驾驶通过以太网

比赛添加更复杂和高安全性的电子产品进入汽车时迫使汽车制造商重新审视内部通信系统越来越电气化和连接车辆。

直到最近,在车辆组件之间的通信是简单的,车辆之间的通信是不存在的。所有这些变化很快。快速和安全之间的沟通更多的电子产品在汽车,汽车与汽车之间和基础设施是必不可少的辅助和自动驾驶。

然而,并不是所有的碎片还到位。除非有新的解决方案,汽车制造商将不得不妥协的一些特性,他们想介绍,特别是对自主驾驶,Micha Risling说,高级副总裁,主管史书上汽车。“因为我们这里讨论的一个巨大的浮动车数据,这个话题应该解决。我们谈论的是一场革命而不是一个进化对连通性。这个道理同样适用于所有不同的元素被使用或将要用于自主车辆。它真的改变汽车设计的方式。”

的数量激增传感器是这背后的驱动程序需要改进沟通。目前有16个或更多不同类型的传感器:激光雷达,雷达,加速度计,gyrosocopes,压力传感器,所有这些都需要连接到今天在汽车ecu。和这个数字将会显著增长更多的自治功能被添加到车辆。

“采用vehicle-to-vehicle和vehicle-to-infrastructure上升意味着车载雷达系统的数量持续增加,”史蒂文·刘说,负责营销的副总裁联华电子为汽车行业生产的传感器。“这些系统所需的技术包括汽车防撞雷达和全球定位系统,以及传感器,需要与信号灯和车辆调度程序进行交互。这些将会协助现有的系统,如旅客舒适度和信息娱乐控制和发动机监控子系统调节温度、轮胎气压、气体。卡车长途运输需要负载均衡系统,负荷转移,曲线和风切变共同努力确保货物不会损坏在运输和集装箱卡车是稳定在整个旅程。所有这些5 g通信应用程序将是至关重要的,执行各自的操作系统的能力。”

但是考虑到技术和连接性解决方案,到目前为止,存在电缆集群和不同的利用正成为难点之一。另一个难点是软件代码的数量。作为一个参考点,自主车可能会有大约100倍比f - 35飞机的软件代码。原因是自动汽车需要处理更多的比飞机操作场景。

“自动驾驶仪飞行的飞机时,99%的时间没有一个飞行你旁边,“史书”Risling说。“当你比较需要开一个车在曼哈顿或拉斯维加斯,只是考虑到潜在的不同场景,每秒需要处理,这是你所需要的主要原因特殊和复杂的,先进的,复杂的,沉重的软件处理。这是对ecu,以及连接在sensing-especially时自主车辆。当你处理安全,需要有大量的冗余。冗余还复杂的架构。你需要更多的ecu,更连接点,需要先进的连接,”Risling解释道。

押注以太网
目前,汽车生态系统关注汽车以太网作为车载通信的主要技术规范。以太网已经在生产40多年,它已经被证明在各种环境条件下。

Ehternet出售。来源:亚马逊

”主要是用于娱乐和视频之类的但它仍然带来了约翰•Swanson以太网到汽车工业以太网产品线经理Synopsys对此IP。“我们知道10/100不足够快,它是之前完成的,很快地把它搬到千兆以太网,这不会是足够快。当你看一个自治的车,只拿相机的一个非常简单的例子。你需要高清视频,因为你需要做面部识别和路标识别,所以有很多的视频。的大量的数据,所以汽车1 Gbps以太网将在更长时间,它会迅速采取行动,2.5和5 Gbps,和潜在的更快。”

这促使芯片制造商等迈威尔公司连接的独立领域曾经是什么汽车信息娱乐,高级驾驶员辅助系统(ADAS),电子,和控制——使用以太网作为一个高带宽,基于标准的数据基础。在未来,这些信息将用于连接所需的其他传感器自动车辆不仅使连接在车外。

“以太网市场历史上被分成两个不同的部分,”维纳Balasubramonian说,营销总监的连接,存储在Marvell和基础设施业务单元。“一边25/50/100/400千兆每秒的数据中心,它将推动带宽。这是一块市场。另一块是企业由铜,这是10 Gbps。另一块,现在新兴的汽车以太网,因为所有的电子产品。带宽需要有重大的所有数据和切换、和以太网需要硬。”

他指出,汽车市场最终可能需要100 Gbps以太网将所有的数据从图像传感器。此外,利用以太网的低成本,高带宽,新应用程序可以被添加到下一代汽车的体系结构,包括功能甚至认为。

汽车制造商已经开始重新审视他们的网络设计添加一个以太网主干和一个以太网诊断IP (DoIP)诊断工具,观察Sherif阿里,系统架构师导师,西门子业务。“鉴于在未来,大多数oem厂商试图在线更新,他们可以为车辆更新软件,这意味着大量的数据将被下载到ecu更新车辆的数以百计的ecu。这也意味着,我们需要一种方法能够更新数据时使用大量的数据更新,和以太网DoIP实际上是提供这种灵活性和能力。我们使用以太网作为通信骨干ECU内部或之间的一个接口ECU和OEM或服务商店。以太网将发挥巨大的作用,使用以太网的规模将会扩大。”

