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車載以太網技術發展與測試方法
除此之外,車載以太網測試還包括AVB協議簇的測試,測試的內容和參考標準主要是;時鐘同步功能(IEEE 802. 1AS)、流量控制功能 (IEEE 802.1Qav)、流管理功能(IEEE 802.1Qat)、音頻/視頻傳輸協議(IEEE 1722(a))。
車載通訊系統:車載以太網的協議簇泛讀
與此同時,保留了標準的IEEE MAC接口,用于支持AVB、TCP/IP、DoIP等多種協議或應用形式。
面向智能汽車的以太網開發及測試解決方案
覆蓋TC8 v3.0 Layer 3-7層 TCP/IP、SOME/IP 的多種測試用例,此外,還支持IOP、AVB、TSN、System的自動化測試。
千兆物理層IOP測試系統:經緯恒潤可提供千兆車載以太網IOP自動化測試系統,且兼容車載百兆IOP測試。
最新研發產品及技術成果
合作伙伴
gPTP,自動駕駛時間同步里的“有趣靈魂”
TSN的前情回顧
TSN(Time-Sensitive Networking,時間敏感型網絡)技術的前身是AVB(Audio/Video Bridging,音視頻橋接)技術。在以太網音視頻傳輸領域,如果音頻和視頻信息沒有嚴格的時序規則以及不具有可預測的延遲,則會出現聲音和畫面不一致的現象。而高清的音頻和視頻數據傳輸,帶寬需求極大,實時性要求又非常高。如何保證高帶寬下的實時、同步傳輸,成為以太網音視頻傳輸領域的難題。
2006年,IEEE 802.1工作組成立AVB任務組,主攻以上難題。經過幾年攻關后,成功找到了高帶寬音視頻數據在以太網中實時、同步傳輸的方法,并制定了一系列標準。AVB由此開始受到工業、汽車領域產學研人士的關注。
2012年,AVB任務組改名TSN任務組,并在其章程中擴大了時間確定性以太網的應用需求和適用范圍。TSN任務組通過制定一系列的傳輸和轉發機制來保證數據在車載以太網傳輸過程中的低延時、低抖動和低丟包率,從而保證數據在高可靠性的前提下進行快速傳輸,為在工業、汽車領域的應用打下理論基礎。
TSN協議棧是一系列IEEE 802.1標準的集合,包括技術類和配置類。技術類也稱為組件,主要有五類組件構成,包括時間同步組件、可靠性組件、延時控制組件、資源管理組件和安全組件。配置類主要分為工業領域、汽車領域和移動領域等。
展開 
RTaW—基于車載以太網TSN的下一代E/E架構設計優化工具
經緯恒潤持續關注車載以太網國際新趨勢,為客戶提供各類優質先進的車載以太網相關工程咨詢服務,涉及車載以太網設計、AVB/TSN量產應用、SOA架構、網絡安全設計和測試等多個領域。RTaW兩年前由經緯恒潤引入國內,是該公司在中國的重要合作伙伴。恒潤已為國內多家知名汽車企業提供了基于RTaW-Pegase產品的車載以太網TSN設計工程咨詢服務,更多資訊請訪問經緯恒潤官網或官微。
[1]O. Creighton, N. Navet, P. Keller, J. Migge, “Towards Computer-Aided, Iterative TSN-and Ethernet-based E/E Architecture Design,” IEEE Standards Association (IEEE-SA) Ethernet & IP @ Automotive Technology Day, 2020.
[2]J. Yoshida, “Unveiled: BMW’s Scalable AV Architecture,” EE|Times, 4 2020.
展開 輕量、便捷、高效—經緯恒潤AETP助力車載以太網測試
同時,隨著車載以太網技術不斷發展,經緯恒潤AETP也基于以往版本的基礎上,不斷進行更新迭代,滿足新興的AVB/TSN、DDS測試、服務接口測試等需求。
經緯恒潤于2013年開始以太網車載業務的技術預研和布局。目前,車載以太網團隊已經為五十余位客戶提供了開發及測試咨詢服務,助力整車廠實現高效、可靠的產品測試。未來,經緯恒潤將繼續緊跟智能駕駛行業發展趨勢,聚焦智能化和網聯化技術變革,持續創新,為汽車行業發展貢獻自己的一份力量!
