通用汽车车载以太网TSN协议用于ADAS域的部署

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关于TSN技术和车载以太网的介绍

关于TSN技术和车载以太网的介绍
TSN技术应用由来已久，可能对于汽车领域来说会比较陌生，它是一项从视频音频数据领域延伸到汽车领域，并进一步推广至工业领域的技术。

TSN最初来源于互联网的视频领域的应用需求，当时该技术被称为AVB，高清的数据需要较高的带宽和最大限度的实时，借助AVB能较好的传输高质量音视频。

对于ADAS而言，传统的CAN总线已经远远不够，极低延时的高带宽以太网传输技术应运而生，即TSN。

Time-Sensitive Networking (时间敏感网络) 是一系列由IEEE802.1工作组中的TSN工作组开发的标准协议。

该小组成立于2012年11月由前AVB工作组改名而成。

众所周知，IEEE802.3是关注以太网的PHY和MAC的标准，而IEEE802.1是着重于Bridging的标准。

通过AVB，IEEE使得以太网进入了实时应用领域，通过TSN，IEEE使得以太网进入工业和汽车领域，并改善了以太网的鲁棒性。

车载以太网在ADAS方面的需求日趋激增，而传统以太网的高延时及其不确定是汽车界所不能容忍的；因此IEEE此举不仅能完美的将硬实时应用场景的业界纳入到其芯片的市场中，如果应用效果较好，会在汽车界将。

汽车总线及车载网络技术

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能够理解MOST总线的原理，熟悉MOST总线在汽车中的应用
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能够理解车载以太网的主要技术，熟悉车载以太网的应用
01 •汽车总线
汽车总线技术的产生与分类
• 1.汽车总线技术的产生
• 请说说为什么要使用总线技术？
汽车总线技术的产生与分类
• 2.汽车总线的分类
• 美国汽车工程师学会（SAE）的汽车网络委员会按照系统的复杂程度、传输流量、传输速度、传输可靠性、动作响应时间等参量，将汽车数据传输网络划分为A、B、C、D、E五类。
LIN总线
• 2. LIN总线系统的结构
• （1）LIN的网络结构 • LIN总线上的最大电控单元节点数为16个，系统中
两个电控单元节点之间的最大距离为40m。 • LIN总线网络由一个主节点一个或多个从节点组成。
所有节点都包含一个从任务（Slave Task），负责消息的发送和接收；主节点还包含一个主任务（Master Task），负责启动LIN总线网络中的通信。
CAN总线
• CAN网络拓扑可以根据几何图形的形状分为五种类型：总线拓扑、环形拓扑、星型拓扑、网络拓扑和树型拓扑，这些形状也可以混合形成混合拓扑。因为电动汽车的网络特性可以概括为通信距离短、网络复杂度要求低、可扩展性要求高、实施可靠性要求高。
星形拓扑
网络拓扑
环形拓扑
树形拓扑
图 6-2 CAN 网络拓扑形式
LIN总线
• （2）LIN的节点结构 • 一个LIN节点主要由微控制器和LIN收发器组成，而微控制器通过UART/SCI接口与LIN收发器连接，几乎所
有微控制器都具备UART/SCI接口，并且LIN收发器（如TJA1020、MC33399等）的RXD、TXD引脚可与微控制器的RXD、TXD引脚直接连接，无需电平转换。在LIN系统中，加入新节点时，不需要其他从节点作任何软件或硬件的改动。LIN和CAN一样，传送的信息带有一个标识符，它给出的是这个信息的意义或特征，而不是这个信息传送的地址。

