CN214014268U - 一种车载环状网络的高速传输系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种车载环状网络的高速传输系统，包括车载以太网摄像头、显示设备、电子控制单元，电子控制单元、显示设备、车载以太网摄像头通过光纤车载以太网总线串联形成环状网络，环状网络中当前节点的显示设备或车载以太网摄像头通过与其后相邻节点的显示设备或车载以太网摄像头将数据逐个单向传播转发汇聚到电子控制单元进行处理。通过处于环状网络节点中的显示设备、车载以太网摄像头逐级单向传输数据，能够节省线束，降低成本，从而降低车身重量。另外，由于采用光纤车载以太网总线进行传输，传输速率高达1～10G/s，能够传输无损压缩的高清视频数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及车载环状网络的高速传输，尤其涉及一种车载环状网络的高速传输系统。
背景技术
随着汽车朝着智能化、安全化、个性化的方向发展，自动驾驶、无人驾驶、辅助驾驶使得智能化汽车相对于传统汽车来讲安装较多的传感器，如特斯拉的自动驾驶系统，其在车身部署至少8个车载以太网摄像头、至少10个雷达传感器(毫米波雷达、超声波雷达)等。目前汽车网络架构仍然是分布式网络架构，传感器通过总线(CAN总线、LIN总线、LVDS总线、MOST总线)连接交换机后，通过交换机将信号传递给ECU。如图1所示的车载以太网摄像头通过LVDS总线与ECU相连接，通过ECU对车载以太网摄像头采集的图像进行接收或控制车载以太网摄像头的工作模式，每个车载以太网摄像头都是通过独立的总线与ECU相连接，加多的车载以太网摄像头必然增加线束的长度，从而引起重量的增加，再加上其它的传感器，如激光雷达、惯导、毫米波雷达等，如此众多的传感器必然带来线束长度成倍增加，线束增加一方面增加成本，另一方面增加车身重量，从而给汽车行驶增加能耗。另外一方面，智能汽车的发展对车载网络中信号或数据的传输提出了低传输延迟、高可靠性的需求。显然，传统的总线如CAN总线、LIN总线、LVDS总线、MOST总线都不被这种需求，因此为解决现有技术中存在的问题，本实施需要提供一种降低线束成本的汽车网络传输系统，以解决目前存在的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中的缺陷，本实施提供一种车载环状网络的高速传输系统，包括：至少一个车载以太网摄像头、至少一个显示设备、电子控制单元，电子控制单元、显示设备、车载以太网摄像头通过光纤车载以太网总线串联形成环状网络，其中，环状网络包括：电子控制单元、显示设备、车载以太网摄像头依次首尾相连，末尾的车载以太网摄像头与首位的电子控制单元相连接；环状网络中当前节点的显示设备或车载以太网摄像头通过与其后相邻节点的显示设备或车载以太网摄像头将数据逐个单向传播转发汇聚到电子控制单元进行处理。
一种车载环状网络的高速传输系统，进一步地，电子控制单元包括输入接口和输出接口、车载以太网摄像头包括输入接口和输出接口、显示设备包括输入接口和输出接口。
一种车载环状网络的高速传输系统，进一步地，当环状网络中存在电子控制单元与显示设备相邻时，其连接方式为：显示设备位于电子控制单元之后，电子控制单元的输出接口与后相邻显示设备的输入接口相连接。
一种车载环状网络的高速传输系统，进一步地，当环状网络中存在显示设备与车载以太网摄像头相邻时，显示设备位于车载摄像头之前，其连接方式为：显示设备的输出接口与后相邻车载以太网摄像头的输入接口相连接；
或当环状网络中存在车载以太网摄像头与车载以太网摄像头相邻时，其连接方式为：车载以太网摄像头的输入接口、输出接口分别与前相邻车载以太网摄像头的输出接口相连接，后相邻车载以太网摄像头的输入接口相连接。
一种车载环状网络的高速传输系统，进一步地，电子控制单元包括第一光纤车载以太网PHY芯片、第一FPGA芯片、SOC芯片，其中，SOC芯片与第一FPGA芯片相连接，第一FPGA芯片与第一光纤车载以太网PHY芯片相连接。
一种车载环状网络的高速传输系统，进一步地，SOC芯片通过MIPI接口、PCI-E接口、I2C接口、GPIP接口中的一种接口或多种接口与第一FPGA芯片相连接，其中，MIPI接口用于传输视频流数据、PCI-E接口用于传输视频流数据或大流量数据，I2C接口或GPIO接口用于配置第一FPGA芯片中的电路工作模式。
