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車載以太網(wǎng)工具鏈

2020-02-22 22:14:52·  來源：Softing  
　
什么是車載以太網(wǎng)隨著近年汽車電子的快速發(fā)展，車內(nèi)ECU數(shù)量的持續(xù)增加，帶寬需求也隨之不斷增長。對此，汽車制造商的電子系統(tǒng)、線束系統(tǒng)等成本也在提高。而相比
什么是車載以太網(wǎng)
隨著近年汽車電子的快速發(fā)展，車內(nèi)ECU數(shù)量的持續(xù)增加，帶寬需求也隨之不斷增長。對此，汽車制造商的電子系統(tǒng)、線束系統(tǒng)等成本也在提高。而相比于傳統(tǒng)總線技術(shù)，車載以太網(wǎng)不僅可以滿足汽車制造商對帶寬的需求，同時還能降低車內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)成本，是未來整車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計的趨勢。目前，車載以太網(wǎng)主要用于診斷、車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）以及駕駛輔助系統(tǒng)。
車載以太網(wǎng)技術(shù)
OSI（Open System Interconnection）七層網(wǎng)絡(luò)模型定義了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的七層框架，其中每一層都運行不同的協(xié)議。只有統(tǒng)一通信規(guī)范時，才能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)化。而車載以太網(wǎng)參考OSI分層結(jié)構(gòu)，規(guī)定了每一層的功能及協(xié)議。車載以太網(wǎng)協(xié)議通常被認為是一個4層協(xié)議系統(tǒng)：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層，每一層都具有不同的功能。
1.物理層（OABR）
參照OSI模型，車載以太網(wǎng)在物理層，即第一、二層采用了博通公司的BroadR-Reach技術(shù)，BroadR-Reach的物理層（PHY）技術(shù)由OPEN（一對以太網(wǎng)）聯(lián)盟推動，因此有時也被稱為OPEN聯(lián)盟BroadR-Reach（OABR）。BroadR-Reach由一對雙絞線實現(xiàn)全雙工通信，并提供100Mbit/s 及更高的寬帶性能。該技術(shù)使用單對的非屏蔽雙絞線進行通信，不僅可以減輕線纜重量達到30%，還可以降低80%連接成本，符合汽車要求的新型物理層技術(shù)。BroadR-Reach技術(shù)已被IEEE標準化，并命名為100base-T1，其中T1是指車載以太網(wǎng)。
100base-TX
100base-TX采用兩對5類非屏蔽雙絞線或1類屏蔽雙絞線，一對用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另一對用于接收數(shù)據(jù)，最大長度為100米。
100base-T1
 
100base-T1也叫IEEE802.3bw，它是被IEEE針對百兆車載以太網(wǎng)定義的標準。與傳統(tǒng)的百兆以太網(wǎng)（100base-TX）不同，100base-T1使用的是一對雙絞線進行全雙工的信息傳輸。并且100base-T1降低了電磁干擾，布線重量，成本以及占地面積。
1000base-T1
1000base-T1也叫IEEE802.3bp，它是被IEEE針對千兆車載以太網(wǎng)定義的標準。與100base-T1相同，1000base-T1也使用的是一對雙絞線進行全雙工的信息傳輸。1000base-T1不僅能提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，同時滿足汽車行業(yè)高可靠性、低電磁輻射、低功耗以及同步實時性等方面的要求。
100base-T4
100base-T4采用的是半雙工傳輸模式，傳輸媒體采用3類、4類、5類非屏蔽雙絞線。其中的三對線用以傳輸數(shù)據(jù)，一對線進行沖突檢驗和控制信號的發(fā)送接收。最大傳送距離是100米。
2.數(shù)據(jù)鏈路層
定義操作通信連接的程序，封裝數(shù)據(jù)包為數(shù)據(jù)幀以及監(jiān)測、糾正數(shù)據(jù)包傳輸?shù)腻e誤。
 
