CN217282983U - 一种基于千兆以太网的车载网络架构和汽车 - Google Patents

一种基于千兆以太网的车载网络架构和汽车 Download PDF

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Abstract

本实用新型实施例公开了一种基于千兆以太网的车载网络架构和汽车，包括：中央网关模块和至少两个域控制模块，所述中央网关模块与所述域控制模块通过配置有千兆位光电转换接口的以太网交换机通信连接；所述中央网关模块，用于通过所述以太网交换机获取待处理数据，根据上位机的控制指令为所述待处理数据确定数据传输路径，并通过所述以太网交换机将所述待处理数据发送给与所述数据传输路径关联的所述域控制模块；所述域控制模块，通过所述以太网交换机与所述中央网关模块进行信息交互，用于控制车辆中的车载电子部件。本实用新型实施例提供了更高的通信带宽以及更低的通信延迟，提高了数据传输速率，提高了车载网络架构的适用性。

Description

一种基于千兆以太网的车载网络架构和汽车
技术领域
本实用新型实施例涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种基于千兆以太网的车载网络架构和汽车。
背景技术
随着互联网技术的不断发展，汽车功能日趋丰富。越来越多的传感器和控制器等车载电子被集成到汽车中，车辆中的车载电子之间的数据通信越发频繁，对于通信带宽和通信延迟也提出了更高的要求。尤其，随着自动泊车、自动驾驶和高级娱乐等车辆功能出现，对于通信带宽和通信延迟提出了更为严苛的要求。
相关技术中，普遍采用由CAN网络组成的车载网络架构，车辆中车窗、车灯和天窗等通过LIN总线接入CAN网络。这种由CAN网络组成的车载网络架构数据传输速度有限，很难满足自动泊车、自动驾驶和高级娱乐等车辆功能对于通信带宽和通信延迟的要求。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种基于千兆以太网的车载网络架构和汽车，达到了提高通信带宽，减小通信延迟的目的。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种基于千兆以太网的车载网络架构，包括：
中央网关模块和至少两个域控制模块，所述中央网关模块与所述域控制模块通过配置有千兆位光电转换接口的以太网交换机通信连接；
所述中央网关模块，用于通过所述以太网交换机获取待处理数据，根据上位机的控制指令为所述待处理数据确定数据传输路径，并通过所述以太网交换机将所述待处理数据发送给与所述数据传输路径关联的所述域控制模块；
所述域控制模块，通过所述以太网交换机与所述中央网关模块进行信息交互，用于控制车辆中的车载电子部件。
可选的，所述以太网交换机包括：以太网交换模块和至少两个物理层数据收发模块；所述物理层数据收发模块包括千兆位光电转换接口；
所述中央网关模块通过以太网交换机中的物理层数据收发模块分别与所述域控制模块的以太网交换机中的物理层数据收发模块连接，所述中央网关模块和所述域控制模块通过所述物理层数据收发模块中的所述千兆光电转换接口进行信息交互；
所述以太网交换模块，用于根据物理层数据收发模块的连接关系，确定数据传输接口。
可选的，所述以太网交换机还包括：数据链路层收发接口、RGMII接口、 PCIe接口、配置处理器和转换控制器；
所述配置处理器通过所述RGMII接口与所述以太网交换模块的数据链路层收发接口连接；所述配置处理器用于配置所述以太网交换模块；
所述转换控制器通过所述PCIe接口与所述配置处理器连接；所述转换控制器用于转换并双向传输所述PCIe接口输入或输出的待处理数据。
可选的，所述域控制模块包括：车身控制模块、车载娱乐模块和自动驾驶模块中的至少一个；
所述车身控制模块、所述车载娱乐模块和所述自动驾驶模块分别通过所述以太网交换机与所述中央网关模块进行信息交互；
其中，所述车身控制模块，用于控制车身电器系统的电子控制单元；
所述车载娱乐模块，用于控制车载娱乐系统的多媒体数据传输；
所述自动驾驶模块，用于对所述待处理数据进行分析，并根据待处理数据的分析结果辅助驾驶车辆。