一种车载环状网络的高速传输系统，进一步地，第一FPGA芯片通过SMI接口和xGMII接口与第一光纤车载以太网PHY芯片相连接，xGMII接口用于传输车载以太网数据，SMI接口用来配置第一光纤车载以太网PHY芯片。
一种车载环状网络的高速传输系统，进一步地，车载以太网摄像头包括图像传感器、第二FPGA芯片、第二光纤车载以太网PHY芯片，其中，第二FPGA芯片分别与图像传感器和第二光纤车载以太网PHY芯片相连接；
图像传感器采集图像数据经过第二FPGA芯片按照车载以太网的标准协议封装后送入第二光纤车载以太网PHY芯片；
图像数据包括未经压缩的原始图像数据。
一种车载环状网络的高速传输系统，进一步地，图像传感器通过MIPI接口、I2C接口、GPIO接口与第二FPGA芯片相连接，其中，MIPI接口用来传输图像传感器采集的图像数据，I2C接口或GPIO接口用来传输控制信号以实现图像传感器的控制。
一种车载环状网络的高速传输系统，进一步地，第二FPGA芯片通过xGMII接口、SMI接口与第二光纤车载以太网PHY芯片相连接，其中，xGMII接口用于传输车载以太网数据，SMI接口用来配置第二光纤车载以太网PHY芯片。
一种车载环状网络的高速传输系统，进一步地，显示设备包括显示芯片、第三FPGA芯片、第三光纤车载以太网PHY芯片；
显示芯片通过MIPI接口、I2C/GPIO接口与第三FPGA芯片相连接，MIPI接口用来传输图像数据，I2C接口或GPIO接口用来传输控制信号以实现显示芯片的控制；
第三PFGA芯片通过SMI接口、xGMII接口芯片与第三光纤以太网PHY芯片相连接，其中，xGMII接口用于传输符合车载以太网协议的数据包，SMI接口用来配置第三光纤车载以太网PHY芯片。
一种车载环状网络的高速传输系统，进一步地，还包括电源，电源用于对电子控制单元、车载以太网摄像头、显示设备进行供电。
有益技术效果：
本实用新型通过采用单向传输的环状网络视频传输系统，相比现有技术采用的点对点的视频传输方法，通过处于环状网络的显示设备、车载以太网摄像头进行逐级单向传输数据，能够节省线束，降低线束重量。另外，由于采用光纤车载以太网总线进行传输，传输速率高达1～10G/s，使得能够传输无损压缩的高清视频数据。
附图说明
以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。
图1为本实用新型传统车载网络中车载以太网摄像头与ECU的连接示意图。
图2为本实用新型一实施例中带有车载以太网摄像头和显示设备车载环状网络的高速传输系统。
图3为本实用新型一实施例中带有车载以太网摄像头和显示设备车载环状网络的高速传输系统的具体结构示意图。
图4为本实用新型一实施例中车载以太网摄像头的结构示意图。
图5为本实用新型一实施例中显示设备的结构示意图。
具体实施方式
为了对本文的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为使图面简洁，各图中的示意性地表示出了与本实用新型相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
本实用新型中“连接”，即可包括直接连接、也可以包括间接连接、通信连接、电连接，特别说明除外。
本文中所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文中所使用地，单数形式“一个”、“一种”、以及“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地另作规定。还将理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在有所陈述的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组分，但是并不排除存在有或额外增加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组分和/或其组成的群组。作为在本文中所使用的，术语“和/或”包括列举的相关项的一个或多个的任何和全部的组合
