车载以太网(0)

专栏更新说明从今天开始我将不定期的更新车载以太网的相关知识和资料以及我在工作中遇到问题的一些解决方案和思考路径。我本身工作比较忙所以希望自己能每周更新至少一篇到两篇专栏文章希望可以对刚进入车载以太网的同学或者在行业中但是研究的不深入以及遇到问题想要找解决方案的同学有所帮助。本人做车载以太网 5 年多了算是第一批国内车载以太网的开发者在公司既要开发软件又要负责培训、测试以及给系统答疑解惑相对而言知道的会多一些。我自己的习惯是以提出问题-回答问题的模式进行编写如果有些段落已经知道或者了解可以跳过。车载以太网的工具和准备开发或者调试车载以太网要做什么准备以及需要使用那些工具车载以太网和常用以太网有什么区别1.首先我先回答车载以太网和常用以太网的区别我们日常使用的以太网是水晶头RJ45的接口网线内部有四根线绿白绿橙白橙当然也有8根线的但是目前绝大部分家用设备都是四根线这四根线分别是TX TX-Rx RX-两两成对搅绕在一起这样就实现了差分信号传输同时也全双工。车载以太网为了减少线束成本以及降低故障风险采用的是 P、N 两根线传输数据2 根线绞绕在一起实现抗干扰和全双工。2.两根双绞线怎么实现的全双工这里就涉及到硬件电路的回声消除这里先简单说明一下后面在phy的章节中会单独介绍。3. 做车载以太网开发和测试需要什么a.带有有线网卡的pc电脑是必须的或者100/1000M以太网接口的usb hubb.tx转t1的转接盒/canoe(5640)c.以太网网线以及车载以太网网线d.Wireshark抓包工具车载以太网控制器架构简单画一下车上以太网控制器的框图首先从中央网关CEM出发左边HUT代表仪表中控台右边TBOX代表联网GPS等ADAS代表智驾控制器一般LIDARA激光雷达直接接智驾控制器当然也可以接CEM网关。近些年很多主机厂以及零部件厂商都在逐渐将控制器合并也就是中央算力单元以此减少整车的控制器数量这样对主机厂来说集成的成本就会降低整车的线束就会减少。但是这对零部件厂商来说就是一个极大的挑战功能集中对功能安全信息安全要求就会越来越高。对通讯带宽要求也会越来越大。对于上述的每个ECU控制器来说一般都会在一个控制器上集成SOCMCUSwitch通过mcu供电实时控制switch做以太网数据交换soc处理影视屏数据当然CEM网关除外他不涉及音视频所以一般就只有MCU和switch。车载以太网模块架构上文我们说到每个以太网ECU基本都有socmcuswitch那么socmcu和switch中以太网的各个模块组成又是什么样的下面这种图就简单列举了一下各个芯片的以太网架构。首先是soc对于soc来说一般来说车载系统都是跑的linux内核它遵循以太网的四层网络协议基本上来说所有的商用以太网都支持但是在车载网络系统里面常用的只有部分模块。soc一般在座舱域选用高通或者MTK的芯片或者一些国产芯片。智驾一般就是英伟达TORU这些。然后是mcu相较于socmcu所实现的以太网协议就少一点由于性能问题不涉及视频流AVB在防火墙以及软件流控以及软件交换机方面少很多支持。mcu一般选型都是瑞萨英飞凌这些当然最近也有国产芯片出来但是软件兼容性和占用率都比较低。之后是PHY对于以太网来说最为常见的就是MAC-PHY --PHY-MAC这样的方式当然对于连接交换机switch来说就是MAC -- MAC的链接方式phy主要做网络设备的都会有像博通reltekmarvellnxp都有。最后就是switch交换机switch交换机起源于常用的商业交换机都是二层网络交换设备不同的是车规级的交换机对信息安全要求高一些并且内部集成的是车载以太网的PHY其他的本质上都差不多。switch交换机和phy一样主要也是那么几家。以太网模块说明上文简单介绍了以太网模块的架构和模块组成。本章节主要介绍各个模块是什么并且简单介绍一下作用。SWC/UDS:应用层协议SWC是业务逻辑通称UDS是诊断协议。someip/DDS/Doip:通讯中间件为应用层提供网络数据服务。TLS非对称加密网络安全协议DHCP基于UDP的ip分配协议iperf打流测试协议TCP/UDP:以太网通讯的基石gPTP时间同步协议1588AVTP音视频流协议1722icmp网络控制消息协议主要就是ping报文arpmac和ip的转发学习协议tcp/ip:以太网协议栈NetPlanUbuntu的网卡配置管理工具iptable防火墙配置tc软件流控配置ETHSMautosar以太网网络管理mac以太网mac控制器数据编码发送SMI以太网外设控制器PCS编解码器PMA串行器PMD信号调制器ARL目标mac转发表VLAN虚拟链路表TCAMDPI黑白名单等操作AVB/TSN:流量预留和时间敏感网络IRL流控STU转发树MACsec信息加密QBVTSN的一部分专栏更新计划后续我将按照各个模块或协议按顺序逐一讲解以及该模块的作用使用方法以及我遇到的问题。