CN216391061U - 一种千兆车载以太网测试装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种千兆车载以太网测试装置和系统，包括：FPGA芯片和千兆车载以太网PHY芯片，FPGA芯片与千兆车载以太网PHY芯片相连接；FPGA芯片至少设有ARM处理器，Tri‑MAC芯片、GMII数据接口传输器，其中，Tri‑MAC芯片分别与ARM处理器和GMII数据接口传输器相连接；GMII数据接口传输器与千兆车载以太网PHY芯片相连接；GMII接口数据传输器设有：关键信号控制器，用于产生clk_en控制信号。本实用新通过设计GMII数据接口传输器的特殊结构，设置关键信号控制器clk_en产生控制信号对125M的gtx_clk时钟信号进行控制，能够使得千兆车载以太网测试工具能够兼容100M/10M的车载以太网测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及车载以太网测试工具，尤其涉及一种千兆车载以太网测试装置和系统。
背景技术
高级驾驶辅助系统(advanced driving assistance system，ADAS)技术、高品质的车载影音娱乐系统、结合大数据及云计算的自动驾驶技术等的不断革新和在汽车领域的应用，加快了汽车网络化和智能化的脚步，使得汽车的车载网络容量需求呈现爆发式增长，远远超过了传统汽车总线控制器局域网络(controller area network，CAN)和局域互联网络(local interconnect network，LIN)的能力，在这个背景下，车载以太网应运而生，并获得了飞速的发展。但现阶段的测试工具仅是针对100M或10M的车载以太网测试工具，尚未有针对1000M车载以太网测试量产产品。但是智能汽车发展所需满足高清摄像头、激光雷达以及自动驾驶所需的高精度地图的数据传输的产生千兆车载以太网的传输带宽需求，因此，为了适应千兆车载以太网总线作为骨干网络在车内的发展，需要进行相关的配套设施量产产品，尤其是千兆车载以太网的测试工具，因此，基于现有技术的缺陷，本实用新型提供一种用于千兆车载以太网的测试工具。
实用新型内容
本实用新型基于现有技术存在的缺陷，提供了一种千兆车载以太网测试装置，至少包括：FPGA芯片和千兆车载以太网PHY芯片，FPGA芯片与千兆车载以太网PHY芯片相连接；
FPGA芯片至少设有ARM处理器，Tri-MAC芯片、GMII数据接口传输器，其中，Tri-MAC芯片分别与ARM处理器和GMII数据接口传输器相连接；GMII数据接口传输器与千兆车载以太网PHY芯片相连接；
GMII接口数据传输器设有：
关键信号控制器，用于产生clk_en控制信号；
异步发送FIFO，用于发送数据和/或控制信号；
异步接收FIFO，用于接收数据和/或控制信号。
一种千兆车载以太网测试装置，进一步可选地，GMII接口数据传输器设有：选通器，选通器与异步发送FIFO相连接，用于根据速率传输模式，选择对应的通路。
一种千兆车载以太网测试装置，进一步可选地，GMII发送端信号用于与千兆车载以太网PHY进行发送数据通信，至少包括：
Gtx_clk时钟信号,Txd[0-7]数据信号,Tx_en控制信号,Tx_er控制信号；
GMII接收端信号用于与千兆车载以太网PHY进行接收数据通信至少包括：Rx_clk时钟,Rxd[0-7]数据信号,Rx_dv信号,Rx_er信号。
一种千兆车载以太网测试装置，进一步可选地，还包括设置于千兆车载以太网PHY芯片与Tri-MAC芯片之间GMII配置信号，用于读取千兆车载以太网PHY芯片中预设寄存器的数值，获取当前的通信速率。
一种千兆车载以太网测试装置，进一步可选地，Tri-MAC芯片与GMII芯片设有MODE信号，MODE信号是根据当前MAC芯片获取的通信速率产生对应的MODE信号。