可选的，所述自动驾驶模块通过所述以太网交换机的物理层数据收发模块与数据采集装置连接，控制所述数据采集装置执行数据采集操作；
所述车载娱乐模块通过所述以太网交换机的物理层数据收发模块与车载 T-BOX连接。
可选的，以太网交换模块为SWITCH芯片，所述物理层数据收发模块为包括SFP接口或者XFI接口的PHY芯片。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种汽车，该汽车包括第一方面任意基于千兆以太网的车载网络架构。
本实用新型实施例提供了一种基于千兆以太网的车载网络架构，中央网关模块与域控制模块通过配置有千兆位光电转换接口的以太网交换机通信连接，千兆位光电转换接口为中央网关模块和域控制模块之间的信息交互，提供了更高的通信带宽以及更低的通信延迟，提高了数据传输速率，为车辆功能的开发提高了技术支持，提高了车载网络架构的适用性。此外，本实用新型实施例，统一了车载网络构架的通信接口，降低了整车调试难度。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的一种基于千兆以太网的车载网络架构的结构示意图；
图2是本实用新型实施例二提供的一种以太网交换机的结构示意图；
图3是本实用新型实施例三提供的一种基于千兆以太网的车载网络架构的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
实施例一
本实用新型提供了一种基于千兆以太网的车载网络架构100。图1是本实用新型实施例一提供的一种基于千兆以太网的车载网络架构的结构示意图，参照图1，基于千兆以太网的车载网络架构100，包括：中央网关模块110和至少两个域控制模块120。中央网关模块110与域控制模块120通过配置有千兆位光电转换接口1321的以太网交换机130通信连接。所述中央网关模块110，用于通过以太网交换机130获取待处理数据，根据上位机的控制指令为待处理数据确定数据传输路径，并通过以太网交换机130将待处理数据发送给与数据传输路径关联的域控制模块120。
域控制模块120，通过所述以太网交换机130与中央网关模块110进行信息交互，用于控制车辆中的车载电子部件。
其中，中央网关模块110作为整个车载网络架构100的数据中转枢纽，与上位机通信连接，中央网关模块110通过以太网交换机130获取待处理数据，根据上位机(未示出)发送的控制指令确定待处理数据的数据传输路径。其中，待处理数据是指车载网络架构中需要进行传输的数据。待处理数据可以是由上位机产生的控制指令，还是可以由域控制模块产生的状态反馈数据。中央网关模块110配置有数据分发逻辑，中央网关模块110基于数据分发逻辑，根据上位机发送的控制指令为待处理数据确定数据传输路径。具体的，中央网关模块 110根据与各域控制模块的接口连接关系，确定待处理数据的数据传输接口。将待处理数据通过数据传输接口传输给相应的域控制模块。其中，域控制模块用于控制车辆中的车载电子部件。域控制模块120的数量为至少两个，域控制模块120需要涵盖主要的车辆功能，控制车辆中的车载电子部件。
示例性地，控制指令可以是车窗开启指令，上位机发出车窗开启指令，中央网关模块110通过以太网交换机130中的千兆位光电转换接口1321，将车窗开启指令发送给对应的域控制模块，由该域控制模块根据车窗开启指令，执行车窗开启操作。可以理解的是，与车窗开启指令对应的域控制模块120可以是用于控制车身电器系统中电子控制单元的车身控制模块。
其中，以太网交换机130是基于以太网用于进行数据传输的千兆以太网交换机，支持全双工通信方式，包括千兆位光电转换接口1321。
中央网关模块110和至少两个域控制模块120中均包括以太网交换机130。中央网关模块110中以太网交换机130的千兆位光电转换接口1321，与域控制模块120中以太网交换机130中的千兆位光电转换接口1321相连接。
可选的，中央网关模块110还用于对待处理数据进行格式转换，使得待处理数据的数据格式适配于域控制模块120或者上位机。