车载以太网工具链

车载以太网工具链一什么是车载以太网随着汽车电子的快速发展，车内ECU数量的持续增加，带宽需求也在随之不断增长。

并且，汽车制造商的电子系统、线束系统等成本也在提高。

而车载以太网相比于传统总线技术，不仅可以满足汽车制造商对带宽的需求，同时还能降低车内的网络成本，是未来整车网络架构设计的趋势。

目前，车载以太网主要用于诊断、车载信息娱乐系统（IVI）和驾驶辅助系统。

二车载以太网技术OSI（Open System Interconnection）七层网络模型定义了网络互联的七层框架，并且每一层都运行不同的协议，只有统一通信规范时，才能实现网络互联化。

车载以太网参考OSI分层结构，并规定了每一层的功能及协议。

车载以太网协议通常被认为是一个四层协议系统：应用层、传输层、网络层、数据链路层，每一层都具有不同的功能。

| 物理层（OABR）参照OSI模型，车载以太网在物理层，即第一、二层采用了博通公司的BroadR-Reach技术。

BroadR-Reach的物理层（PHY）技术由OPEN（一对以太网）联盟推动，因此有时也被称为OPEN联盟BroadR-Reach（OABR）。

BroadR-Reach由一对双绞线实现全双工通信，并提供100Mbit/s及更高的宽带性能。

该技术使用单对的非屏蔽双绞线进行通信，不仅可以减轻线缆重量达到30%，还可以降低80%连接成本，符合汽车要求的新型物理层技术。

BroadR-Reach技术已被IEEE标准化，并命名为100BASE-T1，其中T1是指车载以太网。

100BASE-TX100BASE-TX采用两对5类非屏蔽双绞线或1类屏蔽双绞线，一对用于发送数据，另一对用于接收数据，长度上限为100米。

100BASE-T1100BASE-T1也叫IEEE802.3bw，它是被IEEE针对百兆车载以太网而定义的标准。

与传统的百兆以太网（100BASE-TX）不同，100BASE-T1使用的是一对双绞线进行全双工的信息传输。

现代 adas 架构通信协议

现代 adas 架构通信协议
现代 ADAS（Advanced Driver Assistance Systems，高级驾驶员辅助系统）架构通信协议主要包括以下几种：
1. CAN（Controller Area Network，控制器局域网）：CAN是
一种广泛应用于汽车领域的通信协议，用于连接车载电子设备，如传感器、执行器和控制单元等。

CAN协议提供了实时性和
可靠性，并支持多个设备同时进行通信。

2. FlexRay：FlexRay是一种高速数据总线协议，用于传输大量数据和实时通信。

它主要用于支持复杂的车辆控制系统，提供高带宽、低延迟和高可靠性。

3. Ethernet：以太网是一种通信协议，广泛应用于计算机网络中。

在现代汽车中，Ethernet作为一种新兴的通信协议被用于
连接不同的电子设备，从而实现高速数据传输和通信。

4. LIN（Local Interconnect Network，局部互连网络）：LIN是
一种用于低速数据传输的串行通信协议，主要用于连接车内的辅助设备，如开关、灯光控制器等。

LIN具有低成本、低功耗
和简化的网络架构。

5. MOST（Media Oriented Systems Transport，媒体导向系统传输）：MOST是一种用于高速媒体数据传输的通信协议，主要用于车载多媒体系统。

它支持音频、视频和控制数据的传输，并提供多个节点之间的同步通信。

这些通信协议在现代ADAS架构中起着重要的作用，通过它们，各个智能驾驶辅助系统可以互相通信、共享数据，实现对车辆状态的监控和控制。

车载以太网讲解及降噪方法

车载以太网讲解及降噪方法一、车载以太网定义车载以太网是一种连接车内电子单元的新型局域网技术，在单对非屏蔽双绞线上可实现100 Mbit/s 甚至1 Gbit/s 的数据传输速率，同时满足汽车行业高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。

