如360全景泊车，ADAS，最后到自动驾驶，这些新的特性驱动对车载网络带宽的需求。现行的以CAN总线为主的车载混合网络在传输带宽和扩展性等方面受到制约，难以满足现有的车载应用需求，特别是自动驾驶应用。随着车载以太网技术的出现和发展，为解决该问题提供了新的手段。
然而，当前传统的网络架构是以CAN为主(LIN，MOST，FLEXRAY等)，配合车载以太网的混合网路架构，随着汽车智能化，自动驾驶新技术发展，该网络架构存在总线带宽不足，线重增加及可宽展性差，安全性低，功耗大等问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种自动驾驶平台的混合网络系统，旨在解决总线带宽不足，线重增加及可宽展性差，安全性低，功耗大的问题。
为实现上述目的，本实用新型提出的自动驾驶平台的混合网络系统，该自动驾驶平台的混合网络系统包括车载以太网交换单元、域处理器SOC单元及CAN FD控制收发单元；所述车载以太网交换单元对外连接有多个车载以太网口，且所述车载以太网交换单元通过信号接口与域处理器SOC单元连接；所述域处理器SOC单元通过串行收发接口与CAN FD控制收发单元连接，且所述CAN FD控制收发单元通过车载连接器与外界通信。
优选地，所述自动驾驶平台的混合网络系统还包括存储单元，所述存储单元与域处理器SOC单元连接，以供存储系统启动和内核文件及图像数据转换处理过程。
优选地，所述自动驾驶平台的混合网络系统还包括电源管理单元，所述电源管理单元分别与车载以太网交换单元、CAN FD控制收发单元、域处理器SOC单元及存储单元连接，给车载以太网交换单元、CAN FD控制收发单元、域处理器SOC单元及存储单元提供电源供给和电源状态监控。
优选地，所述车载以太网口包括至少两个100Base-T1网口及一个100Base-TX网口；所述100Base-T1网口连接摄像头、激光雷达传感器、汽车ECU和/或网关，且所述100Base-TX网口通过RJ45接口连接调试设备。
优选地，所述信号接口包括RGMII接口，用以提供1000Mbps带宽的数据通信；
I2C/SPI接口，用于域处理器SOC单元对车载以太网交换单元的寄存器操作；
MDC/MDIO接口，用于预留PHY管理接口，以供所述域处理器SOC单元来对车载以太网交换单元的寄存器中的内部PHY寄存器进行配置操作；
RESET接口，以供所述域处理器SOC单元复位所述车载以太网交换单元。
优选地，所述CAN FD控制收发单元通过车载连接器与外界毫米波雷达、超声波雷达传感器和/或外界ECU通信。
优选地，所述车载以太网交换单元通过滤波器对外连接有多个车载以太网口。
本实用新型技术方案通过车载以太网交换单元、域处理器SOC单元及CAN FD控制收发单元配合，采用车载以太网为主干网、域处理器SOC单元的形式，将汽车内部各项功能模块化，大幅度简化了电气架构，降低了功耗，降低了布线的复杂程度，减少了不必要的处理模块，从而大幅度降低成本，并且，可以共享硬件资源和软件资源；再者，采用CAN FD控制收发单元，继承了CAN总线的特性，弥补了CAN总线带宽和数据长度的不足，将数据位最大的字节数提升到64位，最高通讯速率可达8Mbit/s以上，显著提高了通信速率，降低了总线负载。实用新型通过车载以太网交换单元、域处理器SOC单元及CAN FD控制收发单元配合，实现自动驾驶硬件平台上的车载以太网和CAN FD的混合，实现了车载以太网传输交换、CANFD通信与域处理器SOC融合技术，且实现自动驾驶平台域控制处理器SOC系统的构建，具有高带宽、资源共享且宽展性好、网络接口同一模块兼容性好、高效实时运算、硬件空间减小、功耗低、降低成本及高质量数据交互的特点。
附图说明
图1为本实用新型自动驾驶平台的混合网络系统一实施例的方框示意图。
附图标号说明：
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提出一种自动驾驶平台的混合网络系统。
参照图1，图1为本实用新型自动驾驶平台的混合网络系统一实施例的方框示意图。
在本实用新型实施例中，该自动驾驶平台的混合网络系统，如图1所示，该自动驾驶平台的混合网络系统包括车载以太网交换单元100、域处理器SOC单元101及CAN FD控制收发单元102；所述车载以太网交换单元100对外连接有多个车载以太网口105，且所述车载以太网交换单元100通过信号接口与域处理器SOC单元101连接；所述域处理器SOC单元101通过串行收发接口与CAN FD控制收发单元102连接，且所述CAN FD控制收发单元102通过车载连接器107与外界通信。
车载以太网包括传输物理层和Ethernet AVB协议栈两大部分，具有高带宽、强宽展能力和开放的架构特点，并可在单对非屏蔽双绞线上实现100Mbps全双工通信，新的1000Mbps的车载以太网技术也已突破并很快将开始应用，可满足未来自动驾驶车身网络通信需求。