为了保证通信带宽，提高数据传输速率，本实用新型实施例将千兆位光电转换接口1321作为数据传输接口。可选的，千兆位光电转换接口可以是SFP 接口或者XFI接口。
本实用新型实施例提供了一种基于千兆以太网的车载网络架构，中央网关模块与域控制模块通过配置有千兆位光电转换接口的以太网交换机通信连接，千兆位光电转换接口为中央网关模块和域控制模块之间的信息交互，提供了更高的通信带宽以及更低的通信延迟，提高了数据传输速率，为车辆功能的开发提高了技术支持，提高了车载网络架构的适用性。此外，本实用新型实施例，统一了车载网络构架的通信接口，降低了整车调试难度。
实施例二
本实施例在任一上述实施例的基础上进行优化，图2是本实用新型实施例二提供的一种以太网交换机130的结构示意图，如图2所示，以太网交换机130 包括：以太网交换模块131和至少两个物理层数据收发模块132；所述物理层数据收发模块132包括千兆位光电转换接口1321。
中央网关模块110通过以太网交换机130中的物理层数据收发模块132分别与域控制模块120的以太网交换机130中的物理层数据收发模块132连接，中央网关模块110和域控制模块120通过物理层数据收发模块132中的千兆光电转换接口1321进行信息交互。
其中，以太网交换模块131为以太网交换机130的核心处理单元，配置有核心处理逻辑。以太网交换模块131与物理层数据收发模块132相连接。以太网交换模块131用于根据物理层数据收发模块132的连接关系，确定数据传输接口。数据传输接口是指用于传输待处理数据的千兆光电转换接口1321。具体的，以太网交换模块131根据各物理层数据收发模块132与域控制模块120的连接关系，确定用于传输待处理数据的千兆光电转换接口1321。
以太网交互模块131还可以根据物理层数据收发模块132所使用的数据通信协议，将待处理数据转换为物理层数据收发模块132可以识别的中间虚拟表示。
物理层数据收发模块132最高可支持10.3125Gbps的通信带宽，同时可以向下兼容10Mbps、100Mbps和1000Mbps的通信带宽。在进行数据传输过程中，物理层数据收发模块132可以调整通信带宽以匹配待处理数据发送方所使用的通信带宽。
可选的，物理层数据收发模块132为包括SFP接口或者XFI接口的PHY 芯片。可选的，以太网交换模块131为SWITCH芯片。
在一个可选的实施例中，以太网交换机130还包括：数据链路层收发接口 133、RGMII接口134、PCIe接口135、配置处理器136和转换控制器137；配置处理器136通过RGMII接口134与以太网交换模块131的数据链路层收发接口133连接。转换控制器137通过PCIe接口135分别与配置处理器136和物理层数据收发接口132连接；转换控制器137用于转换并双向传输PCIe接口135 输入或输出的待处理数据。其中，配置处理器136为以太网交换模块131的外挂CPU，用于配置以太网交换模块131。
本实施例统一车载网络架构中的中央网关模块与各域控制模块之间的数据通信接口，使中央网关模块与域控制模块之间兼容性更强。减少了线束的使用，减轻了线束的重量，降低了车辆的制造成本，节约能源。
实施例三
本实施例在任一上述实施例的基础上进行优化，图3是本实用新型实施例三提供的一种基于千兆以太网的车载网络架构的结构示意图，如图3所示，基于千兆以太网的车载网络架构中域控制模块包括：
车身控制模块121、车载娱乐模块122和自动驾驶模块123中的至少一个；所述车身控制模块121、所述车载娱乐模块122和所述自动驾驶模块123分别通过以太网交换机130与中央网关模块110进行信息交互。
其中，车身控制模块121，用于控制车身电器系统的电子控制单元，示例性的，车身控制模块121用于控制车窗以及车锁等电子控制单元。车载娱乐模块122，用于控制车载娱乐系统的多媒体数据传输；示例性的，多媒体数据可以是音频数据或者视频数据。自动驾驶模块123，用于对待处理数据进行分析，并根据待处理数据的分析结果辅助驾驶车辆。
在一个可选的实施例中，自动驾驶模块123通过以太网交换机130的物理层数据收发模块132与数据采集装置150连接，控制数据采集装置150执行数据采集操作。可选的，数据采集装置可以是车载摄像机、激光雷达或者毫米波雷达。自动驾驶模块123控制数据采集装置采集周围环境数据，为自动驾驶决策提供数据支持。