AVB (Audio Video Bridging)
以太網(wǎng)音視頻橋接技術(shù)旨在滿足車內(nèi)音視頻應(yīng)用的低延遲和可保證的帶寬要求，對傳統(tǒng)的以太網(wǎng)進行了擴展，通過增加精確時鐘同步、帶寬預(yù)留等協(xié)議增強傳統(tǒng)以太網(wǎng)音視頻傳輸?shù)膶崟r性。AVB技術(shù)提供了優(yōu)先級、流預(yù)留協(xié)議（SRP）、流量整形協(xié)議（FQTSS）等核心功能。AVB在車內(nèi)的應(yīng)用案例有唇同步多媒體播放、在線導(dǎo)航地圖等汽車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、ADAS以及診斷功能等。
TSN（Time Sensitive Network ）
2012年，IEEE音視頻橋接工作組正式更名為TSN，TSN定義了以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間敏感機制，為標準以太網(wǎng)增加了確定性、可靠性，以確保以太網(wǎng)能夠為關(guān)鍵數(shù)據(jù)的傳輸提供穩(wěn)定一致的服務(wù)級別。
3.網(wǎng)絡(luò)層
定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間如何傳輸數(shù)據(jù)，根據(jù)唯一的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備地址路由數(shù)據(jù)包，提供流和擁塞控制以防網(wǎng)絡(luò)資源的損耗。
IPV4協(xié)議
IPV4是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議版本，是一種無連接的協(xié)議，操作在使用分組交換的鏈路層上。此協(xié)議不保證任何數(shù)據(jù)包均能送達目的地，也不能保證所有數(shù)據(jù)包均按照正確的順序無重復(fù)的到達。
IPV6協(xié)議
IPV6是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議版本，由IETF(Internet Engineering Task Force)互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組設(shè)計用于替代IPV4的下一代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。相比于IPV4，IPV6具有更大的地址空間。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，IPV6協(xié)議將會起到十分重要的作用，它不但可以解決網(wǎng)絡(luò)地址資源數(shù)量的匱乏，也可以解決多種接入設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)的障礙。
4.傳輸層
傳輸層的功能是建立端口到端口的通信，確定主機和端口后，就可以實現(xiàn)程序之間的通信。
TCP協(xié)議
TCP/IP協(xié)議對應(yīng)OSI模型的傳輸層，該部分是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的中心部分，是下方硬件相關(guān)層和上方軟件處理層的重要連接點。TCP是一種面向連接的、可靠的傳輸協(xié)議。它能夠保證兩端通信主機之間的信息可達。能夠正確處理傳輸過程中丟包、傳輸順序錯亂等異常情況。
UDP協(xié)議
UDP協(xié)議是一種簡單、無連接的傳輸協(xié)議。當網(wǎng)絡(luò)可靠，需要突發(fā)大量的數(shù)據(jù)時可以選擇使用UDP，不用考慮丟包重傳等情況，以提高數(shù)據(jù)傳輸效率。
5.應(yīng)用層
應(yīng)用層協(xié)議是用戶與網(wǎng)絡(luò)的交互界面，負責處理網(wǎng)絡(luò)特定的細節(jié)信息覆蓋了OSI參考模型的第5層至第7層。應(yīng)用層可根據(jù)用戶需求為用戶提供多種應(yīng)用協(xié)議，如超文本傳輸協(xié)議（HTTP）、通信控制（SOME/IP）、服務(wù)發(fā)現(xiàn)（Service Discovery）、動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）、流媒體服務(wù)（Stream Media Service）、設(shè)備發(fā)現(xiàn)、連接管理和控制協(xié)議（IEEE 1722.1）等。
車載以太網(wǎng)發(fā)展趨勢
伴隨著車載以太網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，它將帶來更高的帶寬和更低的延遲。并且，在OPEN聯(lián)盟、AVnu等組織的推動下，車載以太網(wǎng)將會成為車載網(wǎng)絡(luò)骨干，不專注于一個特定的應(yīng)用領(lǐng)域，會集成動力總成、盤底、車身、多媒體、輔助駕駛等子系統(tǒng)，形成一個域級別的汽車網(wǎng)絡(luò)。
