车载以太 工具链

一 什么是车载以太

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。对此，汽车制造商的电子系统、线束系统等成本也在提高。而相比于传统总线技术，车载以太 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 络成本，是未来整车 络架构设计的趋势。目前，车载以太 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 技术

OSI（Open System Interconnection）七层 络模型定义了 络互联的七层框架，其中每一层都运行不同的协议，只有统一通信规范时，才能实现 络互联化。而车载以太 参考OSI分层结构，并规定了每一层的功能及协议。车载以太 协议通常被认为是一个四层协议系统：应用层、传输层、 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 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 ）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 。

100BASE-TX

100BASE-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-T1

100BASE-T1也叫IEEE802.3bw，它是被IEEE针对百兆车载以太 而定义的标准。与传统的百兆以太 （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。并且，100BASE-T1还可降低电磁干扰、布线重量、成本和占地面积。

1000BASE-T1

1000BASE-T1也叫IEEE802.3bp，它是被IEEE针对千兆车载以太 而定义的标准。与100BASE-T1相同，1000BASE-T1也是使用一对双绞线进行全双工的信息传输。1000BASE-T1不仅能提高数据的传输速率，同时还能满足汽车行业高可靠性、低电磁辐射、低功耗和同步实时性等方面的要求。

100BASE-T4

100BASE-T4采用的是半双工传输模式，并且传输媒体采用3类、4类、5类非屏蔽双绞线。其中的三对线用以传输数据，一对线进行冲突检验和控制信 的发送接收。传送距离上限是100米。

| 数据链路层

定义操作通信连接的程序，封装数据包为数据帧以及监测、纠正数据包传输的错误。

AVB（Audio Video Bridging）

以太 音视频桥接技术旨在满足车内音视频应用的低延迟和保证带宽要求。其对传统的以太 进行了扩展，通过增加精确时钟同步和带宽预留等协议增强了传统以太 音视频传输的实时性。AVB技术提供了优先级、流预留协议（SRP）和流量整形协议（FQTSS）等核心功能。AVB在车内的应用案例有同步多媒体播放、在线导航地图等汽车联 应用和ADAS以及诊断功能等。

TSN（Time Sensitive Network）

2012年，IEEE音视频桥接工作组正式更名为TSN。TSN定义了以太 数据传输的时间敏感机制，为标准以太 增加了确定性、可靠性，并确保了以太 能为关键数据的传输提供稳定一致的服务级别。

| 络层

定义 络设备间如何传输数据，根据唯一的 络设备地址路由数据包提供流和拥塞控制，以防 络资源的损耗。

IPV4协议

IPV4是 络协议版本，是一种无连接的协议，操作在使用分组交换的链路层上。此协议不保证任何数据包均能送达目的地，也不能保证所有数据包均按照正确的顺序且无重复的到达。

IPV6协议

IPV6是 络协议版本，由IETF（Internet Engineering Task Force）互联 工程任务组进行设计的，其用于替代IPV4的下一代 络协议。相比于IPV4，IPV6具有更大的地址空间。随着互联 的快速发展，IPV6协议将会起到十分重要的作用，它不但可以解决 络地址资源数量匮乏的问题，也可以解决多种接入设备接入互联 的障碍问题。

| 传输层

传输层的功能是建立端口到端口的通信，确定主机和端口后，就可以实现程序之间的通信。

TCP协议

TCP/IP协议对应OSI模型的传输层，该部分是 络结构的中心部分，并且是下方硬件相关层和上方软件处理层的重要连接点。TCP是一种面向连接且可靠的传输协议。它不仅能够保证两端通信主机之间的信息可达，而且能够正确处理传输过程中丢包、传输顺序错乱等异常情况。

UDP协议

UDP协议是一种简单、无连接的传输协议。当 络可靠并需要突发大量的数据时，则可选择使用UDP，而不用考虑丢包重传等情况，从而可提高数据传输效率。

| 应用层

应用层协议是用户与 络的交互界面，负责处理 络特定的细节信息，其覆盖了OSI参考模型的第5层至第7层。应用层可根据用户需求为用户提供多种应用协议，如超文本传输协议（HTTP）、通信控制（SOME/IP）、服务发现（Service Discovery）、动态主机配置协议（DHCP）、流媒体服务（Stream Media Service）、设备发现、连接管理和控制协议（IEEE 1722.1）等。

