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传感器数量暴增让车载通信系统发生重构

导读: 随着传感器数量的爆炸式增长,汽车内的通信系统正在被重新架构。

Marvell公司连接、存储和基础设施业务部市场总监Venu Balasubramonian表示:“以太网市场历来被分为两个不同的领域。一个是速率高达25/50/100/400Gbps的数据中心,这个市场推动着以太网带宽的不断提升。另一个是10 Gbps速率的铜缆服务的企业市场。现在,由于汽车电子设备的增加,汽车以太网市场逐渐成型。所有的数据和交换都需要一定的带宽。以太网技术需要不断加强。”

他指出,汽车市场最终可能需要100 Gbps的以太网来传输图像传感器的所有数据。而且,通过利用以太网的低成本和高带宽,下一代汽车架构将能够实现新的应用,包括现在可能还想象不到的功能。

Mentor公司的系统架构师Sherif Ali观察到,汽车OEM厂商已经开始重新审视他们的网络设计,以增加一个以太网骨干网和用于诊断车辆的以太网诊断(DoIP)。 “鉴于未来大多数OEM厂商均试图通过空中升级来更新车辆软件,这意味着大量的数据将被下载到ECU中以更新汽车内数百个ECU的软件。这也意味着我们需要一种能够在升级期间使用大量数据来更新软件的方法,实际上,以太网DoIP已经提供了这种灵活性和这种能力。我们不仅使用以太网作为ECU之间通信的主干通道,还可以把它作为ECU与OEM厂商或4S店之间的接口。以太网将发挥很大的作用,使用以太网的规模也将会扩大。”

今天,原始设备制造商正在使用以太网总线这种骨干网技术来连接大量的ECU,业界也有两个不同的标准(AUTOSAR和Open Alliance)正在促进以太网使用和测试的标准化。

Ali说:“AUTOSAR提供了一个实施和测试以太网的规范。AUTOSAR中有一部分内容被称为验收测试,它不仅适用于以太网,也适用于很多其它通信标准,不过,该验收测试包含了用来定义AUTOSAR供应商如何测试其以太网基础软件的规范,以确保它们符合以太网标准。Open Alliance也提供了汽车以太网规范,去年他们发布了汽车以太网ECU测试规范。从测试和协议规范上,行业已经做好了相应的准备。”

事实上,考虑到未来自动驾驶汽车的安全性和可靠性,测试汽车以太网是至关重要的。

目前,汽车以太网测试包括三类测试:

一致性测试。它确保实施以太网协议的每一个软件都符合以太网协议,通常,一致性测试需要大量的测试用例。

集成测试。它确保一个完整的网络和基础设施能够按照预期正常运行。在一个完成的网络中,通常使用集成测试来测试基础架构的健壮性。

性能测试。它测试网络的吞吐量、软件端和网络端的性能。这个测试主要针对软件层面。

“可以肯定的是,由于以太网使用的是低成本的互连介质(双绞线),进行长距离通信,使用非传统的多级信令(PAM-3),因此,从汽车内部的一个以太网控制器向另一个以太网控制器传送信号具有一定的挑战性,”Cadence的PCB、IC封装以及信号和电源完整性部门的产品管理总监 Brad Griffin表示。 “集成多个模块需要通过一致性测试。仿真工具提供了虚拟一致性测试供暖,以确保在实际设计模块之前满足标准要求,减少了在实验室测试过程中发现的错误数量,并有助于加快产品向市场的交付。”

“与此同时,设计人员需要了解一些使他们的汽车以太网系统更容易测试的知识。”Mentor公司的Ali指出,“他们需要了解拓扑结构。使用代码或软件中的以太网节点时需要使用什么样的拓扑结构?如果只是一个实现DoIP服务的以太网连接,那么它的吞吐量或性能会和实现大量ECU通信的以太网连接有所不同。从测试和设计的角度来看,这是非常重要的。设计小组还需要了解ECU的位置。它是一个网关吗?还是一个终端节点?这也是影响测试或测试案例实施的一个方面。”

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