車載以太網一致性測試套件INTEWORK-TAE AETP
覆蓋全面的車載以太網輕量化測試工具
AETP目前覆蓋車載以太網以下測試內容,可歸為TC8標準測試和主機廠自定義測試兩類(診斷、AVB、系統通信):
AETP的Layer 3-7測試不需要復雜硬件配合使用(網關路由例外),避免了外接測試設備不便移動的問題,降低了價格成本。Layer 1的TC8百兆/千兆物理層IOP測試,需配合經緯恒潤自研的TESTBASE-EIOP測試設備使用。
測試系統由PC、Converter(通用轉換設備)、AETP測試套件及測試線纜組成。PC安裝有AETP測試套件,測試套件調用PC的有線網卡發送和接收測試數據。通過Converter實現PC與DUT的100/1000Base-T1的物理層協議轉換。
便捷的測試執行
TC8等測試規范中定義了大量的測試輸入參數,需要充分理解測試用例才能明確具體含義和配置方式。開發人員基于豐富測試經驗,優化了測試參數配置,有效地降低了測試難度。
用戶完成參數配置后,選擇并運行單項測試用例或者測試用例組,即可自動完成對應測試并生成測試報告。
豐富的測試結果展示
測試報告可根據需求生成多種格式。AETP測試報告詳細上傳了每一步驟的期望結果與實際測試結果。如果某個測試用例樣件測試失敗,通過測試報告能夠清晰判斷該測試用例通過的要求以及失敗的原因,幫助測試人員快速明確問題點。
展開 經緯恒潤以太網開發及測試方案,助力智能汽車落地
經緯恒潤作為OPEN聯盟會員及AUTOSAR聯盟的高級合作伙伴,多年來持續為國內外各大OEM和供應商提供涵蓋了TCP/IP、SOME/IP、DoIP、AVB等技術領域設計和測試的咨詢服務,并聯合行業內諸多合作伙伴,積極研發和探索車載以太網前沿技術的工程化應用。經過幾十個項目的實踐經驗,已形成了一套高質量、本土化的設計與測試一體化解決方案,為整車網絡架構提供了可靠保障。此外,隨著智能化、網聯化和電子電氣架構的變革,經緯恒潤積極開拓相關業務范圍,在TSN、SOA 和DDS等前沿領域亦取得了較多成果。
面向服務的通信設計
經緯恒潤參與多款SOA架構量產車型研發,可提供SOA架構下的通信設計咨詢服務。經緯恒潤具備豐富的面向服務通信設計經驗,可實現與架構開發內容的有效銜接,提升整車架構開發效率。
TSN通信設計及仿真
經緯恒潤完成的國內量產車型TSN項目案例,可提供TSN開發咨詢服務,包括TSN的應用場景分析,TSN需求開發及系統設計,TSN實物demo搭建等。
DDS通信設計
經緯恒潤積累了豐富的DDS開發經驗,并可提供DDS開發咨詢服務,包括DDS應用場景分析、需求規范開發、通信系統設計、數據庫開發等。
展開 Symtavision — 分布式控制系統時間建模分析和驗證工具
?SymTA/S ? 時間建模、分析和驗證工具 ? 在ECU、總線和系統級不同層面完成實時系統的時間特性建模、分析和驗證,相應的有SymTA/S ECU、SymTA/S Network、SymTA/S System 三種配置可選 ? 時間特性需求捕獲和建模 ? 軟件功能和報文傳輸響應時間分析,包括最差響應時間分析(WCRT Analysis),時間特性仿真分析(Distribution Analysis)和特定情境分析(Scenario Analysis)
? 支持系統級的端到端(End-to-End)的時間分析
? 系統資源和(軟件/網絡)架構設計分析及優化
? 數據一致性分析(單核或多核CPU)
? 支持AUTOSAR OS、RTA OSEK、Generic OSEKERCOSek等實時操作系統,支持CAN、FlexRay、LIN、Ethernet(Standard/ AVB/Time-Triggered)、TTP等總線
? 可以導入dbc、fibex、oil、xml、AUTOSAR等配置文件, 自動生成模型
?TraceAnalyzer ? 時間特性分析和驗證工具
? 導入ECU任務響應時間或總線報文傳輸時間記錄文件,進行圖像化顯示,定位問題,對已實現的真實系統的時間特性進行分析
? 將系統實際運行的時間特性與需求進行對比,進而對系統時間特性進行驗證
? 將trace文件生成的時間特性模型導入SymTA/S進行分析
? 可導入CSV、XML、ASC、OT1等格式的trace文件
? 支持Gliwa T1、Green Hills、iSystem、Lauterbach Trace32、Vector
展開 軟件和整車電子架構正重新定義汽車行業
以太網解決方案可以實現跨域通信,并通過添加以太網擴展,例如音-視頻橋接(AVB)和時間敏感網絡(TSN)等,來滿足實時性要求。