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
本实施提供一车载环状网络的高速传输系统，如图2至图5所示，具体包括：一个或多个车载以太网摄像头、一个或多个显示设备、电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)，电子控制单元、车载以太网摄像头、显示设备通过光纤车载以太网总线串联形成环状网络，环状网络中当前节点的显示设备或车载以太网摄像头通过与其后相邻节点的显示设备或车载以太网摄像头将数据逐个单向传播转发汇聚到电子控制单元进行处理。
环状网络具体包括：电子控制单元、显示设备、车载以太网摄像头通过光纤车载以太网总线首尾相连，末尾的车载以太网摄像头与首位的电子控制单元相连接，具体地，电子控制单元(ECU)位于首、显示设备位于电子控制单元之后、接着是车载以太网摄像头，本实施例中并没有限制显示设备和车载以太网摄像头的数量，其可以根据实际情况进行设置，如显示设备数量为1个，车载以太网摄像头为4个，6个或8个都可以。将显示设备位于ECU之后，由于本实施是单行传输数据，在未经过摄像头之前，光纤车载以太网总线仅有控制信号，所占带宽非常低，此时，可以用来传输占据高带宽的视频信号，通过将视频信号传输显示设备后，由于此时光纤车载以太网总线携载的视频信号已经传输给了显示器，其带宽占用仅剩控制信号，带宽非常富裕，在往后的传输过程中，用于来传输多个车载以太网摄像头采集的视频信号单向传输转发汇聚到电子控制单元进行处理。
另外的实施例中，电子控制单元位于首，显示设备、车载以太网摄像头并没有前后位置关系，可以根据实际情况进行设置。
电子控制单元包括输入接口和输出接口、车载以太网摄像头包括输入接口和输出接口、显示设备包括输入接口和输出接口。电子控制单元、车载以太网摄像头、显示设备的输入接口和输出接口都是光纤型的接入接口；
图2描述了4个车载以太网摄像头、二个显示设备与电子控制单元组成的光纤视频传输网络，实施本实施方案对车载以太网摄像头和显示设备个数没有限制，可以为1个或多个，车载以太网摄像头相对于传统的摄像头，由于其传输协议采用AVB/TSN的相关协议，相比于目前摄像头、车载以太网摄像头其数据传输具有时间同步和低延迟功能。
当采用四个车载以太网摄像头和显示设备时，显示设备为中控显示屏，可以安装在车内驾驶室前方，四个车载以太网摄像头分别安装至车身的前、后、左、右的位置，首先从电子控制单元的输出接口通过光纤车载以太网总线连接显示设备的输入接口，显示设备的输出接口通过光纤车载以太网总线连接第一个车载以太网摄像头的输入接口，第一个车载以太网摄像头的输出接口通过光纤车载以太网总线与第二个车载以太网摄像头的输入接口相连接，第二个车载以太网摄像头的输出接口通过光纤车载以太网总线与第三个车载以太网摄像头的输入接口相连接，第三个车载以太网摄像头的输出接口通过光纤车载以太网总线与第四个车载以太网摄像头的输入接口相连接，第四个车载以太网摄像头的输出接口通过光纤车载以太网总线与电子控制单元的输入接口相连接，形成光纤环状网络。
具体地，数据流传输方式为单向传输，首先，电子控制单元通过输出接口经过光纤车载以太网总线传输视频信号和控制信号给与相连接的显示设备，显示设备获取视频信号和自己所需的控制信号后，将剩余的控制信号通过输出接口传输给第一个车载以太网摄像头，然后第一个车载以太网摄像头获取与其对应的控制信号，并将余下的控制信号与需要传输的视频数据一起经过输出接口通过光纤车载以太网总线经过第二车载以太网摄像头的输入接口传输至第二个车载以太网摄像头，以此类推，直至将视频数据和控制信号经过电子控制单元的输入接口传输电子控制单元进行数据处理，电子控制单元经过数据处理后，将多个车载以太网摄像头采集的视频信号和控制信号输出。
参见图3，电子控制单元包括第一光纤车载以太网PHY芯片、第一FPGA芯片、SOC芯片，其中，SOC芯片与第一FPGA芯片相连接，第一FPGA芯片与第一光纤车载以太网PHY芯片相连接，其中，SOC芯片通过MIPI接口、PCI-E接口、I2C接口、GPIP接口中的一种接口或多种接口与第一FPGA芯片相连接，其中，MIPI接口用于传输视频流数据、PCI-E接口用于传输视频流数据或大流量数据，I2C接口或GPIO接口用于配置第一FPGA芯片中的电路工作模式，第一FPGA芯片通过SMI接口和xGMII接口与第一光纤车载以太网PHY芯片相连接，xGMII接口用于传输车载以太网数据，SMI接口用来配置第一光纤车载以太网PHY芯片。