三 车载以太 发展趋势

伴随着车载以太 技术的不断成熟，将会有更高的带宽和更低的延迟。并且，在OPEN联盟、AVnu等组织的推动下，车载以太 将会成为车载 络骨干。它不是专注于一个特定的应用领域，而是会集成动力总成、盘底、车身、多媒体和辅助驾驶等子系统，形成一个域级别的汽车 络。

四 德国Technica——车载以太 通讯专家

随着车载以太 的发展，越来越多的汽车电子产品开始应用BroadR-Reach技术。来自德国的Technica自2008年便与BMW合作共同研发BroadR-Reach技术、汽车以太 及其协议等技术并开发标准测试的研究。根据对车载以太 的深入研究，现已设计研发出了一系列测试的硬件和软件工具。

| 100/1000BASE-T1 Media Converter

100/1000BASE-T1与100/1000BASE-TX双向转换的模块，用于电脑与被测车载以太 控制器（PHY）的连接。这是基于物理层的转换，不经过MAC层/数据链路层。100/1000BASE-T1工具用于汽车产品开发和测试电子控制单元（ECU）。

| Media Gateway

随着测试的深入，如果需要分析被测控制器与其他控制器（或仿真节点）之间的以太 通信内容，就需要用到带有Switch功能的Media Gateway。其可连接多达12路100BASE-T1，并通过Web配置来实现车载以太 数据的过滤和控制数据流的路由、镜像、转发和VLAN配置。此外，其还可根据需求来提供CAN（FD）、LIN和FlexRay通道接口，以实现两种协议之间的转换通讯。

| Capture Module

? 高速启动；

? 启动缓存；

? 络时间同步，可以与其他Capture Module同步。

五 K2L——车载以太 测试和仿真工具

同样是来自德国的K2L公司，其根据多年的经验与技术研发了一个全面且易于使用的工具链——从车载以太 的早期测试和仿真阶段到最终分析和验证阶段的所有开发任务。

| OptoLyzer Studio软件

OptoLyzer Studio是一个可用于车载以太 的综合测试和分析的软件。它提供消息记录、图形化、活动区、过滤、消息注入和书签，并且支持多种协议。

? 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 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。

| MOCCA硬件

K2L MOCCA硬件系列为不同的应用场景而提供不同的解决方案，这些设备可用于应用程序测试、模拟和验证。其中MOCCA LAN是一款用于CAN、100BASE-T1的开发工具，主要应用于车载以太 测试、开发和仿真。

? 支持各种以太 物理层：100BASE-T1、100BSEE-TX、Quiet-WIRE；

? 千兆以太 接口，用于数据记录仪的扩展；

? 2个CAN 2.0接口；

? 设备支持：物理层转换、监听、以太 消息注入；

? 与MOCCA硬件系列其他设备可时间同步，允许访问CAN、CAN FD、LIN、100BASE-T1、FlexRay、MOST设备；

? 显示与分析数据；

? 简单的硬件可编程接口：包括多种编程实例。

六 诊断工具

| Q-Tester

Q-Tester是风丘科技自主研发的客户半定制化工程诊断仪。Q-Tester诊断仪采用国际主流的ODX/OTX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。

Q-Tester已实现的功能包括：诊断功能测试；单个及整车故障码读取与清除；单个控制器的功能配置；控制器刷写或再编程以及 文监控等。为了便于客户快速进行整车控制器的功能配置，风丘科技还开发了Q-Tester的一键Coding功能。工程师们只需点击一个按钮就可对整车所有控制器进行功能配置。

系统组成：

1. 硬件：硬件通讯接口卡VCI（Vehicle Communication Interface），支持市场上所有标准的VCI，包括Softing公司、瑞典Kvaser以及风丘科技自主研发的的各种VCI……

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| 往期回顾

? 车载以太 解决方案

? CAN FD的一致性测试 助力汽车电子智能化