车载以太网解决方案 助力智能网联汽车开发

• 关键词：车载以太网,ADAS,信息娱乐系统
• 作者：Softing 中国
• 摘要：近年来，为了满足智能网联汽车的开发要求，车载以太网技术开始逐渐进入人们的视野。而以太网技术已经成为下一代车载网络架构的趋势之一，其发展之迅猛，使得各主机厂纷纷产生了浓厚的兴趣并投入研发。

引言：近年来，为了满足智能网联汽车的开发要求，车载以太网技术开始逐渐进入人们的视野。而以太网技术已经成为下一代车载网络架构的趋势之一，其发展之迅猛，使得各主机厂纷纷产生了浓厚的兴趣并投入研发。

| 对高带宽的要求

随着驾驶辅助系统（ADAS）、信息娱乐系统等技术的发展，目前对车载网络带宽的要求越来越高，已经超出了CAN、CAN FD等传统网络的承载能力。这也促进了车载以太网技术的快速发展和应用。

| 线束成本

传统汽车上的线束相对较多，且布线重量较重。而博通公司研发的BroadR-Reach技术，采用单对的非屏蔽双绞线进行信号传输，使得电缆重量减轻30%，降低连接成本可达80%。

| 新的电气架构

传统的分布式电子电气架构已经难以承载汽车越来越复杂的功能，未来则是按照不同功能域集中控制ECU的划分思路，采用域控制器的方法解决这一问题。

二、车载以太网协议架构

和传统以太网相比，车载以太网对物理层进行了修改，引入了新的100BASE-T1、1000BASE-T1。车载以太网协议通常被认为是一个5层协议系统：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层，每一层都具有不同的功能。

三、业务范围

我们公司提供全流程的解决方案，覆盖电子电器架构开发、规范定义、原型车辆开发、测试与验证的解决方案，横跨了汽车开发的生命周期。

| 电子电器架构开发

电子电气架构开发是汽车电子电气系统的顶层设计，其目的是在功能需求、法规和设计要求等特定约束下，通过对功能、性能、成本和装配等各方面进行分析，得到最优的系统方案。我们可以根据客户的需求，提供以下六大部分内容的服务：

| 数据库创建工具

VisualXML是网络数据库自动转换工具。利用标准的Excel网络调查表来描述ECU的通信矩阵，一键式轻松转换DBC、LDF、ARXML等多种文件格式，支持CAN/CANFD、LIN、以太网等总线标准，由Conversion、Split、Verification、Contrast、Editor五大功能组成。

VisualODX软件是ODX诊断数据自动转换工具。利用标准的Excel诊断调查表来描述ECU的诊断规范，且通过该工具将Excel文件自动转化为ODX/PDX数据文件。该软件操作简单方便，一键式转化，功能强大，大大减少人力投入，同时高效快捷，从而加快开发进度。

| 原型车辆开发

整车电子电气功能测试是原型车辆开发不能缺少的重要环节，每个整车项目开发过程中都需要对整车所有电子电气功能进行测试，验证其是否满足设计要求。我们根据整车厂所制定的规范，搭建车载以太网demo台架，集成100BASE-T1/1000BASE-T1/CANFD协议，支持以太网的SOME/IP、DoIP、AVB等协议。以下图片是车载以太网演示系统的案例。

| ECU开发

网关控制器软件：网关控制器是整车电子电气架构中的核心部分，它连接着车上各个通信子网，可将CAN、LIN、MOST、FlexRay等在不同网络中的数据进行路由。网关控制器保障了整个汽车的安全性与可靠性。我们可以配合客户的整车开发计划，提供低成本、高可靠性、快捷的以太网网关设计方案，大大加快网关产品的开发和生产。

图1：NXP MPC5748G安全以太网网关参考设计

AUTOSAR基础软件：AUTOSAR的传统平台（Classic Platform）解决了嵌入式ECU需求，但是随着驾驶辅助系统（ADAS）、信息娱乐系统等技术的发展，它已经无法满足ECU的需求。所以需要在车辆上使用完全兼容、绝对安全、复杂度高以及计算资源需求量大的软件。因此，AUTOSAR建立了第二个软件平台，AUTOSAR自适应平台（Adaptive Platform）。我们将根据客户的需求，提供基于符合AUTOSAR CP和AP平台的基础软件，包括SOME/IP、DoIP、AVB等。