参见图4，车载以太网摄像头包括图像传感器、第二FPGA芯片、第二光纤车载以太网PHY芯片，其中，第二FPGA芯片分别与图像传感器和第二光纤车载以太网PHY芯片相连接，图像传感器采集图像数据经过第二FPGA芯片按照车载以太网的标准协议封装后送入第二光纤车载以太网PHY芯片，图像传感器通过MIPI接口、I2C接口、GPIO接口与第二FPGA芯片相连接，其中，MIPI接口用来传输图像传感器采集的图像数据，I2C接口或GPIO接口用来传输控制信号以实现图像传感器的控制，第二FPGA芯片通过xGMII接口、SMI接口与第二光纤车载以太网PHY芯片相连接，其中，xGMII接口用于传输车载以太网数据，SMI接口用来配置第二光纤车载以太网PHY芯片。
参见图5，显示设备包括显示芯片、第三FPGA芯片、第三光纤车载以太网PHY芯片，第三FPGA芯片分别与显示芯片和第三光纤车载以太网PHY芯片相连接，其中，第三光纤车载以太网PHY芯片接收到来自电子控制单元传输的视频和控制信号，第三光纤车载以太网PHY芯片进行解包后将数据和所需的控制信号发给第三FPGA芯片，第三FPGA芯片按照预设的协议进行解析后提取有效的视频数据发给显示芯片，显示芯片对视频数据进行解码后输出给显示屏进行显示。显示设备通过MIPI接口、I2C接口、GPIO接口与第三FPGA芯片相连接，其中，MIPI接口用来传输视频数据，I2C接口或GPIO接口用来传输控制信号以显示设备的控制，第三FPGA芯片通过xGMII接口、SMI接口与第三光纤车载以太网PHY芯片相连接，其中，xGMII接口用于传输复合车载以太网格式的数据包，SMI接口用来配置第三光纤车载以太网PHY芯片。
电源，电源用于对电子控制单元和车载以太网摄像头进行供电；
电源可以设置在电子控制单元中，通过电源线连接环状网络的车载以太网摄像头并对车载以太网摄像头进行供电。
具体地，电源也可以单独设置，通过单独的电源对显示设备、电子控制单元、车载以太网摄像头进行供电。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。本领域的技术人员可以清楚，该实施例中的形式不局限于此，同时可调整方式也不局限于此。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，包括：至少一个车载以太网摄像头、至少一个显示设备、电子控制单元，电子控制单元、显示设备、车载以太网摄像头通过光纤车载以太网总线串联形成环状网络，其中，环状网络包括：电子控制单元、显示设备、车载以太网摄像头依次首尾相连，末尾的车载以太网摄像头与首位的电子控制单元相连接；环状网络中当前节点的显示设备或车载以太网摄像头通过与其后相邻节点的显示设备或车载以太网摄像头将数据逐个单向传播转发汇聚到电子控制单元进行处理。
2.如权利要求1所述的一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，电子控制单元包括输入接口和输出接口、车载以太网摄像头包括输入接口和输出接口、显示设备包括输入接口和输出接口。
3.如权利要求2所述的一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，当环状网络中存在电子控制单元与显示设备相邻时，其连接方式为：显示设备位于电子控制单元之后，电子控制单元的输出接口与后相邻显示设备的输入接口相连接。
4.如权利要求2所述的一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，当环状网络中存在显示设备与车载以太网摄像头相邻时，显示设备位于车载摄像头之前，其连接方式为：显示设备的输出接口与后相邻车载以太网摄像头的输入接口相连接；
或当环状网络中存在车载以太网摄像头与车载以太网摄像头相邻时，其连接方式为：车载以太网摄像头的输入接口、输出接口分别与前相邻车载以太网摄像头的输出接口相连接，后相邻车载以太网摄像头的输入接口相连接。