常用的以太网和车载以太网主要是在物理层不同，基本架构依然是MAC+PHY芯片+传输链路。

主要有100M和1G两种标准。

对于100M车载以太网在PHY层主要有两个规范：BroadR-Reach和100Base-T1，两者都是明确为汽车应用设计的，并且它们之间有很多重叠。

而1000Base-T1这是千兆车载以太网的物理层技术标准。

100Base-T1最显著的特点就是使用单对差分线实现数据传输，从成本上来说降低了线束的成本和重量。

办公用以太网采用了100Base-TX或1000Base-T标准，而用于汽车的以太网则规定使用100Base-T1或1000Base-T1标准。

二、车载以太网标准车载以太网标准化主要由IEEE802.3 和IEEE802.1 工作组、AUTOSAR 联盟、OPEN 联盟及AVnu 联盟起到主要的推动作用，标准化汇总如下表：三、车载以太网应用车载以太网被定义为下一代车载局域网络技术，短期内无法全部取代现有车载网络。

依据车载以太网在汽车网络上的应用过程，大致可分为3个阶段：局部网络阶段、子网络阶段、多子网络阶段。

局部网络阶段：可单独在某个子系统上应用车载以太网技术，实现子系统功能，如基于DoIP 协议的OBD 诊断、使用IP 协议的摄像头等；子网络阶段：可将某几个子系统进行整合，构建车载以太网子系统，实现各子系统的功能，如基于AVB 协议的多媒体娱乐及显示系统、ADAS 系统等；多子网络阶段：将多个子网络进行整合，车载以太网作为车载骨干网，集成动力、底盘、车身、娱乐等整车各个域的功能，形成整车级车载以太网络架构，实现车载以太网在车载局域网络上的全面应用车载作为支持ADAS的设备，各种传感器和摄像头已被逐渐配置于汽车中。

车载网络通信基础知识

车载网络通信基础知识目录一、基础概念 (2)1. 车载网络通信的定义 (3)2. 车载网络通信的重要性 (3)3. 车载网络通信的发展历程 (5)二、基本原理 (6)1. 车载网络通信的协议层次结构 (7)2. 数据传输方式 (9)2.1 串行传输 (11)2.2 并行传输 (12)3. 车载网络通信的拓扑结构 (13)3.1 星型拓扑 (14)3.2 总线拓扑 (16)3.3 环型拓扑 (17)3.4 网状拓扑 (18)三、常用车载网络通信协议 (18)四、车载网络通信设备 (20)1. 车载通信控制器 (21)2. 车载通信接口 (22)3. 车载通信线缆 (23)4. 车载通信设备故障诊断与维修 (25)五、车载网络通信系统的应用 (26)1. 汽车电子控制单元的通信 (28)2. 车辆网络化控制系统 (29)3. 车载信息服务系统 (30)4. 车载导航与娱乐系统 (31)六、未来发展趋势与挑战 (32)1. 车载网络通信技术的创新 (33)2. 车载网络通信的安全性问题 (35)3. 车载网络通信的标准化与互操作性 (36)4. 车载网络通信在智能交通系统中的应用 (37)一、基础概念车载网络通信技术：车载网络通信技术是指在汽车内部，通过各种通信协议和设备，实现车辆内部各个系统之间以及车辆与外部环境之间的数据传输和信息交互的技术。

通信协议：通信协议是车载网络通信的基础，它规定了车辆内部各个系统之间以及车辆与外部环境之间的数据传输格式、通信速率、可靠性等方面的要求。

车载通信设备：车载通信设备包括车载以太网、车载CAN总线、车载FlexRay总线、WiFi等，它们是实现车载网络通信的关键组件。

车载网络拓扑结构：车载网络拓扑结构是指车辆内部各个系统之间的连接关系和组织方式，常见的拓扑结构有星型、总线型和环型等。

车载网络通信协议栈：车载网络通信协议栈是指为实现车载网络通信而建立的一组层次化的协议，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等。