图2：传统平台

图3：自适应平台

Upper Tester/Lower Tester开发服务：汽车开放系统架构联盟（AUTOSAR）制定的车载以太网规范包括TCP/UDP/IP协议栈。而在制定的规范中提出了Upper Tester和Lower Tester的重要测试概念。Upper Tester/Lower Tester是Tester与DUT的被测核心功能模块之间的中介，可以辅助完成测试。我们将为您提供Upper Tester/Lower Tester的开发服务，可以更加简单的实现在DUT上测试相关协议栈。

| 测试与验证

OptoLyzer Studio是一款用于车载以太网分析、仿真与测试的软件。它可以提供消息记录、图形化、活动区、过滤、消息注入、书签并且支持多种协议。

传统汽车上的线束相对较多，并且布线重量较重。而博通公司研发的BroadR-Reach技术，采用单对的非屏蔽双绞线进行信号传输，使得电缆重量减轻30%，降低连接成本可达80%。

-支持多种数据库格式：*.dbc、*.ldf、*.xml、*.arxml、*.bsdconfig、*.fdepl、*.fidl

-支持多种数据格式文件的导入导出：*.blf、*.asc、*.csv、*.pcap、*.pcapng、*.olsreplay、*.olslog、*.img、*.k2llog

-消息显示Trace/发送Send

-信号显示Data

-曲线显示Graph

-仪表盘Panel：Gauge Tile、Activity Tile、Text Tile、Progress Bar Tile、Image Tile

-总线统计Statistics

-编程：C#支持更多的功能组建，实时性更高

-过滤功能Filter

Q-Tester是一款简易使用的诊断协议软件。该诊断协议采用ODX（ASAM MCD-2 D/ISO 22901-1）方案，诊断仪与ECU间的数据交互，依赖于核心的ODX诊断数据库。该方案的好处是，在功能方面确定并完成相关开发工作后，就无需再对软件进行维护，对于新车型、新平台的支持通过升级ODX数据库的形式来完成，而维护数据库的工作量相对于维护软件而言，则会小很多。这无形之中就减少了供应商的工作量，以及OEM的成本。

Q-Automation作为一款自动化的测试软件，用于测试电子控制单元（ECU）。Q-Automation支持ASAM ATX标准，可以与其他工具共享数据。它可以用来定义测试规范、定义测试准备、测试执行、测试评估等。

VIN|ING系列接口卡是应用创新概念的通信接口卡。VIN|ING 2000是一款基于DoIP的可移动VCI设备。不仅支持通过Wi-Fi或USB连接电脑的标准应用，而且也可以支持远程诊断任务和独立操作。这是通过内置于设备中的新Softing SDE实现的-将经过验证、测试的标准基础通信组件与功能访问接口相结合。因此，PC上的所有标准序列和功能都可以直接在VCI上重复使用，无需WLAN连接，不再有Wi-Fi连接和带宽或延迟的问题。

Technica公司从2008年以来便与BMW共同合作，一起研发了BroadR-Reach技术、车载以太网及其协议等技术开发标准测试。其团队根据对车载以太网的深入学习研究，设计研发了一系列测试的硬件、软件工具。通过这些产品，用户可以方便地实现车载以太网相关产品的仿真、测试、调试、监听数据等强大功能。

德国IPETRONIK公司成立于1989年，多年来一直致力于汽车行业提供安全、专业、可靠的记录仪，因其卓越的硬件品质、丰富的协议兼容、高精度的测量记录，使其得到了许多汽车企业的高度评价。根据需求，IPETRONIK提供了多款以太网记录仪以供选择。

延续了以往的优点的同时，记录仪支持高速以太网的协议标准、更快的数据写入、取出速度，使得车载以太网测试可以顺利进行。

由Open Alliance发布的TC8规范定义了ECU从物理层到应用层的测试条目，其目的是为了提高车载以太网ECU之间的通信质量以及ECU之间的兼容性。我们与Rohde＆Schwarz、Spirent Communications以及Technica公司共同合作提供符合TC8规范和AUTOSAR规范的车载以太网第一层到第七层的协议测试。