中国汽车工程师之家--聚集了汽车行业80%专业人士 

论坛口号:知无不言,言无不尽!QQ:542334618 

本站手机访问:直接在浏览器中输入本站域名即可 

  • 226查看
  • 0回复

[模块网络] 电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)

[复制链接]


该用户从未签到

发表于 5-3-2024 15:32:37 | 显示全部楼层 |阅读模式

汽车零部件采购、销售通信录       填写你的培训需求,我们帮你找      招募汽车专业培训老师


一、车载通信总线简介
车载总线而言,一般硬件都包括MAC、PHY、接口等,其中MAC都是集成在主控芯片中,常见的CAN、LIN、以太网通信的MAC,要看芯片是否支持某种类型的总线通信方式,主要是看是否包含了通信方式的MAC,例如车规级芯片TC275、TMS320F28335等都支持CAN MAC;PHY也即驱动芯片,是将芯片中MAC发出的数字量转化为模拟量发出的芯片,例如常见的TJA1043 CAN 芯片。

对于车载通信总线而言,技术协议栈的开发是至关重要的,通信协议栈开发主要是按照协议流程实现协议功能,双方必须共同遵从的一组约定,实现通信。软件上要实现LIN、CAN、蓝牙、ZigBee的收发必须先实现LIN、CAN、蓝牙、ZigBee通讯协议栈的开发。根据OSI参考模型,OSI模型包含七层,从低到高分别是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。图片来源于网络,侵权删。完成协议栈开发之后,在协议栈之上根据自己的需求开发应用层。

各通讯实现方式总结:要实现LIN、CAN、蓝牙、ZigBee等通讯的应用,首先需要配备支持LIN、CAN、蓝牙、ZigBee的芯片(MAC+PHY),然后开发芯片配套的协议栈,最后在协议栈上开发自己的应用。

二、CAN通信的基础框架

CAN通信协议栈之框架:下图是车载CAN通讯开发UdsonCAN/NMonCAN/CANCom等功能的基础框架。

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w1.jpg


    在诊断通信协议栈中CAN驱动层,主要实现硬件的底层驱动。

    在诊断通信协议栈中是CAN接口层,主要是上层软件和硬件驱动之间的接口。

    在诊断通信协议栈里服务通过3个层次实现∶CANTp传输层、PduR路由层和 DCM 层。CANTP传输层主要解决多帧传输的问题,完成数据的打包和重组。PduR 路由层是考虑到车载网络中有多种通信方式共存,实现不同通信数据的中转,可以对上层屏蔽通信方式的细节。DCM 处理发送来的服务请求消息,然后执行相应的操作,最后返回响应消息给诊断仪,整个过程涉及诊断会话的管理、诊断服务的调度及诊断服务的执行。

三、车载以太网技术

随着汽车技术的发展,引入信息娱乐系统和基于视频的高级驾驶辅助系统(ADAS)后,这些应用程序相比传统控制系统的数据传输带宽需求有显著增长,现有车载网络传输带宽不足的问题凸显,因此迫切需求下一代的车载网络技术及架构。车载以太网随之发展,其通过网关连接车身、动力、底盘、智能驾驶、信息娱乐域控制器。

TI DP83TC81X系列、NXP HVQFN系列、Broadcom  BCM8981X系列。

3.1 以TI DP83TC81X系列为例,讲解以太网通讯硬件拓扑。

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w2.jpg

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w3.jpg

以太网通讯硬件拓扑图

硬件拓扑关系:MAC的上行口是PCI总线或SOC内部总线,下行口是MII/RMII ...RGMII/SGMII接口,连接的是PHY的上行口, 接收和发送的是数字信号,因为MAC是数字器件。PHY的下行接口为差分线(接RJ45水晶头),接收和发送的是模拟信号。

3.2 MAC与PHY通讯的MII、RMII、GMII、RGMII接口

MAC与PHY有四种通信接口方式,

MII(MediaIndependent interface)即介质无关接口,它是IEEE-802.3定义的行业标准,是MAC与PHY之间的接口。(14PIN)

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w4.jpg

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w5.jpg

RMII(Reduced Media Independant Interface),精简MII接口,节省了一半的数据线。(7PIN)

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w6.jpg

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w7.jpg

SGMII(Serial GigabitMedia Independant Interface),串行千兆MII接口。(4PIN)

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w8.jpg

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w9.jpg

RGMII(Reduced Gigabit Media IndependantInterface),精简GMII接口。(12PIN)

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w10.jpg

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w11.jpg

3.3 以太网通信的方式-远程通信与本地通信

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w12.jpg

远程唤醒硬件拓扑

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w13.jpg

本地唤醒硬件拓扑

MAC与PHY直接相连,以太网PHY位于物理层,接收来自MAC的以太网帧将数字信号编码为在介质上传送的模拟信号,接收来自介质上的模拟信号解码成以太网帧送到MAC。类似于CAN PHY与CAN收发器,目前一般的CAN PHY都集成在了主控芯片,一般加上CAN驱动芯片就能够实现CAN通信数据的收发。

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w14.jpg

MAC与集成了PHY的Switch相连。

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w15.jpg

MAC与Switch相连,Switch与PHY相连

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w16.jpg

MAC(Mdedia AccessControl),媒体访问控制,由硬件控制器以及MAC通信协议构成。MAC需要将以太网包转换为字节流。

PHY也即物理层的收发器,将MAC传来的字节流转换为物理信号到总线上。

Switch(交换机),交换机的核心是基于MAC地址学习和MAC帧转发。而PHY的核心是透传。

3.4 以太网协议框架

3.4.1 Ethernet以太网框架

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w17.jpg

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w18.jpg

3.4.2 Ethernet以太网扩展AVB音视频框架

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w19.jpg

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w20.jpg

对于音频传输在车载以太网架构中也有传输协议RTP,也可以实现常规的音视频传输功能,而单独开发AVB协议的目的是音视频数据的传输路径上存在Switch 节点,考虑到多流并发,以及时钟同步,就需要借助 AVB 技术实现实时音视频数据传输。

四、S32G汽车网络处理参考设计板

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w21.jpg

电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(一)w22.jpg

对于车载通信有兴趣的朋友,可以通过S32G汽车网络处理参考设计板了解和学习开发相关的通讯。

下一期主要讲解车载无线通信技术:电动汽车车载总线(LIN/CAN/以太网.....)及无线通信(5G/Wi-Fi/OTA.....)技术(二)

快速发帖

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

QQ|手机版|小黑屋|Archiver|汽车工程师之家 ( 渝ICP备18012993号-1 )

GMT+8, 20-11-2024 19:38 , Processed in 0.296604 second(s), 30 queries .

Powered by Discuz! X3.5

© 2001-2013 Comsenz Inc.