德國Technica-車載以太網(wǎng)通訊專家
隨著車載以太網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的汽車電子產(chǎn)品開始應(yīng)用BroadR-Reach技術(shù)。來自德國的Technica自2008年便與BMW合作共同研發(fā)BroadR-Reach技術(shù)、汽車以太網(wǎng)及其協(xié)議等技術(shù)開發(fā)標準測試的研究。根據(jù)對車載以太網(wǎng)的深入研究，設(shè)計研發(fā)了一系列測試的硬件、軟件工具。
100/1000 base-T1 MediaConverter
100/1000base-T1與100/1000base-TX雙向轉(zhuǎn)換的模塊，用于電腦與被測車載以太網(wǎng)控制器（PHY）連接；這是基于物理層的轉(zhuǎn)換，不經(jīng)過MAC層/數(shù)據(jù)鏈路層。用于汽車產(chǎn)品開發(fā)和測試電子控制單元（ECU）的100/1000base-T1工具。
Media Gateway
隨著測試的深入，如果需要分析被測控制器與其他控制器（或仿真節(jié)點）之間的以太網(wǎng)通信內(nèi)容，就需要用到帶有Switch功能的Media Gateway。最多可連接12路100base-T1,通過Web配置，實現(xiàn)車載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的過濾和控制數(shù)據(jù)流的路由、鏡像、轉(zhuǎn)發(fā)和VLAN配置。根據(jù)需求提供CAN（FD）、LIN和FlexRay通道接口，實現(xiàn)兩種協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換通訊。
100/1000base-T1 SPY
僅用一個設(shè)備就可以實現(xiàn)在100/1000base-T1、CAN(FD)、FlexRay和LIN上采樣數(shù)據(jù)幀，并且不會對原始網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響。用于捕獲、監(jiān)聽通信數(shù)據(jù)以便測試和分析車載網(wǎng)絡(luò)。
Capture Module
Capture Module可以看為SPY的升級版，不僅可以實現(xiàn)SPY的功能，還增加了其他新的功能。
-高速啟動
-啟動緩存
-網(wǎng)絡(luò)時間同步，可以與其他Capture Module同步
Golden Device
用于100base-T1互操作性測試,驗證車載以太網(wǎng)PHY（通常也稱為收發(fā)器）的可靠性和檢查PHY能否在給定的有限時間內(nèi)建立穩(wěn)定的鏈路。還有車載以太網(wǎng)PHY的診斷，如信號質(zhì)量指數(shù)（SQI）和線束故障的檢測。
K2L-車載以太網(wǎng)測試和仿真工具
同樣是來自德國的K2L公司根據(jù)多年的經(jīng)驗與技術(shù)研發(fā)了一個全面且易于使用的工具鏈，從車載以太網(wǎng)的早期測試和仿真階段到最終分析和驗證階段的所有開發(fā)任務(wù)。
OptoLyzer Studio軟件
OptoLyzer Studio是一個可用于車載以太網(wǎng)的綜合測試和分析的軟件。它提供消息記錄、圖形化、活動區(qū)、過濾、消息注入、書簽，并且支持多種協(xié)議。
-支持多種數(shù)據(jù)庫格式：
*.dbc、*.ldf、*.xml、*.arxml、*.bsdconfig、*.fdepl、*.fidl
-支持多種數(shù)據(jù)格式文件的導(dǎo)入導(dǎo)出：
*.blf、*.asc、*.csv、*.pcap、*.pcapng、*.olsreplay、*.olslog、*.img、*.k2llog
-消息顯示Trace/發(fā)送Send
-信號顯示Data
-曲線顯示Graph
-儀表盤Panel：
Gauge Tile、Activity Tile、Text Tile、Progress Bar Tile、Image Tile
-總線統(tǒng)計Statistics
-編程：C#支持更多的功能組建，實時性更高
-過濾功能Filter
MOCCA硬件
K2L MOCCA硬件系列為不同的應(yīng)用場景提供不同的解決方案，這些設(shè)備可用于應(yīng)用程序測試、模擬和驗證。其中MOCCA LAN是一款用于CAN、100base-T1的開發(fā)工具,主要應(yīng)用于車載以太網(wǎng)測試、開發(fā)以及仿真。
-支持各種以太網(wǎng)物理層：
100base-T1、100BSEE-TX、Quiet-WIRE
-千兆以太網(wǎng)接口，用于數(shù)據(jù)記錄儀的擴展
-2個CAN 2.0接口
-設(shè)備支持：物理層轉(zhuǎn)換、監(jiān)聽、以太網(wǎng)消息注入
-與MOCCA硬件系列其他設(shè)備可時間同步，允許訪問CAN、CAN FD、LIN、100base-T1、FlexRay、MOST設(shè)備
-顯示與分析數(shù)據(jù)
-簡單的硬件可編程接口：包括多種編程實例
 
