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汽车以太网简史

     在一个行业中,当一种新技术被开发和启用时,影响该技术成功的因素有很多。其中最重要的是该技术带来的益处以及自身成本。

1、第一个吃螃蟹的

       2004年宝马决定从2008年起在其开始量产(SOP)的汽车中引入一个中央网管ECU,该中央网关结合两个功能:

1)    在车内不同的CANFlexRayMost之间路由数据;

2)    作为与外界诊断接口和程序接口(ECU Software Update);

而当时宝马使用的是高速CANHS CAN)接口并用OBD连接器将Tester链接到车载网络。HSCAN其物理极限速度是500kbit/s,而预计在2008年整车所需要刷写数据总量将超过1GB,一些多媒体控制器(车载娱乐系统/抬头显示系统)有几百兆字节的软件数据(包括导航地图)。因此对于一辆装备精良的高端汽车,完成整车软件更新所需要的时间将超过16h。而在OEM产线上这样的刷写速度是绝对不允许的(软件更新的理想时间是15min左右),如下图是刷写数据量和软件更新时间的预测:

人无远虑,必有近忧。在这点上,确实需要我们反思!

言归正传,

Ø 为何需求新的车载通信介质?

随着技术不断提高和需求不断变化,以下几点原因促使需要引入一种新的通信总线介质到车载网络中:

a)     高精度的ECU应用代码,越来越需要更大的ECU内存;

b)    车内不断增加的ECU数量,导致车内总线带宽的瓶颈;

c)     汽车的不断进化,带来新的应用场景:并行的软件更新、远程诊断、大数据传输和车联网(车辆之间互联)

Ø        为何选择以太网?

所要选择的总线通信介质必须满足:

1)    Bandwidth:足够的带宽,可以满足新的需求;

2)    Physical:物理总线连接后,通信要稳定可靠;

3)    EMC:新的总线需满足车规级的电磁兼容性;

4)    Cost:代价低;

5)    Networking:有好的网络管理性;

市场上已存在的通信介质:

1)、Most:采用光纤和环形串联拓扑结构,网络拓扑性差,成本高。

A.    其没有足够的数据速率(MOST25异步数据通道最大网络带宽仅有7Mbit/s),并且需要较高的资源需求;

B.    在实际使用中,Tester只是暂时与汽车连接,由于MOST需要一个环形拓扑,这意味着每次都需要在与网关之间添加一个环。

2)、USB:物理线束长度局限大(超过4米数据不能有效传输)、电磁干扰特性差以及没有网络和丰富的应用层协议;

USB作为一种众所周知的消费类接口,速率可以达到要求,但是在详细调研USB后,以下缺点导致无法将USB作为诊断接口:

A.    不充分的鲁棒性/抗扰性,想要获得充分的信号完整性,USB需要昂贵的电缆和连接器;

B.    电缆长度不足;

C.     没有网络支持,当需要多个Tester连接车辆时,需要更复杂的非标准兼容和解决方案;

D.    新协议:必须为此开发汽车协议栈和驱动程序。

3)、Ethernet:通信速率和带宽满足需求,同时在其他领域得到广泛的应用推广,有现成的物理传输技术支持和丰富的应用层协议;

整合上述原因,将以太网引入到车载网络中。

引入以太网,会带来的应用场景变化如图:

1、可有线也可无线

2、可通过网络使Tester端连接车辆端:

3、通过网络,一个Tester可以连接多辆车

4、通过网络,使多个Tester连接一辆车

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