车载娱乐模块122通过以太网交换机130的物理层数据收发模块132(未示出)与车载T-BOX连接。
本实用新型实施例提供了一种基于千兆以太网的车载网络架构，中央网关模块通过配置有千兆位光电转换接口的以太网交换机分别与车身控制模块121、车载娱乐模块122和自动驾驶模块123中的至少一个通信连接，涵盖了主要的车辆功能，为后续车辆功能拓展升级提供了技术支持，解除了通信带宽和通信延迟对车辆功能拓展升级的限制，提高了车辆网络架构的适用范围。
可选的，本实用新型实施例还提供了一种汽车。该汽车包括前述任意实施例提出的基于千兆以太网的车载网络架构100。具体参见前述实施例，此处不再赘述。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，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实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种基于千兆以太网的车载网络架构，其特征在于，包括：
中央网关模块和至少两个域控制模块，所述中央网关模块与所述域控制模块通过配置有千兆位光电转换接口的以太网交换机通信连接；
所述中央网关模块，用于通过所述以太网交换机获取待处理数据，根据上位机的控制指令为所述待处理数据确定数据传输路径，并通过所述以太网交换机将所述待处理数据发送给与所述数据传输路径关联的所述域控制模块；
所述域控制模块，通过所述以太网交换机与所述中央网关模块进行信息交互，用于控制车辆中的车载电子部件。
2.根据权利要求1所述的基于千兆以太网的车载网络架构，其特征在于，所述以太网交换机包括：以太网交换模块和至少两个物理层数据收发模块；所述物理层数据收发模块包括千兆位光电转换接口；
所述中央网关模块通过以太网交换机中的物理层数据收发模块分别与所述域控制模块的以太网交换机中的物理层数据收发模块连接，所述中央网关模块和所述域控制模块通过所述物理层数据收发模块中的所述千兆光电转换接口进行信息交互；
所述以太网交换模块，用于根据物理层数据收发模块的连接关系，确定数据传输接口。
3.根据权利要求2所述的基于千兆以太网的车载网络架构，其特征在于，所述以太网交换机还包括：数据链路层收发接口、RGMII接口、PCIe接口、配置处理器和转换控制器；
所述配置处理器通过所述RGMII接口与所述以太网交换模块的数据链路层收发接口连接；所述配置处理器用于配置所述以太网交换模块；
所述转换控制器通过所述PCIe接口与所述配置处理器连接；所述转换控制器用于转换并双向传输所述PCIe接口输入或输出的待处理数据。
4.根据权利要求1所述的基于千兆以太网的车载网络架构，其特征在于，所述域控制模块包括：
车身控制模块、车载娱乐模块和自动驾驶模块中的至少一个；所述车身控制模块、所述车载娱乐模块和所述自动驾驶模块分别通过所述以太网交换机与所述中央网关模块进行信息交互；
其中，所述车身控制模块，用于控制车身电器系统的电子控制单元；所述车载娱乐模块，用于控制车载娱乐系统的多媒体数据传输；所述自动驾驶模块，用于对所述待处理数据进行分析，并根据待处理数据的分析结果辅助驾驶车辆。
5.根据权利要求4所述的基于千兆以太网的车载网络架构，其特征在于，所述自动驾驶模块通过所述以太网交换机的物理层数据收发模块与数据采集装置连接，控制所述数据采集装置执行数据采集操作；
所述车载娱乐模块通过所述以太网交换机的物理层数据收发模块与车载T-BOX连接。
6.根据权利要求2所述的基于千兆以太网的车载网络架构，其特征在于，以太网交换模块为SWITCH芯片，所述物理层数据收发模块为包括SFP接口或者XFI接口的PHY芯片。
7.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述基于千兆以太网的车载网络架构。
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