本地互聯網絡、控制器區域網絡等傳統網絡將繼續在車輛上運用,但僅用于封閉式的低級網絡,如傳感器和執行器等。FlexRay和MOST等技術有可能被汽車以太網及其擴展(如AVB、TSN等)取代。
趨勢8:整車企業會嚴控與功能安全及HAD相關的數據互連,但將為第三方訪問數據開放接口
發送與接收安全關鍵數據的中央互聯網關將始終直接且僅連接到整車企業的后臺,第三方會被允許進行數據訪問(被監管法規排除的場景除外)。然而,在車輛APP化的推動下,資訊娛樂系統的新興開放接口將允許內容和應用程序供應商加載內容,而整車企業將盡可能嚴格地保持各自的標準。
目前的車載診斷端口將被互聯通訊方案取代。通過接入整車物理端口來讀取車輛數據不再必要,登陸車企后臺即可。車企將在其后臺開放若干數據接口,以滿足若干特定場景的需求,如失竊車輛軌跡追蹤或個性化保險等。
趨勢9:汽車將在云端結合車內及車外信息
雖然非車企以外的企業參與程度仍取決于監管法規,非敏感數據(即非隱私或安全相關數據)仍然有望更多地在云端進行處理。隨著數據量的增長,大數據分析將被越來越多地應用于數據處理,并將基于數據處理結果制定相應的行動方案。基于數據的自動駕駛的應用及其他各項數字化創新將依賴于不同企業之間的數據共享。當然現在仍然不清楚不同企業間的數據共享將如何實現、由誰實現,但主要的傳統供應商和技術企業已經開始建立有能力處理此種海量數據的集成化平臺。
展開 快速了解時間敏感網絡(TSN)_Part1
我們在表中除了可以發現圖1提出的需求之外,還可以看到安全相關類數據的延遲需求為小于1ms,而時間敏感網絡AVB無法滿足這樣的延遲需求。
因此為了滿足日益增加的網絡需求,TSN協議提供了對應的解決辦法:
? 高等級的時鐘同步 (Time-Sync)
? 更低的端對端延遲(Quality of Service)
? 高容錯性及高系統魯棒性(Redundancy)
? 安全機制(Security)
圖2列舉了不同功能下的各個TSN協議。其中,綠色勾選出來的協議是目前在車載方向應用意義較大的協議。我們會在后面的文章中詳細地介紹各個協議的機制。
圖2 車載TSN協議族
以上用一句話總結:TSN是以太網在車載領域獲得更廣泛應用的關鍵。
車載TSN的應用情況
TSN本身的技術成熟度不低,雖然TSN協議在車載領域是一個新的技術,但在工業自動化領域中TSN已經被廣泛的應用。目前歐洲的一些大型OEM已經開始應用TSN技術,其中以自動駕駛和輔助駕駛及域間通信等功能為主。預計2022-2023年,將會有整車應用TSN的車型量產。
芯片廠商目前也對TSN協議族有著良好的支持情況,特別是今明兩年量產的下一代產品,例如NXP的SJA1110和Marvell的88Q6113等,將普遍支持TSN協議。
TSN協議介紹
通過上面的介紹,我們已經對TSN是什么有了一個初步的認識。下面我們更進一步,通過協議的機制介紹來了解一下TSN是如何運作的。
總體來看,TSN協議族主體是一個二層的協議,屬于IEEE 802.1 協議體系(這里除了幀搶占的部分協議802.3bu以外)。
展開 
Intrepid—總線采集測試仿真工具
—功能特性
以亞微秒的時延,動態探測主從節點間的全雙工通信數據
具有基本的過濾和路由能力
可作為BroadR-Reach?至千兆以太網橋接設備
支持時間協議(PTP)
支持音頻視頻橋協議(AVB)
包含完整的Vehicle Spy 3的License
—應用
ECU級和系統級別的自動測試
車載以太網通訊監控
網絡仿真/總線仿真
車載以太網到CAN FD或LIN的網關應用
獨立運行的數據采集功能
基于CAN FD或車載以太網的多節點刷寫功能
接頭支持BroadR-Reach網絡(2177367-3)
全尺寸SD卡插槽并帶有可移除的保護蓋,以支持數據記錄功能
—應用實例
系統級/網關ECU測試
RAD-Galaxy擁有的特性使其可以測試一個由多達6個連接到車載以太網網關的ECUs/節點組成的完整系統,以及8路CAN FD網絡,并擁有高達10ns的時間精確度。使其成為網關ECU測試以及完整系統測試的合適測試工具。
動態探測模式
RAD-Galaxy的一個主要應用就是作為動態探測設備,可以透明地將自身接入BroadR-Reach?(100BASE-T1)汽車以太網之間,保證網絡無縫正常工作。所有報文通訊的拷貝也會通過千兆以太網傳輸至PC上,在PC上可以使用已經包含的Vehicle Spy軟件進行分析。
媒介轉換器模式
RAD-Galaxy可以被設置成媒介轉換器來工作,可使其與至多12個車載以太網ECU進行交互。這樣可以使用戶能夠進行節點模擬,或直接操作診斷和ECU刷寫功能。
展開 TC10以太網休眠喚醒測試詳細指南!