今天可能会有几个ecu与车辆接口。原始设备制造商正在骨干技术连接大量的ecu,这实质上是一个以太网总线。所以两个不同standards-AUTOSAR和开放联盟造成以太网使用的标准化和测试。

“AUTOSAR也提供一个规范来实现和测试以太网,”阿里说。“AUTOSAR验收测试。这个验收测试不仅是以太网,但以太网是规范的一部分AUTOSAR定义如何使用AUTOSAR供应商可以测试他们的以太网基本软件,这样他们就可以保证它授予以太网标准。同样的事情发生在开放的联盟,还提供了一个汽车以太网规范,去年他们发布了一个汽车以太网ECU测试规范。这是测试和协议规范的观点。”

事实上,测试汽车级以太网是至关重要的考虑到未来自主车辆的安全性和可靠性。

今天,有三种不同类别的汽车以太网测试:

• 一致性测试。这确保每个软件实现以太网协议是符合协议本身。它通常需要大量的测试用例对这一类。
• 集成测试。这样可以确保完整的网络和基础设施,因为它应该工作。在这种情况下,通常是使用集成测试测试基础设施的鲁棒性。
• 性能测试。这一类测试吞吐量的性能,软件方面上的负载和网络。通常有不同的类别,这将是看到的,并且大多数这样做是在软件方面。

可以肯定的是,提供一个信号从一个汽车以太网控制器的另一个是具有挑战性的,因为低成本互连介质(双绞线线),长途,以及非传统多层次信号(PAM-3)、布拉德·格里芬说,PCB产品管理总监、集成电路包装和信号和电源完整性节奏。“集成多个模块需要经历一个遵从性测试。仿真工具提供虚拟合规测试,以确保标准见过的模块设计,减少在实验室测试中发现的错误并帮助加速交付产品的市场。”

同时,设计师需要知道几件事,让他们的汽车以太网系统更容易测试,指出导师的阿里。“他们需要知道的关于拓扑。对使用这个拓扑以太网段代码或软件?如果它只是一个DoIP连接,预期吞吐量和性能会有所不同,如果我们讨论的是一个支柱连接一块ecu在一起。从测试和设计的角度来看,这是非常重要的。设计团队还需要理解ECU的位置。这是一个网关吗?这是一个边缘节点吗?这是另一个方面会影响测试或测试用例的实现。”

其他挑战
从知识产权的角度看,在汽车以太网的一大挑战是时间敏感的网络(听)。

“当你说时间敏感的网络,人们认为这是一个单一的规范,但它是一大堆规范有效的工具箱,“Synopsys对此“Swanson说。“你有不同的成形算法吗?你有抢占之类的东西吗?其结果是,人们现在的一个挑战是如何使用这些特性,因为它们都是新的。然而,在汽车行业人解决问题,有很多不同的方法,人们现在正在学习。这就意味着挑战决定哪些功能在芯片上。端点将有不同的需求然后一个开关。如果它是涉及到视频会需要更多的带宽比纯控制做的东西。所以重要的是要理解市场后你会做一个优化设计。”

没有短缺的研究在这个领域。说:“汽车旗开得胜的以太网柯蒂斯Donahue高级经理对以太网技术的互操作性实验室(IOL)在新罕布什尔大学,这对BaseT执行PHY一致性的半导体测试以太网在汽车。“oem厂商有很多问题想要解决在许多领域非常快,这就是为什么有很多发生在一次。自主驾驶时,很多人认为无线车辆通信——vehicle-to-vehicle或vehicle-to-infrastructure——这当然是很大一部分的自我驱动生态系统开始出现。但即使与无线技术、车载通信,如能够从所有的传感器收集的信息,相机,被抓获的——所有的带宽需要有一个非常可靠的车载通信网络。这就是BASE-T1技术介入并开始取代罐和FlexRays世界,并提供更高的带宽,以便自动驾驶的未来,我们都知道来了可以实现。”

至于如何使设计更容易测试,多纳休说,基于实验室的经验与100年BASE-T1,适用于未来BASE-T1技术,IEEE规范不是用这样一种方式,很容易理解的事情可以进行测试。“他们有语句表明是什么要求,需要测试什么,但也许不是如何。有很多领域,硅供应商已经注意到,IEEE会说,这是一个要求,但它可能不一定是可测试的,例如。有很多地方有内部信号,通常一个硅供应商不会打破一个专用销为了观察到测试和测量设备。在那些领域,它可以是非常困难的决定是什么”,“什么是”失败。有时硅供应商有点沮丧,因为IEEE标准不会直接说这是必要的,但要使其可测试的。所以当然有考虑需要考虑没有明显的得到一个完整的,100%的可测试的报告。”

结论
汽车车辆连接以太网似乎是公认的方法。这很好理解,廉价的和经过时间考验的。此外,有一个路线图为提高数据传输速度,在这一点上是仅次于光学。

然而,许多工作有待完成的解决方案和澄清的以太网之间的互操作性规范。虽然以太网似乎是赢家,至少对车载通信,桌上还有其他选择和发展。与快速发展的汽车市场中所有的事情,任何事情都有可能改变。