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车载网络:使用自动化规划与组成东西

自2003年组建以来,AUTOSAR(汽车开放系统架构)联盟一直致力于改变车载网络和电子控制单元(ECU)的设计方式。AUTOSAR提出了一个符合业界标准的车载网络设计方法,使行业能够集成、交换和传输

自2003年组成以来,AUTOSAR(轿车开放体系架构)联盟一向致力于改动车载网络和电子操控单元(ECU)的规划办法。AUTOSAR提出了一个契合业界规范的车载网络规划办法,使职业能够集成、交流和传输轿车网络内的功用、数据和信息。这一规范极大地促进了轿车原始设备制作商(OEM)及其一级供货商之间的协作,使他们能够以一种共同、清晰且机器可读的格局来交流规划信息。

一辆轿车的不同部分对安全及功用有不同要求,而支撑它们的车载网络有必要具有可猜测的安全功用。跟着轿车技能的不断演化,人们现已能够用一系列总线技能来衔接奢华轿车上最多100个不同的ECU,这些总线技能一般包含LIN、CAN、FlexRay、MOST和根据以太网的架构。假如靠手动来办理这些ECU之间数以千计的信息和交互操作是不可能的,因而轿车规划人员必定用自动化规划和组成东西来猜测网络功用和调整车载功用。

轿车数据总线

一辆典型的现代化轿车将一起安装各类总线和协议并从LIN、CAN、FlexRay、MOST和以太网中挑选适宜的网络。多媒体/视听信号和轿车盘绕摄像体系需求更高的数据速率,因而轿车制作商和OEM厂商在网络处理计划上挑选用以太网替代MOST.但关于许多规范轿车功用而言,LIN和CAN供给的带宽与功用就足够了。

在轿车架构中,ECU组合在一起构成“集群”,这些集群经过通讯“网关”相连。集群一般会同享同一类型的总线,因而要到达高可靠性、高速率的规范,就要选用FlexRay网络,但要求没那么高的门锁ECU能够由CAN或LIN来担任。ECU网关往往要衔接不同类型的信号,并履行不同总线架构之间的映射和转化功用。轿车职业对不断提高安全性和ISO26262等规范的合规性提出激烈需求,从而提升了车载网络的功用,一起也下降了制作和元件本钱。不断进步的网络规范能够习惯越来越高的数据传输速率,轿车电缆也到达了安全且低本钱的方针。典型轿车网络计划的特色及运用请见表1.

表1:轿车网络总线。

网络时序剖析

接下来让咱们具体评论CAN和FlexRay网络的时序剖析。了解这两种类型网络的基本特征和差异对错常有用的。

CAN网络:

CAN是运用较广泛的一类车载网络,以ISO 15765-2为运转规范。CAN总线供给了高水平的体系灵活性,能够相对容易地将新的ECU接收器节点添加到现有的CAN网络中,而不对现有的ECU节点做出大的硬件或软件改动。对轿车规划人员而言,这能够极大地协助他们扩展或晋级现有网络,或规划出新的变体车型。

在CAN网络实时运转过程中,经过网络进行交流的不同类型信息的紧迫性相差很大。例如关于办理发动机燃料喷发的ECU而言,有必要当即取得发动机瞬时负载反应,比较而言则不需求那么频频地获悉发动机的温度等参数。

要传输的信息的优先级是由包含在每条信息中的“标识符”决议的。在规划体系时就要确认传输的优先级,而且不能随意改动。在CAN架构中,总线拜访争用的问题能够经过标识符的逐位裁定来处理。CAN总线没有主控器,因而衔接至总线的一切ECU节点都需求承受网络运用方面的裁定。假如第一个位元是“0”,则这条信息优先于其他信息。这便是所谓的“显性”信息,假如第一个位元是“1”,则优先级下降(“隐性”信息)。因而,最高优先级的信息总能传输至预期的方针地址,但优先级较低的信息可能会暂时退出总线发送,直到总线闲暇下来。只有当总线处于闲暇状况时,要发送较低优先级的信息的ECU节点才会从头测验发送。CAN总线能够传输的ECU之间的信息巨细最多为8个字节,而经过CAN发送的信号被打包成信息“帧”。

FlexRay网络:

FlexRay协议比CAN更具确认性。FlexRay是一种“时刻触发”协议,它供给不同选项,让信息能够在精确的时刻结构内发送至方针地址——可精确到1μs.FlexRay信息最多可达254个字节,因而需求在ECU之间进行交流的杂乱信息的容量很大。与CAN比较,FlexRay的数据传输速率也更高。因为时序是预先确认的,信息的组织需求提早规划好,一般由轿车OEM厂商或一级供货商协作伙伴预先装备或规划。在选用CAN协议的网络中,ECU节点只需求知道通讯时的正确波特率,但FlexRay网络上的ECU节点在通讯时有必要知道网络各个部分是怎么装备和衔接的。查看和验证FlexRay网络的时序比较耗时——因而,自动化的时序剖析和将信息组成打包成时刻帧能够削减过错和规划周期时刻。

界说网络时序

模仿轿车网络时序的第一步是精确认义ECU之间的衔接。AUTOSAR提出的软件办法将一切轿车功用界说成软件组件的集兼并映射到物理ECU硬件上。一个ECU可能有几个功用,而内部信号则在它们之间传递。一旦界说了衔接,规划中每个目标的时序参数(假如是已知的)都能够被界说。时序信息有多个外部来历;被广泛运用的轿车规范是FIBEX——由自动化及丈量体系规范化协会(ASAM)界说的一种根据XML的规范化文件格局。

示例体系的物理途径请见图1和图2.制动位监控器模块与操控器ECU相连,转而又衔接到履行器上。在每个模块内部,各个软件组件也对推迟形成影响。咱们将着眼于这些组件对全体体系推迟的影响。

图1:制动体系信号途径概览。

图2:选用AUTOSAR组件的制动体系——可界说具体的时序参数。

表2:AUTOSAR制动示例的传输过程。

在表2供给的示例中,端至端信号途径最长可答应100ms.从实践丈量成果中咱们得知,发送方需求5ms,而接收方需10ms,因而通讯途径推迟最高可答应85ms.

假如运用先进的AUTOSAR组件编辑器,如明导的VSA COM Designer东西,能够输入途径中每个组件的时序信息,但这也是一项艰巨的使命。另一种办法是从外部数据库导入时序和衔接信息。

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