一种千兆车载以太网测试装置，进一步可选地，clk_en控制信号在125M的gtx_clk时钟信号的产生周期内产生0或1信号。
一种千兆车载以太网测试装置，进一步可选地，Tri-MAC芯片、GMII接口数据传输器、千兆车载以太网PHY芯片组成数据通信器，数据通信器包括一组或多组；
RJ45接口与千兆车载以太网PHY芯片相连接，用于连接千兆车载以太网PHY芯片和车载网络设备。
一种千兆车载以太网测试装置，进一步可选地，还包括：CAN连接器，用于连接CAN接口的待测设备，CAN连接器与FPGA芯片相连接；
LIN连接器，用于连接LIN接口的待测设备，LIN连接器与FPGA芯片相连接。
一种千兆车载以太网测试装置，进一步可选地，多组数据通信器中，每组千兆车载以太网PHY芯片至少设置与另一组千兆车载以太网PHY芯片直接连接的信号线。
一种千兆车载以太网测试系统，至少包括：上位机，如上述千兆车载以太网测试装置、待测设备，千兆车载以太网测试装置连接于待测设备和上位机，用于将待测设备的数据传输至上位机进行分析或监控待测设备之间的通信。
有益技术效果：
本实用新型提供的技术方案中，通过提供千兆车载以太网测试工具和系统，能够对车载网络中的千兆车载以太网ECU进行测试。与此同时，设计专用的GMII数据接口传输器的特殊结构，通过设置关键信号控制器clk_en产生控制信号对125M的gtx_clk时钟信号进行控制，同时辅助异步发送FIFO、异步接收FIFO，能够使得千兆车载以太网测试工具能够兼容100M/10M的车载以太网测试。相比现有技术需要采用不同速率的MAC与PHY配对，或者需要采用多种时钟信号控制，本实用新型提供电路设计能够节省硬件成本并且提升效率。
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为本实用新型一实施例中千兆车载以太网测试工具的结构示意图；
图2为本实用新型一实施例中GMII接口数据传输器的结构示意图。
图3为本实用新型一实施例中包括多组数据通信器的千兆车载以太网测试装置示意图。
图4为本实用新型一实施例中千兆车载以太网测试系统一种连接结构示意图。
图5为本实用新型一实施例中千兆车载以太网测试系统另一种连接结构示意图。
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”，既可包括直接连接、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
本实施例提供一种千兆车载以太网测试装置，如图1至图3所示，至少包括：FPGA芯片、千兆以太网PHY芯片，其中，FPGA芯片至少设有ARM处理器，Tri-MAC芯片、GMII数据接口传输器，其中，Tri-MAC芯片分别与ARM处理器和GMII数据接口传输器相连接；GMII数据接口传输器与千兆车载以太网PHY芯片相连接；
GMII数据接口传输器与千兆以太网PHY之间设有发送信号(电路)和接收信号(电路)；
GMII接收端信号用于与千兆车载以太网PHY进行接收数据通信，至少包括：Rx_clk时钟,Rxd[0-7]数据信号,Rx_dv信号,Rx_er信号。
GMII数据接口传输器与Tri-MAC芯片之间设有发送信号(电路)和接收信号(电路)，
GMII数据接口传输器的发送端信号用于与千兆车载以太网PHY进行发送数据通信，至少包括：
gtx_glk时钟信号，在1000M传输时时钟信号(125MHz)
Txd[7:0]数据信号：被发送数据；
Tx_en控制信号：发送器使能信号，
Tx_er控制信号：发送器错误，用于破坏一个数据包；
GMII数据接口传输器的接收端信号用于与千兆车载以太网PHY进行接收数据通信，至少包括：
Rx_clk信号：接收时钟信号(从收到的数据中提取，因此与gtx_clk无关联)
Rxd[7:0]信号：接收数据
Rx_dv信号：接收数据有效指示