5.如权利要求1所述的一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，电子控制单元包括第一光纤车载以太网PHY芯片、第一FPGA芯片、SOC芯片，其中，SOC芯片与第一FPGA芯片相连接，第一FPGA芯片与第一光纤车载以太网PHY芯片相连接。
6.如权利要求5所述的一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，SOC芯片通过MIPI接口、PCI-E接口、I2C接口、GPIP接口中的一种接口或多种接口与第一FPGA芯片相连接，其中，MIPI接口用于传输视频流数据、PCI-E接口用于传输视频流数据或大流量数据，I2C接口或GPIO接口用于配置第一FPGA芯片中的电路工作模式。
7.如权利要求5所述的一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，第一FPGA芯片通过SMI接口和xGMII接口与第一光纤车载以太网PHY芯片相连接，xGMII接口用于传输车载以太网数据，SMI接口用来配置第一光纤车载以太网PHY芯片。
8.如权利要求1所述的一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，车载以太网摄像头包括图像传感器、第二FPGA芯片、第二光纤车载以太网PHY芯片，其中，第二FPGA芯片分别与图像传感器和第二光纤车载以太网PHY芯片相连接；
图像传感器采集图像数据经过第二FPGA芯片按照车载以太网的标准协议封装后送入第二光纤车载以太网PHY芯片；
图像数据包括未经压缩的原始图像数据。
9.如权利要求8所述的一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，图像传感器通过MIPI接口、I2C接口、GPIO接口与第二FPGA芯片相连接，其中，MIPI接口用来传输图像传感器采集的图像数据，I2C接口或GPIO接口用来传输控制信号以实现图像传感器的控制。
10.如权利要求8所述的一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，第二FPGA芯片通过xGMII接口、SMI接口与第二光纤车载以太网PHY芯片相连接，其中，xGMII接口用于传输车载以太网数据，SMI接口用来配置第二光纤车载以太网PHY芯片。
11.如权利要求1所述的一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，显示设备包括显示芯片、第三FPGA芯片、第三光纤车载以太网PHY芯片；
显示芯片通过MIPI接口、I2C/GPIO接口与第三FPGA芯片相连接，MIPI接口用来传输图像数据，I2C接口或GPIO接口用来传输控制信号以实现显示芯片的控制；
第三PFGA芯片通过SMI接口、xGMII接口芯片与第三光纤以太网PHY芯片相连接，其中，xGMII接口用于传输符合车载以太网协议的数据包，SMI接口用来配置第三光纤车载以太网PHY芯片。
12.如权利要求1所述的一种车载环状网络的高速传输系统，其特征在于，还包括电源，电源用于对电子控制单元、车载以太网摄像头、显示设备进行供电。
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| CN115150262A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-10-04 | 广州小鹏汽车科技有限公司 | SoC芯片上以太网收发器的配置方法、装置、SoC芯片及车辆 |
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| CN115150262A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-10-04 | 广州小鹏汽车科技有限公司 | SoC芯片上以太网收发器的配置方法、装置、SoC芯片及车辆 |
| CN115150262B (zh) * | 2022-06-20 | 2023-10-31 | 广州小鹏汽车科技有限公司 | SoC芯片上以太网收发器的配置方法、装置、SoC芯片及车辆 |
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