ADAS核心设计攻略

77 GHz 雷达系统参考设计
Everything For Engineers
简介车用视觉控制系统处理来自数码摄像机、激光器、雷达和其它感应器等来源的数据信息，以便执行诸如路线起程提示、瞌睡感应或停车辅助之类的任务。处理过的信息会显示在显示屏上或通过声音警告信号广播出来。设计框图：
电源管理：电源与 12V 或 24V 的网板相连接，上/下调节电压以适用于 DSP、uC、存储器和 IC 及其它功能，例如步进电机、通信接口、显示偏差和背景。当尝试小型、低成本且高效的设计时，由于需要多个不同的电源轨，因此电源设计就成了一项关键任务。具有低静态电流的线性稳压器有助于在待机操作模式（关闭点火）过程中减少电池漏电流，是与电池直连的器件的负载突降电压容限，需要低压降并追踪低电池曲轴操作。
18 MR2001 多通道 77 GHz 雷达收发器芯片组
19 高级驾驶员辅助系统（ADAS）视觉解决方案
20 ADSP-BF606 BLACKFIN 双核处理器，适合高性能数字信号处理应用
21 ADV7280 10 位、4 倍过采样 SDTV 视频解码器
22 ADV7125： 330MHz、三通道、8 位高速视频 DAC
72 护航驾驶更可靠，基于视觉的 ADAS 有望率先普及
74 ADAS 技术革新，不再受汽车驾驶安全问题困扰
3
一周回顾系列白皮书之 <高级驾驶辅助系统 ADAS 核心设计攻略>

Everything For Engineers
TI
高级驾驶员辅助系统（ADAS）设计
Everything For Engineers
1
一周回顾系列白皮书之 <高级驾驶辅助系统 ADAS 核心设计攻略>

汽车总线及车载网络技术

主节点需要，从节点不需要
每个节点都需要
• 2. LIN总线系统的结构
LIN总线
• （1）LIN的网络结构
• LIN总线上的最大电控单元节点数为16个，系统中两个电控单元节点之间的最大距离为40m。
• LIN总线网络由一个主节点一个或多个从节点组成。所有节点都包含一个从任务（Slave Task ），负责消息的发送和接收；主节点还包含一个主任务（Master Task），负责启动LIN总线网络中的通信。
• 在MOST总线中，各个终端设备（节点、控制单元）之间通过一个数据只沿一个方向传输的环形总线连接，音频、视频信息在环形总线上循环，并由每个节点（控制单元）读取和转发。各个控制单元之间通过光导纤维相互连接而形成一个封闭环路，因此每个控制单元拥有两根光导纤维，一根光导纤维用于发射器，一根光导纤维用于接收器。
CAN总线
• CAN网络拓扑可以根据几何图形的形状分为五种类型：总线拓扑、环形拓扑、星型拓扑、网络拓扑和树型拓扑，这些形状也可以混合形成混合拓扑。因为电动汽车的网络特性可以概括为通信距离短、网络复杂度要求低、可扩展性要求高、实施可靠性要求高。
星形拓扑
网络拓扑
环形拓扑
树形拓扑
图 6-2 CAN 网络拓扑形式
CAN总线
• CAN数据传输线是双向串行总线，大都采用具有较强抗干扰能力的双绞线，分为CAN-H线和 CAN-L线，两线缠绕绞合在一起，其绞距为 20mm，横截面积为0.35mm2或0.5mm2
CAN总线
• 终端电阻的作用是防止信号在传输线终端产生反射波，而使正常传输的数据受到干扰。
CAN总线
总线型拓扑
CAN总线
• CAN总线系统的总体构成如图6-3所示，主要由若干个节点（电控单元）、两条数据传输线（ CAN-H和CAN-L）及终端电阻组成。