CAN FD是CAN的替代总线，在继承CAN总线的绝大特性的同时，弥补了CAN总线在总线带宽和数据长度的不足，将数据位最大的字节数提升到64位，最高通讯速率可达8Mbit/s以上，显著提高了通信速率，降低了总线负载。CAN FD可以兼容传统的CAN网络，本案采用的车内的控制网络由CAN网络向CAN FD网络迁移，且将CAN FD使用于自动驾驶车载网络中。
域处理器SOC单元101的芯片为高性能的SOC芯片，SOC为系统级芯片，为片上系统，通常包括多核异构高性能ARM处理器内核，内嵌高容量缓存和RAM，高性能AXI总线，DMA，GPU图形引擎加速单元或FPGA加速处理单元，支持CAN FD接口及CAN FD各层协议，支持RGMII接口及Ethernet AVB协议栈，同时应用处理器SOC通常具有视频数据压缩/解压缩，视频编解码等功能模块，能够驱动外围显示等功能。
本实用新型技术方案通过车载以太网交换单元100、域处理器SOC单元101及CANFD控制收发单元102配合，采用车载以太网为主干网、域处理器SOC单元101的形式，将汽车内部各项功能模块化，大幅度简化了电气架构，降低了功耗，降低了布线的复杂程度，减少了不必要的处理模块，从而大幅度降低成本，并且，可以共享硬件资源和软件资源；再者，采用CAN FD控制收发单元102，继承了CAN总线的特性，弥补了CAN总线带宽和数据长度的不足，将数据位最大的字节数提升到64位，最高通讯速率可达8Mbit/s以上，显著提高了通信速率，降低了总线负载。实用新型通过车载以太网交换单元100、域处理器SOC单元101及CANFD控制收发单元102配合，实现自动驾驶硬件平台上的车载以太网和CAN FD的混合，实现了车载以太网传输交换、CAN FD通信与域处理器SOC融合技术，且实现自动驾驶平台域控制处理器SOC系统的构建，具有高带宽、资源共享且宽展性好、网络接口同一模块兼容性好、高效实时运算、硬件空间减小、功耗低、降低成本及高质量数据交互的特点。
优选地，所述自动驾驶平台的混合网络系统还包括存储单元103，所述存储单元103与域处理器SOC单元101连接，以供存储系统启动和内核文件及图像数据转换处理过程。存储单元103主要包括QSPI FLASH，eMMC，DDR4颗粒等，存储单元103配合域处理器SOC单元101组成系统，存储系统启动和内核文件及图像等数据转换处理过程中的存储单元103。
优选地，所述自动驾驶平台的混合网络系统还包括电源管理单元104，所述电源管理单元104分别与车载以太网交换单元100、CAN FD控制收发单元102、域处理器SOC单元101及存储单元103连接，给车载以太网交换单元100、CAN FD控制收发单元102、域处理器SOC单元101及存储单元103提供电源供给和电源状态监控。电源管理模块主要给各模块提供电源供给与各个模块的电源状态监控。
优选地，所述车载以太网口105包括至少两个100Base-T1网口及一个100Base-TX网口；所述100Base-T1网口连接摄像头、激光雷达传感器、汽车ECU和/或网关，且所述100Base-TX网口通过RJ45接口108连接调试设备。车用以太网络标准IEEE100BASE-T，是一项单对以太网络联盟所定义的技术标准。100BASE-T是在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE802.3的CSDA/CD(载波监听多点接入/冲突检测)协议，它又称为快速以太网(Fast Ethernet)，100Base-T1网口对外可以连接摄像头、激光雷达传感器、汽车ECU和/或网关，且100Base-TX网口通过RJ45接口108外接调试用的设备，便于车载以太网交换单元100连接外部。
优选地，所述信号接口包括RGMII接口，用以提供1000Mbps带宽的数据通信；
I2C/SPI接口，用于域处理器SOC单元101对车载以太网交换单元100的寄存器操作；
MDC/MDIO接口，用于预留PHY管理接口，以供所述域处理器SOC单元101来对车载以太网交换单元100的寄存器中的内部PHY寄存器进行配置操作；
RESET接口，以供所述域处理器SOC单元101复位所述车载以太网交换单元100。
RGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface，Reduced GMII，吉比特介质独立接口)。RGMII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。
SPI接口的全称是"Serial Peripheral Interface"，意为串行外围接口，是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。
MDC/MDIO接口中，MDIO接口，MAC与PHY间的管理接口(MII是数据接口)，有2根线：时钟线MDC，数据线MDIO(双向)。
MDIO在802.3标准里面定义，标准没有要求数据在时钟的哪个沿变化，但是在PHY驱动MDIO总线时要求MDIO必须在MDC上升沿后0～300ns内发生变化，隐含了PHY在MDC的上升沿时打出数据。所以在MAC通过MDIO读PHY信息时，前面MAC驱动MDIO部分是在MDC下降沿打出数据，后面PHY驱动MDIO部分是在MDC上升沿打出数据。