診斷工具
Q-Tester
Q-Tester是風(fēng)丘科技自主研發(fā)的客戶半定制化工程診斷儀。Q-Tester診斷儀采用國際主流的ODX/OTX方案，診斷儀與ECU間的數(shù)據(jù)交互，依賴于核心的ODX診斷數(shù)據(jù)庫。
Q-Tester已實現(xiàn)的功能包括：簡單診斷功能測試，單個及整車故障碼讀取與清除，單個控制器的功能配置，控制器刷寫或再編程以及報文監(jiān)控等。為了便于客戶快速進行整車控制器的功能配置，風(fēng)丘科技開發(fā)了Q-Tester的一鍵Coding功能，工程師們只需點擊一個按鈕就可對整車所有控制器進行功能配置。
 
系統(tǒng)組成：
1.硬件：硬件通訊接口卡VCI（Vehicle Communication Interface），支持市場上所有標準的VCI，包括Softing公司，瑞典Kvaser及風(fēng)丘科技自主研發(fā)的的各種VCI
2.軟件：Q-Tester和Coding String Tool
VIN|ING 2000
VIN|ING系列接口卡是應(yīng)用創(chuàng)新概念的通信接口卡。VIN|ING 2000是一款基于DoIP的可移動VCI設(shè)備。不僅支持通過Wi-Fi或USB連接電腦的標準應(yīng)用，而且也可以支持遠程診斷任務(wù)和獨立操作。這是通過內(nèi)置于設(shè)備中的新Softing SDE實現(xiàn)的-將經(jīng)過驗證、測試的標準基礎(chǔ)通信組件與功能訪問接口相結(jié)合。因此，PC上的所有標準序列和功能都可以直接在VCI上重復(fù)使用，無需WLAN連接，不再有Wi-Fi連接和帶寬或延遲的問題。
-通過接口上的數(shù)據(jù)預(yù)處理和協(xié)議處理
-實現(xiàn)高可靠性的時序，集成診斷連接器，設(shè)計緊湊
-高級別WLAN的安全性得益于企業(yè)證書認證
-磁性固定的靈活USB和LAN電纜
數(shù)據(jù)記錄儀
 
車載以太網(wǎng)因其使用場景的特殊性及高速性，對網(wǎng)絡(luò)的可靠性、同步性、安全性都有著很高的要求，因此車載以太網(wǎng)的高精度、全方位的測試實驗是必不可少的。
來自德國的IPETRONIK的記錄儀產(chǎn)品多年服務(wù)于車輛行業(yè)，因其可靠的硬件品質(zhì)、豐富的協(xié)議兼容、測量記錄的高精度，得到了許多汽車企業(yè)的高度評價?，F(xiàn)今也推出了多款支持高速以太網(wǎng)的記錄儀產(chǎn)品，延續(xù)了以往的優(yōu)點的同時，記錄儀支持高速以太網(wǎng)的協(xié)議標準、更快的數(shù)據(jù)寫入、取出速度，使得車載以太網(wǎng)測試可以順利進行。
AUTOSAR解決方案
 
AUTOSAR是由全球汽車制造商、部件供應(yīng)商及其他電子、半導(dǎo)體和軟件系統(tǒng)公司聯(lián)合建立，各成員保持開發(fā)合作伙伴關(guān)系。自2003年起，各伙伴公司攜手合作，致力于為汽車工業(yè)開發(fā)一個開放的、標準化的軟件架構(gòu)。
AUTOSAR這個架構(gòu)有利于車輛電子系統(tǒng)軟件的交換與更新，并為高效管理愈來愈復(fù)雜的車輛電子、軟件系統(tǒng)提供了一個基礎(chǔ)。此外，AUTOSAR在確保產(chǎn)品及服務(wù)質(zhì)量的同時，提高了成本效率。我們提供AUTOSAR CLASSIC平臺和ADAPTIVE平臺，以及與之相關(guān)的工程服務(wù)。
 
Softing公司是AUTOSAR開發(fā)會員，提供AUTOSAR工具鏈和BSW基礎(chǔ)軟件。
 
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