从AdaptiveAUTOSAR的角度看SOA

从AdaptiveAUTOSAR的角度看SOA前言身处汽车行业的我们深知，新技术的应用或者新概念的提出，一定是事出有因的。

通常是为了抢夺新技术高地，让汽车更好地满足未来的需求。

那么，汽车电子电气架构领域掀起的这股SOA热潮是由什么导致的？什么是SOA？SOA能带来什么好处？怎样实施SOA呢？Adaptive AUTOSAR与SOA是什么关系？1为什么汽车要上SOA①老车新体验，快速满足市场需求必须打破车内静态交互模型车辆内部控制器通过传统总线连接，从而实现通信交互，但是信号的收发关系和路由信息通常是静态的、不可更改的。

如果后期突然新增节点，改矩阵和路由表？再如果，车辆上市后想新增一个功能到某个控制器，OTA可以将软件包本身下载到该控制器，但这个“新朋友”怎样从其他节点获得所需信息呢？必须建立功能灵活治理的系统架构OTA是目前解决车辆在线升级、持续提升用户用车体验的好方法。

一个功能一个盒子的时代已经过去了。

但OTA仅仅是途径，车辆的电子电气架构和软件设计架构能否支持功能更新呢？如果一个新增功能的实现，与车辆原有的系统架构、驱动方式、通信方式不匹配，甚至相冲突，这肯定是不可行的。

那么应该怎样解决呢？②万物互联，汽车接入物联网汽车在不久的将来会在互联网、物联网、能源物联网中都占有重要的地位。

所以汽车必须具备开放性、网联性甚至自主性和自进化性。

自动驾驶、V2X、边缘计算都是目之可见的应用场景，电子电气架构和软件平台架构在面对这些需求的时候，应如何处理？已有的电子电气架构及相应的解决方案，很难解决目前汽车所遇到的挑战，需要新的方法论来打破僵局，于是车载SOA作为解决方案被提了出来。

2SOA详解①先说说什么是SOA· SOA是Service-Oriented Architecture的缩写，面向服务的架构。

· BEA资深SOA架构师Jeff Davies在其《SOA权威指南》中说到：SOA不是一种具体的技术，而是一种架构策略层面的指导思想。

车载以太网网关的设计和应用

车载以太网网关的设计和应用作者：郑彤来源：《汽车世界·车辆工程技术（中）》2019年第04期摘要：随着以太网在汽车领域的推广和普及，车载以太网网关将很快推出市场。

相比上一代网关，以太网网关新增了许多新的设计点，对电气性能也提出了更高的要求，只有在开发设计和验证过程中，对关键参数进行严格控制，才能保证整个车载以太网网络系统的稳定运行;从而，使以太网网关在提升通信性能的同时，为整车带来新的功能体验。

关键词：车载以太网;网关;设计;应用1 车载以太网协议架构1.1 物理层与数据链路层车载以太网的物理层采用博通公司的Broad R-Reach技术，源于100Base-TX及1000Base-T技术，由博通公司联合恩智浦、飞思卡尔、哈曼国际等发起成立的OPEN联盟（One-Pair Ethernet Alliance）进行推动，并成为开放的产业标准Broad R-Reach技术在一对UTP上全双工传输100Mb/s原始数据，传输距离可以达到5m，因此，Broad R-Reach技术也称为百兆以太网技术。

Broad R-Reach车载以太网信号具备3电平，采用PAM-3编码，传输频率66.66MHz，1bit时间间隔为15ns。

Broad R-Reach技术与传统以太网物理层100Base-Tx相比，采用高度优化的扰频器，可以更好地分离信号，频谱效率更高。

同时，车载以太网的信号带宽为66.66MHz，只有100Base-Tx的一半，較低的信号带宽可以改善回波损耗，减少串扰，并确保车载以太网可满足汽车电磁辐射标准要求。

1.2 TCP/IP协议簇TCP/IP协议簇主要对应OSI参考模型的网络层和传输层，是一类协议的统称。

网络层主要包括ARP（地址解析协议）、ICMP（因特网控制报文协议）、IPv4/v6（因特网协议类型4/6）、IPv4Autoconfig（IPv4本地地址动态配置）等，传输层主要包括TCP（传输控制协议）、UDP（用户数据报协议）。

