第一篇文章提到,汽车相关的通信网络,可分为车内有线连接网络和车外无线连接网络。随着智能网联汽车的发展,对车辆内、外通信的需求越来越高,也推动着车内网络和车外网络的发展。车载通信技术(一):汽车的网络互联技术
目前各个国家和公司存在多种车载网络标准。美国汽车工程师学会(SAE)按照汽车上网络系统的性能,把汽车网络划分为不同的等级标准,即A类、B类、C类、D类PA视讯中国股份有限公司和E类。

CAN 是一种世界标准的串行通讯协议,为数据高速公路确定统一的“交通”规则。CAN 是由ROBERT BOSCH 公司和Intel公司专门为汽车内数据交换开发的总线系统。CAN是一种总线型、串行通信、广播式网络,节点间通过双绞线连接。它不仅能简化车辆各电子控制单元的设计和安装,还减轻布线的重量和降低了对空间的要求。


网上的其它节点处于接收状态。每个处于接收状态的节点对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。
CAN控制器:接收由控制单元微处理器芯片传来的数据。CAN控制器对这些数据进行处理并将其传递给CAN收发器;同样CAN控制器也接收收发器传来的数据,处理后传递给控制单元微处理器。CAN收发器:具有接收和发送的功能。它将CAN控制器传来的数据转化为电信号并将其送入数据传输线;同样也为CAN控制器接收和转化数据。数据传输线:它是双向的,对数据进行传输。这两条线传输相同的数据,分别被称为CAN高线和CAN低线。


CAN网关是整个CAN网络的核心, 控制着整车5条CAN总线的各类信号转发与处理
FlexRay总线数据收发采取时间触发和事件触发的方式。利用时间触发通信时, 网络中的各个节点都预先知道彼此将要进行通信的时间, 接收器提前知道报文到达的时间, 报文在总线上的时间可以预测出来。即便行车环境恶劣多变,干扰了系统传输, FlexRay协议也可以确保将信息延迟和抖动降至最低,尽可能保持传输的同步与可预测。这对需要持续及高速性能的应用( 如线控刹车、线控转向等)来说,是非常重要的。

MOST总线工作原理:MOST 总线利用光脉冲传输数据,采用环形结构,在环形总线内只能朝着一个方向传输数据。MOST 总线的传输技术近似于公众交换式电话网络( Public Switched Telephone Network;PSTN),有着数据信道(Data Channel)与控制信道(Control Channel)的设计定义,控制信道即用来设定如何使用与收发数据信道。一旦设定完成, 资料就会持续地从发送处流向接收处, 过程中不用再有进一步的封包处理程序, 将运作机制如此设计, 最适合用于实时性音讯、视讯串流传输。

MOST在制订上完全合乎ISO/OSI的7层数据通讯协议参考模型,而在网线连接上MOST采用环状 拓朴, 不过在更具严苛要求的传控应用上, MOST也允许改采星状( 亦称放射状) 或双环状的连接组态,此外每套MOST传控网络允许最多达64个的装置(节点)连接。

按目前汽车电子发展趋势来看,汽车电子产品的架构形态逐渐由分布式向集中式域控制器方向发展。那么主机与显示分域处理也将越来越多,分域处理的实质就是控制、功能、数据处理/保存等由主机完成,视频及图像显示由显示屏来完成,由于车内的结构特殊性,其分布的形态也不尽相同,这样导致主机与屏可能相差10cm,也有可能相差100cm,甚至可能相距更远。