Rx_er信号：接收数据出错指示
具体地，在GMII接口数据传输器与Tri-MAC的数据发送端包括以下信号：
Txd[7:0]数据信号：被发送数据；
Tx_en控制信号：发送器使能信号，
Tx_er控制信号：发送器错误，用于破坏一个数据包；
在GMII接口数据传输器与Tri-MAC的数据接收端包括以下信号：
Rxd[7:0]信号：接收数据；
Rx_dv信号：接收数据有效指示；
Rx_er信号：接收数据出错指示。
具体地，需要说明的是，本实用所阐述的信号，都是通过导线或光纤进行传输信号，并非虚拟的信号。如：gtx_glk信号，控制电路产生信号后通过实体导线传输电脉冲信号。
GMII接口数据传输器设有：
关键信号控制器，用于产生clk_en控制信号；
异步发送FIFO，用于发送数据和/或控制信号；
异步接收FIFO，用于接收数据和/或控制信号。
具体地，在Tri-MAC芯片与GMII芯片设有MODE信号，MODE信号是根据当前MAC芯片获取的通信速率产生对应的MODE信号。
关键信号控制器(clk_en gen)分别与gtx_clk,mode,异步接收FIFO(Async RxFIFO)、异步发送FIFO(Async Tx FIFO)相连接，根据Mode模式去监测gtx_clk的时钟周期的个数，对clk_en信号提供1或0的信号给异步接收FIFO、异步接收FIFO。
在不同工作模式下都是基于125M时钟速率运行，以clk_en控制器作为数据有效信号来匹配不同速率，减少MAC端的逻辑资源开销，以统一的内部125M作为时钟基准，方便数据处理。
还包括设置于千兆车载以太网PHY芯片与Tri-MAC芯片之间GMII配置信号，用于读取千兆车载以太网PHY芯片中预设寄存器的数值，获取当前的通信速率。
Tri-MAC芯片、GMII接口数据传输器、千兆车载以太网PHY芯片组成数据通信器，数据通信器包括一组或多组；每组千兆车载以太网PHY芯片至少设置与另一组千兆车载以太网PHY芯片直接连接的信号线。如图3所示，一个ARM处理器与三个Tri-MAC芯片相连接，每个Tri-MAC芯片与相应的GMII数据传输器，每个千兆以太网PHY与多个RJ45接口相连接，如RJ45接口包括4个。
RJ45接口与千兆车载以太网PHY芯片相连接，用于连接千兆车载以太网PHY芯片和车载网络设备。
在测试时，每组数据通信器能够连接于四个待测ECU，待测设备为摄像头ECU、激光雷达ECU、超声波雷达ECU、域控制器ECU、车载网关ECU。
由于汽车ECU有不同类型，为了测试CAN的ECU与以太网ECU之间的通信，设置CAN连接器和LIN连接器；
具体设置方式如下：
CAN连接器，用于连接CAN接口的待测设备，CAN连接器与FPGA芯片相连接；
LIN连接器，用于连接LIN接口的待测设备，LIN连接器与FPGA芯片相连接。
一种千兆车载以太网测试系统，至少包括：上位机，上述千兆车载以太网测试装置、待测设备，千兆车载以太网测试装置连接于待测设备和上位机，用于将待测设备的数据传输至上位机进行分析或监控待测设备之间的通信。
如图4所示，ECU1至ECU4分别连接于千兆以太网PHY芯片的RJ45接口，上电后，将ECU1至ECU4根据工作模式，可以选择与上位机进行通信，上位机模拟ECU发送或接收数据包，与ECU1至ECU4分别通信，并且在通信过程中，对数据包进行分析，如查看数据是否丢包，ECU是否在工作状态，读取ECU的故障信号等。ECU6与ECU7根据需求，可以跟ECU1至ECU4进行通信，相互发送数据；
如图5所示，上电后，将ECU1至ECU4根据工作模式，可以选择与上位机进行通信或车载网关进行通信，实质上，在车载网络中，网络节点设备的信号较多通过车载网关进行中转数据，通过本发明提供的千兆车载以太网测试系统，ECU1至ECU4连接上千兆车载以太网测试装置，车载网关也连接千兆车载以太网测试工具，ECU1与ECU4可以通过车载以太网网关进行通信，例如：ECU1将数据包发送给车载网关，车载网络将数据转发给ECU2，由于数据的发送或接收都是通过千兆车载以太网测试装置进行中转，通过信号线将ECU1与ECU2以及车载网关转化的数据包传送到上位机进行分析处理，判断ECU1、ECU2以及车载网关能否正常工作，是否存在丢包现象。