汽车EE架构不断升级，华为CCA架构指引未来演变趋势

汽车EE架构不断升级，华为CCA架构指引未来演变趋势⼀、ADAS 功能升级导致算⼒需求提升驾驶辅助功能快速提升，分布式架构向“功能域”集中式架构演进成为趋势。

传统分布式 ECU 在汽车电⽓化、智能化时代因为驾驶辅助功能快速的提升，⾯临着巨⼤的挑战。

1）各个 ECU 之间算⼒⽆法协同，相互冗余，产⽣极⼤浪费；2）⼤量的嵌⼊式OS 及应⽤代码由不同的 Tier 1 提供，语⾔和编程风格迥异，导致难以统⼀维护和 OTA升级；3）分布式架构需要⼤量内部通信，导致线束成本增加并加⼤装配难度。

因此，分布式架构向“功能域”集中式架构演进成为趋势。

汽车&不同⾏业软件代码量/⾏未来汽车软件代码量变化趋势/⾏⼆、 “软件定义汽车”背景下，整车 OTA 需要 SOA 架构升级相较于传统汽车，整车 OTA 为汽车注⼊新的活⼒。

在“软件定义汽车”时代，OTA（Over The Air）空中下载能够满⾜智能汽车软件快速迭代的需求，避免传统汽车每次更新都需要去 4S 店，从⽽导致效率低下的问题。

通过它可以不断给客户开启新的功能，不断优化产品体验，吸引客户。

传统分布式 ECU 软硬件架构，整车 OTA 效率低下。

在传统的分布式 ECU 架构下，有以下⼏个问题：1）ECU 众多，且由不同的供应商进⾏开发，软件框架不同，外部开发者难以对 ECU 进⾏编程更新。

2）通过 CAN/LIN 总线进⾏通信，信号收发关系和路由信息静态固定，各 ECU 周期性发出各种信号，通过⽹关进⾏转发，若更新信号配置，需要同步修改⽹关配置。

3）控制器之间信号嵌套，单个控制器升级需要将所有信号相关控制器全部升级，⼯作量指数上升。

分布式 E/E 架构⾯临 OTA 困难为实现“软件定义汽车”，SOA 架构成为新的趋势。

SOA(Service-Oriented Architecture)⾯向服务架构，是⼀种架构设计思想，将应⽤程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接⼝和契约联系起来。

TSN(时间敏感网络)测试、仿真、分析平台应用攻略

TSN(时间敏感网络)测试、仿真、分析平台应用攻略前言在汽车领域，近几年车内网络通讯方式的变革诉求，期望能够有更高的数据传输速率，以及保证实时性的通讯方式引入。

例如对于ADAS而言，传统的CAN 总线已经远远不能满足其对通讯的要求，而基于车载以太网的TSN网络是一个更好的解决方案，它在保证传输带宽的同时，也保证了数据的时序、极低延时和可靠性。

TSN 验证及测试环境概述德国TSN Systems公司提供了用于TSN 测量和分析的软件工具TSN tools 以及硬件工具TSN Box，利用TSN Tools以及TSN Box，可以快速构建一个支持TSN 的验证及测试网络环境，这个环境具有高度的灵活性，可以被用来匹配多种TSN 应用的场景，用于开发、分析、测试TSN 技术相关的内容。

图1 TSN 验证及测试环境应用场景示意图TSN Systems 提供的TSN 验证及测试环境主要侧重于以下内容：•802.1AS gPTP•802.1 Qav•IEEE 1722•IEEE 1733/RTP•802.1 Qbv•802.1 Q/Best Effort Traffic•CAN总线/车载以太网网关•交换机性能及队列大小分析•多种信号共存的网络行为分析•网络抖动（Jitter）及负载分析TSN应用场景Talker/Listener 模拟仿真在AVB/TSN 开发过程中，为了构建开发环境，为产品的开发人员提供一个可以按照条件设定的TSN/AVB 的发送和接收节点，需要模拟TSN Talker/Listener节点，这时可以使用TSN Box 完成这个任务。

