花一晚上时间给女朋友讲懂---什么是车载以太网

　　在家躺着为国家做贡献的最近一段时间里，如果你的女朋友说她感觉很无聊， 可以将以下内容花一个晚上讲给她听，内容大概花5分钟既可以看完，学习了知识的同时也可以彰显咱们工程师的丰（wu）富(liao)内(zhi)涵(ji)，是不是美滋滋~

　　在汽车不断的演进过程中，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电子控制单元（ECU）设备及其关联的传感器电路来实现，这样的做法是非常低效的，因为随着点对点链接，要增加连接的数量与安装在车内的 ECU 数量呈指数上升。

　　为了克服这样的一个问题，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。但跟着时间增加新的子系统会被添加到车辆中，ECU 数量的增加带来的是带宽消耗的显著增加。当引入信息娱乐系统和基于视频的高级驾驶辅助系统（ADAS）后，这些应用程序相比传统控制管理系统的数据传输带宽需求有显著增长，现有车载网络传输带宽不足的问题凸显，因此迫切需求下一代的车载网络技术及架构。

　　为了不让车载网络架构更为复杂，将已有的分散小型控制器加以整合成为域控制器并配以开放式的整体架构，成为现今汽车电系统发展的趋势。所谓“域”就是将汽车电子系统根据功能划分为若干个功能块，每个功能块内部的系统架构由域控制器为主导搭建。各个域内部的系统互联仍可使用现如今十分常用的CAN和FlexRay通信总线。而不同域之间的通讯，则需要由更高传输性能的以太网作为主干网络承担信息交换任务。对于功能域的具体划分，不同整车厂会有自己的设计理念，下图给出了一种可能的划分方法。在每个功能域中，域控制器处于绝对中心，它们需要强大的处理功率和超高的实时性能以及大量的通信外设。

　　当我们在谈论域控制器的时候，是要利用其强大的运算解决能力为庞大的汽车软件集中运算提出可能，一般来说它是一个复杂的多核电控单元。然而回首十年前，大多数汽车电子控制单元一般为16Bit单核处理器。这一技术跨越意味着，控制器供应商要在底层应用软件上下更大功夫，升级已有的开发工具链，才有机会在开发这一复杂系统的同时有效控制成本。

　　而目前公开的系统最常见的就是AUTOSAR了，简单理解AUTOSAR就是将汽车电子控制单元（ECU）的软件底层做了一个标准的封装。使得大家都能共用一套底层软件，只需要修改其中的一些参数，就可以匹配不同硬件，也可以匹配不同的应用层软件。如此之后，用户只需要专心负责应用层功能开发即可，底层都交给AutoSAR工程师就行了。

　　车载以太网目前还处于初步阶段，很多标准也在推广和完善过程中，分为如下阶段：

　　第一阶段（已经有实用案例），基于DoIP标准的车载诊断系统（OBD）和ECU软件刷新。以ECU软件刷新为例，和原有的CAN（1M/S）相比，刷新时间将缩短为原来的百分之一，该应用将极大的提升诊断和刷新效率，节约时机、生产及服务成本。

　　第二阶段车载以太网在信息娱乐系统和司机辅助系统的使用，伴随着BroadR-Reach技术的日益成熟和标准化的不断推进，基于AVB，SOME/IP等技术将逐步推广使用，车载以太网将以单节点或多个节点的形式进行搭载，如使用高分辨率的IP摄像头的全景泊车等驾驶辅助系统，多屏互动的高清信息娱乐系统等进入人们的视野。

　　第三阶段，前两个阶段专注于一个特定的应用领域，在经历的前两个阶段的积累和磨练，第三阶段将使用以太网为车载网络骨干，集成动力总成、底盘、车身、多媒体、辅助驾驶，真正形成一个域级别的汽车网络。

　　BroadR-Reach是博通公司开发的数据传输技术，特点是可用一对 UTP（非屏蔽双绞线 Mb/s 的传输速度。博通还联合宝马、通用等汽车制造商以及飞思卡尔等半导体企业成立了该项技术的普及促进团体「OPEN (One-Pair Ether-Net) Alliance SIG」.

　　2013 年 7 月，IEEE 针对汽车及工业设施用途，在 IEEE802.3 内成立了探讨使用数据线供电（PoDL）及使用一对数据线PPoDL）工作组 [28]，1PPoDL 可用于 IEEE802.3 内正在制定标准的 IEEE P802.3bp RTPGE [13] 中。消费类产品使用的 1000Base-TX 利用 4 对信号线 Gb/s 的传输速度，而 RTPGE 的目标则是利用少于 4 对的信号线来实现这一速度，未来的 RTPGE 将为车载以太网提供线束更少，速度更高的以太网链接标准。

　　现有车载网络如 FlexRay 中的确定性 TDMA 的行为，对于安全关键应用的优势远高于使用 CDMA 模式的以太网，因为它不能够确保确定的行为。有相当数量的文献论述解决汽车领域以太网对实时关键数据的传输问题，目前技术最为成熟的两项技术是以太网音频视频桥接（AVB）和时间触发以太网（TTEthernet）。

　　以 太 网 音 视 频 桥 接 技 术（Ethernet Audio/VideoBridging，AVB）是在传统以太网络的基础上，使用精准时钟同步，通过保障带宽来限制传输延迟，提供高级别服务的品质以支持各种基于音视频的媒体应用。IEEE 音频视频桥接（AVB）工作组在 2012 年 11 月正式更名为「时间敏感网络工作小组」（Time-Sensitive Networking，TSN），继承了AVB 的传统，时间敏感网络 TSN 也不是单一的标准，而是由一个系列标准组成，并且在 TSN 的 PAR 信息中提出了第二代 AVB 的概念。

　　时间触发以太网（Time ）首次由 Kopetz 等人提出[37]，是一种基于 802.3 以太网之上的汽车或工业领域的实时通信候选网络，它允许实时的时间触发通信与低优先级的事件触发通信共存，使以太网具备满足高安全等级的系统要求的同时，依然可承担对实时性要求不过分严格但仍然有高带宽的以太网传输需求。由 TTTech 公司开发的 TTEthernet 已经 通 过 美 国 汽 车 工 程 师 学 会（SAE）的 标 准 化（SAEAS6802[38]）。

　　多媒体，高带宽可靠数据通信，保证数据传输速率的音频和视频，是 TTEthernet 目前最大有可能的应用领域。此外，利用 TTEthernet 可以将驾驶辅助系统和信息娱乐系统集成到同一个网络。

　　X-By-Wire 线控系统，TT 服务提供的强实时通讯，容错和故障运行，能够完全满足这些系统的通讯要求。

　　怎么样，通过以上的学习，你该不会是又掌握了一个哄女朋友的技能？怎么？你和我说没女朋友？嗯，这样的一个问题嘛，顺络电子给出的答案是：多学习，技多不压身，避免孤独过余生（才怪），对吧？