經緯恒潤作為OPEN聯盟會員和AUTOSAR聯盟的高級合作伙伴,長期為國內外各大OEM和供應商提供涵蓋TCP/IP、SOME/IP、DoIP、AVB、TSN、DDS等技術領域的設計和測試咨詢服務,積極研發和探索車載網絡前沿技術的工程應用。通過多個項目的實踐經驗,已建立了高質量、本土化的設計與測試一體化解決方案,為整車網絡架構提供可靠支持。
了解更多
請致電 010-64840808轉6117或發郵件至market_dept@hirain.com(聯系時請說明來自技術鄰)
車載以太網的未來:OPEN Alliance下17個技術委員會的最新進展與行業影響(上)
經緯恒潤作為OPEN聯盟會員和AUTOSAR聯盟的高級合作伙伴,長期為國內外各大OEM和供應商提供涵蓋TCP/IP、SOME/IP、DoIP、AVB、TSN、DDS等技術領域的設計和測試咨詢服務,積極研發和探索車載網絡前沿技術的工程應用。通過多個項目的實踐經驗,已建立了高質量、本土化的設計與測試一體化解決方案,為整車網絡架構提供可靠支持。
了解更多:請致電 010-64840808轉6117或發郵件至market_dept@hirain.com(聯系時請說明來自技術鄰)
基于SOA架構的開發策略詳解
而基于AVB的下一代協議TSN(時間敏感網絡)可以提供非常優秀的實時性。
以太網通訊設計過程包含對服務實例進行通訊協議相關的信息配置。由于SOA架構中包含多個應用實體之間的多通路通信過程,且這些通信通常是網狀通信,因此需要在各個實體節點之間建立中間路由、轉化等。區別于傳統總線(Can/Lin),在軟件架構設計過程中,開發人員需要設計具體的服務類型、服務ID、服務數據類型、服務角色等。
SOA架構設計流程
SOA的邏輯架構內容需要根據分層架構策略分配給一層的多個模塊。這些層也被分成幾個功能區,使用Enterprise Architect進行架構模型管理是SOA模塊架構設計的基礎,如下圖表示了典型的SOA系統的架構設計模型。
區別于傳統Can總線面向信號的設計思路,在以太網設計過程中,開發人員需要在邏輯層面將功能抽象為服務的方式進行架構設計。如上圖,從下至上包含了SOA基礎服務管理、硬件I/O控制管理、系統功能控制管理、單元域功能控制管理、整車功能控制管理、云端控制管理、人機交互管理。
SOA基礎服務管理:
該模塊主要是對整車軟件模塊的基礎功能(例如診斷管理、驅動管理、存儲、日志記錄、OTA等)進行分解并統一管理。
SOA硬件I/O控制管理:
該模塊主要涉及對SOA中的傳感器&執行器進行的相應管理,包括定義傳感器輸入源硬件(Camera、Radar、Lidar、Uss、GPS等),定義執行器輸入輸出源硬件(方向盤、制動踏板、轉向電機、車門車窗、電源電池、藍牙wifi等)。傳感器執行器層中的所有模塊都必須包含其各自設備的功能設備驅動程序 (FDD)。
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