•可直接加载影视频文件，将音视频实时转换为IEEE 1722/IEEE 1733 数据流•可直接接受音源输入，并将音源转换为IEEE 1722/IEEE 1733 数据流•可在数据文件中对需要传输的信号进行预定义，上传至TSN Box 并设定整形算法，TSN Box 可以按照预先设定的方式生成对应的数据流•可作为Listener接收IEEE 1722/IEEE 1733 音频数据流，解析并将其转换至音频模拟信号，直接输出至播放设备•可接收数据，增加时间戳，并将其转发至上位机进行时间特性分析TSN Box支持以下协议和整形方式：•IEEE 802.1AS (gPTP)o PPS signal•IEEE 802.1Qavo IEEE 1722 Audio file player with live adapted PTP time stampingo IEEE 1733/RTP/RTCP File player with live adaptedPTP time stamping •802.1Qbvo 1ms cycle timeo100 µs cycle time•IEEE 802.1Q/Best Effort Traffico UDP trafficTAP设备由于车载以太网通讯机制属于包转发网络，无法按照传统CAN 总线的监控方式来观测网络，如果我们在开发过程中或者分析测试过程中需要监控车载以太网的通讯过程和相关数据，则需要采用TAP 的模式在通讯链路上插入观测点。

基于DoIP协议的汽车诊断系统开发

基于DoIP协议的汽车诊断系统开发安康;韩光省;韩可强;朱永健;郭灿【摘要】车联网时代的到来,推动着车载以太网技术的迅速普及,使得已经实现的诊断协议和标准不能满足要求.本文通过对IS013400 DoIP协议进行介绍,分析其帧格式、诊断通信流程等,搭建了车载以太网诊断架构模型,并基于该模型提出设计方案,为车载以太网诊断系统的建立提供了一定依据.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】3页(P29-31)【关键词】车载以太网;诊断协议;架构模型【作者】安康;韩光省;韩可强;朱永健;郭灿【作者单位】河北工业大学,天津 300310;中国汽车技术研究中心,天津 300300;中国汽车技术研究中心,天津 300300;中国汽车技术研究中心,天津 300300;河北工业大学,天津 300310;河北工业大学,天津 300310【正文语种】中文【中图分类】U463.6车载电子系统的复杂程度日益增加，不断增加的控制器以及接口数量对带宽的需求越来越大，车内不同的控制单元和不同的域之间彼此通信的需求越来越强。

这意味着传统总线已经无法满足需求，整车制造商和供应商都需要更有效的车辆通信网络。

当前应用较多的总线主要有LIN、CAN、FlexRay、MOST、LVDS等，除了LVDS以外，其余的总线技术都是针对汽车行业制定的［1］。

目前CAN、LIN是现役车载网络最为广泛的标准，但其带宽水平在某些应用领域越来越力不从心；FlexRay在中高端车的线控系统和动力系统中应用较多，MOST主要服务于多媒体应用，但其开发成本相比较高；LVDS是一种电器数字信号系统，在汽车行业主要应用在屏幕和摄像头间数据传输。

所以目前正是一直被汽车行业拒之门外的以太网与汽车深度拥抱集成的契机。

分和基于CAN总线诊断一样采用ISO 14229实现，详见表1。

1 DoIP协议介绍DoIP全称为基于IP网络的诊断通信Diagnostic communication over Internet Protocol，由ISO 13400标准定义，是基于IP的汽车诊断协议［2］。

车载以太网DoIP技术研究

FRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨车载以太网DoIP技术研究张政上汽通用汽车有限公司　上海市　201206摘要：随着汽车智能化和网联化的不断发展，车辆对数据传输带宽的需求越来越高，因此车载以太网应运而生。