因此，MDC/MDIO接口，用于预留PHY管理接口，以供所述域处理器SOC单元101来对车载以太网交换单元100的寄存器中的内部PHY寄存器进行配置操作。
RESET接口是用于所述域处理器SOC单元101复位所述车载以太网交换单元100。
优选地，所述CAN FD控制收发单元102通过车载连接器107与外界毫米波雷达、超声波雷达传感器和/或外界ECU通信。
CAN FD是CAN的替代总线，在继承CAN总线的绝大特性的同时，弥补了CAN总线在总线带宽和数据长度的不足，将数据位最大的字节数提升到64位，最高通讯速率可达8Mbit/s以上，显著提高了通信速率，降低了总线负载。CAN FD可以兼容传统的CAN网络，本案的车内的控制网络由CAN网络向CAN FD网络迁移，且将CAN FD使用于自动驾驶车载网络中。
优选地，所述车载以太网交换单元100通过滤波器106对外连接有多个车载以太网口105。车载以太网交换单元100经过滤波器106滤波处理后对外连接2个以上100Base-T1车载以太网口105和1个100Base-TX的普通100M网口。
应当说明的是，本实用新型的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种自动驾驶平台的混合网络系统，其特征在于，该自动驾驶平台的混合网络系统包括车载以太网交换单元、域处理器SOC单元及CAN FD控制收发单元；所述车载以太网交换单元对外连接有多个车载以太网口，且所述车载以太网交换单元通过信号接口与域处理器SOC单元连接；所述域处理器SOC单元通过串行收发接口与CAN FD控制收发单元连接，且所述CAN FD控制收发单元通过车载连接器与外界通信。
2.如权利要求1所述的自动驾驶平台的混合网络系统，其特征在于，所述自动驾驶平台的混合网络系统还包括存储单元，所述存储单元与域处理器SOC单元连接，以供存储系统启动和内核文件及图像数据转换处理过程。
3.如权利要求2所述的自动驾驶平台的混合网络系统，其特征在于，所述自动驾驶平台的混合网络系统还包括电源管理单元，所述电源管理单元分别与车载以太网交换单元、CANFD控制收发单元、域处理器SOC单元及存储单元连接，给车载以太网交换单元、CAN FD控制收发单元、域处理器SOC单元及存储单元提供电源供给和电源状态监控。
4.如权利要求1所述的自动驾驶平台的混合网络系统，其特征在于，所述车载以太网口包括至少两个100Base-T1网口及一个100Base-TX网口；所述100Base-T1网口连接摄像头、激光雷达传感器、汽车ECU和/或网关，且所述100Base-TX网口通过RJ45接口连接调试设备。
5.如权利要求1所述的自动驾驶平台的混合网络系统，其特征在于，所述信号接口包括RGMII接口，用以提供1000Mbps带宽的数据通信；
I2C/SPI接口，用于域处理器SOC单元对车载以太网交换单元的寄存器操作；
MDC/MDIO接口，用于预留PHY管理接口，以供所述域处理器SOC单元来对车载以太网交换单元的寄存器中的内部PHY寄存器进行配置操作；
RESET接口，以供所述域处理器SOC单元复位所述车载以太网交换单元。
6.如权利要求1所述的自动驾驶平台的混合网络系统，其特征在于，所述CAN FD控制收发单元通过车载连接器与外界毫米波雷达、超声波雷达传感器和/或外界ECU通信。
7.如权利要求1所述的自动驾驶平台的混合网络系统，其特征在于，所述车载以太网交换单元通过滤波器对外连接有多个车载以太网口。
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Denomination of utility model: Hybrid network system of automatic driving platform Effective date of registration: 20210520 Granted publication date: 20190719 Pledgee: Shenzhen Longgang sub branch of Agricultural Bank of China Ltd. Pledgor: SHENZHEN ECHIEV AUTONOMOUS DRIVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980003808 |
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Date of cancellation: 20220607 Granted publication date: 20190719 Pledgee: Shenzhen Longgang sub branch of Agricultural Bank of China Ltd. Pledgor: SHENZHEN ECHIEV AUTONOMOUS DRIVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980003808 |