FPD-Link 串行器和解串器技术简介:FPD-Link是TI研发的高速串行与解串接口,目前已经发展到了第三代。FPD-Link视频数据速率达到350Mbit/s。FPD-LinkII传输速率可达1.8Gbit/s。FPD-Link III 在一个差分对上可以进行双向通行,除了传输视频数据外可以传输一些控制信号,传输速率大于3 Gbit/s。可用于传输I2C、IIS、I/F、UART、SPI、SMC 、PWM、ADC。主要研究厂家:TI。主要客户:德系/日系/美系/国产等。
GMSL串行器和解串器。技术简介:GMSL由MAXIM开发,实现对数字视频和音频数据进行串行转换,然后通过一对双绞线串行传输,后端由解串芯片进行解码还原,最大传输速率可达6Gbps。可用于传输I2C、IIS、I/F、UART、SPI、SMC 、PWM、ADC。主要研究厂家:MAXIM。主要客户:日系、国产等。
V-by-One串行器和解串器。技术简介:V-by-One HS是由thine独立开发的技术,利用1对线缆来传输高画质影像的新技术,由1到8组讯号配对组合,每组讯号的最大传输速度为3.75 Gbps,总体讯号线pin左右。可用于传输I2C、IIS、I/F、UART、SPI、SMC 、PWM、ADC。主要研究厂家:THINE、索喜(富士通)等。主要客户:日系、国产等。

APIX串行器和解串器技术技术简介:全称Automotive Pixel link,Inova半导体公司的一项用于传输图像和视频数据的技术,APIX总线包含两条屏蔽的成对双绞线,可用于双向数据传输,主要用于汽车娱乐信息系统的通讯。第一代技术传输速率可达1Gbps,第二代技术传输速率可达1Gbps,第三代技术可达12Gbps。主要用于传输I2C、IIS、I/F、UART、SPI、SMC 、PWM、ADC等。主要研究厂家:索喜(富士通)、东芝等。主要客户:宝马、路虎等。

TI 941AS(or 98x)兼容 FPD-Link Ⅲ 的 Deserializer (92x or 94x);
可以看到TI 的FPD-LINK IV支持的格式非常多种,而且对于高清2K,4K的车载显示屏,直接支持的EDP接口,这样可以直接点屏,而且还支持菊花链的串联形式,这样在布局走线的时候,可以有部分线材从从机端布局,这样整体线材布局非常方便(比如娱乐驾驶的副屏,完全可以从中控主机这边出线),这样线材会变短,辐射没有那么大,容易过EMC实验,也节省成本,整体的布局也方便。

可以看到美信的GMSL 三代产品,有比较大的带宽回传技术,同时支持ASIL B的功能安全,在ADAS领域是非常具有优势


各传统车载网络从带宽和成本关系可看出,它们在带宽和成本上所占据的范围几乎没有重叠区域,并且成本和带宽呈现递增关系。这反映出网络在汽车领域已被不同的车用总线所“瓜分”,而且这些总线在各自领域呈现出独霸一方的局面。然而,随着车载以太网的技术成熟和引入,面对着车载以太网海量的带宽能力,对于跟车载以太网成本相当甚至更高FlexRay和MOST总线,以及其应用复杂等缺陷,可能有被淘汰的命运。

传统车载网络能满足汽车部分子系统的要求,总体来说,优势在于实时性。但普遍存在的问题是带宽低,成本高。传统以太网与车载以太网最大不同是传统以太网需要2-4对线,车载以太网只需一对,且是非屏蔽的,仅此一项,可以减少70-80%的连接器成本,可以减少30%的重量。这是车载以太网诞生的最主要原因。同时也是为了满足车内的EMC电磁干扰。

自1980年以来,IEEE一直负责以太网的维护、开发和标准化。尽管各个公司都可提供专有的以太网解决方案,但大多数时候公司都会交给IEEE进行标准化以确保更广泛的应用。802工作组则专门负责以太网,因此,所有与以太网相关的标准都以802开头(例如,IEEE 802.1,IEEE 802.2,IEEE 802.3等)。

OPEN Alliance SIG是由汽车制造商和供应商组成的联盟,目的是促进PA视讯中国股份有限公司以太网在汽车工业中的进一步发展。OPEN Alliance SIG与IEEE合作,将汽车以太网转换为通用标准。就目前的车载以太网标准方面,主流标准的是如下几个,目前主要是第二个100BASE-T1:用单对双绞线Mbit/s的数据传输,走的靠前的OEM则使用更快的千兆以太网。
车载以太网短期内无法全部取代现有CAN网络,其在汽车行业上的应用需要一个循序渐进的过程,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;


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。