本文介绍了车载以太网的特点及其应用过程，着重研究了车载以太网的DoIP诊断通信技术，剖析了DoIP技术对传输层、网络层、数据链路层和物理层这四个网络层级的需求以及DoIP数据的结构。

关键词：车载以太网　DoIP技术　网络层级1　引言随着汽车智能化和网联化的不断发展，汽车高级驾驶辅助系统（ADAS）、高性能车载娱乐系统、车联网系统及云服务等新技术已在车辆上应用，使得车辆上的软件变得越来越复杂，传统的车载CAN总线通信速率最大仅1Mbit/s，显然无法满足新技术对车辆数据传输带宽的需求。

从而急需一种高带宽、开放性好、兼容性强、可靠性高、同时又满足车载严格法规要求的车载网络，因此，一种新型网络车载以太网应运而生。

车载以太网是一种通过有线网络去连接车内的各电子控制单元（ECU）的局域网技术，与普通民用以太网的四对非屏蔽双绞线不同，车载以太网可以用一对非屏蔽双绞线实现100Mbit/ s甚至1000Mbit/s的数据传输速率，同时能够满足其他性能方面的要求。

2　车载以太网技术应用目前常用车载网络技术有：控制器局域网络（CAN）、本地互连网络（LIN）、汽车内部网络通讯协议（FlexRay）、面向媒体的系统传输（MOST）等。

其中LIN总线是一种低成本串行总线，最大通信速率为20kb/s。

CAN总线主要用于车辆控制数据传输，目前应用最广泛，最大通信速率为1Mb/s，但LIN和CAN 的带宽都太低，并不适用于ADAS 等技术的应用。

FlexRay具有通信速率较高、实时性好、容错性强等优点，其通信速率最大为10Mbit/s，主要用于线控系统。

MOST是专门为汽车多媒体系统而开发的网络，其最大通信速率为150Mbit/s，但只用一种环形拓扑结构，应用范围受限。

什么是汽车以太网技术？

什么是汽车以太网技术？什么是汽车以太网技术？在思考这个深刻的问题之前，我们需要先来了解一个基本概念： ECU// 此处引用自度娘 // → ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。

从用途上讲则是汽车专用微机控制器。

它和普通的电脑一样,由微处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。

用一句简单的话来形容就是“ECU就是汽车的大脑”。

翻译成咱电子工程师的“人话”，就是汽车里的电子控制单元。

有控制单元就有总线来传输控制信号和数据，汽车以太网就是这么好理解。

那么汽车上究竟有哪些子系统需要通过电信号控制呢？主要分为以下几个部分：•动力控制单元：例如电控自动变速器、主动悬架系统，助力转向系统等•车身电子：例如多向可调电控座椅，车窗调节，空调，灯光系统等•主/被动安全设备：倒车雷达，车身传感器，安全气囊系统等•通信及车载娱乐设备汽车的电子系统分布：所有这些子系统，都需要一个 ECU。

随着轿车电子化自动化的提高，每增加一个新的传感器或应用程序需要通过增加一个新的独立的ECU设备及其关联的传感器电路来实现，这种做法是非常低效的，为了简化电路和降低成本，汽车上多个ECU之间的信息传递就要采用一种称为多路复用通信网络技术，建立相关的ECU 之间的通信链路，允许ECU 彼此使用更高级的功能和共享数据，这种增长逐渐发展成了现在复杂的、异构的车载网络。

例如目前泛用的车载总线型网络：本地互连网络（LIN）、控制器局域网络（CAN）或 FlexRay等。

智能汽车电子技术的不断创新：本来这一切相安无事地过了很多年......然而，ADAS 的出现，打乱了这一切。

ADAS君，全名Advanced Driving Assistant System高级驾驶辅助系统，基于大量信息娱乐系统和视频的ADAS技术，引入了大量的数据，以及对传输数据的带宽的要求。