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 (11)
1.一种千兆车载以太网测试装置，其特征在于，至少包括：FPGA芯片和千兆车载以太网PHY芯片，FPGA芯片与千兆车载以太网PHY芯片相连接；
FPGA芯片至少设有ARM处理器，Tri-MAC芯片、GMII数据接口传输器，其中，Tri-MAC芯片分别与ARM处理器和GMII数据接口传输器相连接；GMII数据接口传输器与千兆车载以太网PHY芯片相连接；
GMII数据接口传输器设有：关键信号控制器，用于产生clk_en控制信号；异步发送FIFO，用于发送数据和/或控制信号；异步接收FIFO，用于接收数据和/或控制信号，其中，关键信号控制器分别与异步发送FIFO、异步接收FIFO相连接。
2.如权利要求1所述一种千兆车载以太网测试装置，其特征在于，GMII数据接口传输器设有：选通器，选通器与异步发送FIFO相连接，用于根据速率传输模式，选择对应的通路。
3.如权利要求1所述一种千兆车载以太网测试装置，其特征在于，GMII发送端信号用于与千兆车载以太网PHY进行发送数据通信，至少包括：
gtx_clk时钟信号,Txd[0-7]数据信号,Tx_en控制信号,Tx_er控制信号；
GMII接收端信号用于与千兆车载以太网PHY进行接收数据通信至少包括：Rx_clk时钟,Rxd[0-7]数据信号,Rx_dv信号,Rx_er信号。
4.如权利要求3所述一种千兆车载以太网测试装置，其特征在于，关键信号控制器分别与gtx_clk时钟信号,MODE信号,异步接收FIFO、异步发送FIFO相连接，根据MODE信号去监测gtx_clk的时钟周期。
5.如权利要求1所述一种千兆车载以太网测试装置，其特征在于，还包括设置于千兆车载以太网PHY芯片与Tri-MAC芯片之间GMII配置信号，用于读取千兆车载以太网PHY芯片中预设寄存器的数值，获取当前的通信速率。
6.如权利要求1所述一种千兆车载以太网测试装置，其特征在于，Tri-MAC芯片与GMII芯片设有MODE信号，MODE信号是根据当前MAC芯片获取的通信速率产生对应的MODE信号。
7.如权利要求1所述一种千兆车载以太网测试装置，其特征在于，clk_en控制信号在125M的gtx_clk时钟信号的产生周期数生成0或1信号。
8.如权利要求1所述一种千兆车载以太网测试装置，其特征在于，Tri-MAC芯片、GMII数据接口传输器、千兆车载以太网PHY芯片组成数据通信器，数据通信器包括一组或多组；
RJ45接口与千兆车载以太网PHY芯片相连接，用于连接千兆车载以太网PHY芯片和车载网络设备。
9.如权利要求1所述一种千兆车载以太网测试装置，其特征在于，还包括：CAN连接器，用于连接CAN接口的待测设备，CAN连接器与FPGA芯片相连接；
LIN连接器，用于连接LIN接口的待测设备，LIN连接器与FPGA芯片相连接。
10.如权利要求8所述一种千兆车载以太网测试装置，其特征在于，多组数据通信器中，每组千兆车载以太网PHY芯片至少设置与另一组千兆车载以太网PHY芯片直接连接的信号线。
11.一种千兆车载以太网测试系统，其特征在于，至少包括：上位机，如权利要求1至10任一项所述千兆车载以太网测试装置、待测设备，千兆车载以太网测试装置连接于待测设备和上位机，用于将待测设备的数据传输至上位机进行分析或监控待测设备之间的通信。
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