汽車總線架構
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-24
汽車總線架構的視頻教程
汽車電子系統的通訊基石-CAN總線
車載電子設備帶給我們方便的背后其實是一套龐大且復雜的網絡系統在接收、分析我們的操作指令，并通過電子信號傳達指令到終端的車載電子設備，反饋到我們眼前就是各種各樣的自動化動作。而這一網絡系統被我們統稱為車載網絡。這之中最常見的便是CAN-控制器區域網絡。
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汽車CAN總線技術基礎講解——物理層篇
汽車網絡架構與常用總線匯總 CAN總線在汽車網絡中的應用 CAN物理層如何保證汽車網絡安全 汽車CAN物理層常見故障與解析
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汽車總線架構的實例教程
最近Microchip做了一節很有趣的課程，名字叫
《Inter-Processor Connectivity for Future Centralized Vehicle Computer Platforms》，
課程里面給我們比較清晰地展示了下一代的汽車總線架構。
這次去廣州車展，小鵬的工程師講他們已經迭代到EEA3.0了，讓人很詫異，也就是說我之前評估2024-2025年做的架構 ( 小鵬已經做出來了，存疑? )。
不管怎么說，我認為下一代架構主要有這么一些特征：
● 區域控制器配合計算中心的架構
Zonal ECUs with centralized compute platform
● 以太網通信
IP based, Ethernet IVN
● SOA的架構
Software orientated architecture
有意思的是，Microchip做下面這個圖也是圍繞高清晰度的攝像頭來做的，并沒有4D毫米波和激光雷達的位置。
▲圖1.越來越清晰的架構
Part 1 以太網的應用
從演進速度來看，我們可以把非標準的所有接車載以太網的控制器，都稱為是Zonal ECU，這是因為這個控制器在標準化的過程中，可以差異化地集成很多的功能。
▲圖2.Zonal ECU的拓撲
● 毫米波、激光雷達的raw data，前者8T8R的能達到10G+帶寬需求，當前也得3～G，激光雷達稍微小點。
● 攝像頭，高清攝像頭的應用，廣義上的音視頻信息流。
展開 下文將結合行業實踐，系統拆解多總線（CAN/LIN/100BASE-T1等）數據采集方案的核心痛點、架構設計、同步策略與系統搭建，為從事智能汽車數據閉環開發的工程師提供一套可落地的技術參考。
二、關鍵技術挑戰
多總線數據采集常被簡化為硬件連接問題，但在工程化落地時，需系統應對四重挑戰，這直接決定了數據能否真正用于算法迭代。
協議與接口復雜：常用一套硬件同步采集車載以太網、CAN/CAN FD、FlexRay、LIN及多路視頻，并支持靈活擴展以適應不同測試場景。
時間同步要求極高：多傳感器數據融合依賴納秒級時間對齊，且須在系統啟動異常（如時間復位）等邊緣場景下保持同步不中斷。
車規級可靠性嚴苛：系統在-40℃~85℃、持續振動及強電磁干擾環境中穩定運行，并通過冗余設計杜絕數據丟失。
數據需直接賦能算法：采集系統應支持基于工程數據庫的信號級解碼，并輸出與平臺無縫銜接的格式，提升數據可用性。
三、硬件架構設計
為應對上述挑戰，硬件系統需采用模塊化、車規化、高密度的設計思路。以下是一個經過驗證的架構實例：
（1）核心記錄單元：采用強固型工控機，采用寬溫操作與豐富擴展槽，為后續擴展提供地基。
（2）總線采集網絡（關鍵）：
a. 以太網部分：通過 CM 100 HIGH 模塊接入多達12路100BASE-T1車載以太網，這是智駕數據主干。
b. 傳統總線部分：CM CAN COMBO 模塊可靈活配置，單模塊提供6路CAN/CAN FD + 1路FlexRay，通過組合滿足不同車型需求。
（3）網關與交換：Enhanced Ethernet Switch 實現多路數據匯聚，并通過萬兆光口上傳，避免數據瓶頸。
（4）視頻輸入：采用支持UVC協議的工業相機，通過USB3.0接入，由軟件實現多路視頻幀級時間對齊。
展開 主控制單元
LIN主控制單元連接在CAN數據總線上，監控數據傳輸過程和數據傳輸速率，發送信息標題，決定何時將哪些信息發送到LIN數據總線上多少次，在LIN數據總線系統的LIN控制單元與CAN總線直接起“翻譯”作用，能夠進行LIN主控制單元及與之相連的LIN從屬控制單元的自診斷。
主控制單元的信息結構
LIN主控制單元控制總線導線上的每條信息的開始處都通過LIN總線主控單元發送一個信息標題，它由一個同步相位構成，后面部分是標識符字節，可以傳輸2、4、8個字節的數據。標識符用于確定主控單元是否會將數據傳輸給從屬控制單元。信息段包含發送到從屬控制單元的信息。校驗區可為數據傳輸提供良好的安全性。校驗區由主控制單元通過數據字節構成，位于信息結束部分。LIN總線主控制單元以循環形式傳輸當前信息。
LIN從屬控制單元
在LIN數據總線系統內，LIN從屬控制單元的通信受到LIN主控制單元的完全控制，只有在LIN主控制單元發出命令的情況下，LIN從屬控制單元才能通過LIN總線進行數據傳輸。單個的控制單元、傳感器、執元件都相當于LIN從屬控制單元，傳感器是信號輸入裝置，傳感器內集成有一個電控裝置，它對測量值進行分析，分析后的數值是作為數字信號通過LIN總線進行傳輸的。
展開 上下文圖/背景圖：
○ 代表系統與外部環境的交互
○ 交互系統被定義為“黑盒”
P-圖：
○ 擴展和細化上下文以獲得更詳細的黑匣子
○ 包括有關輸入信號、控制因素、噪聲因素、輸出和潛在故障模式的詳細信息
MBSE
○ 建模語言（SysML、UML 等）
○ 建模方法
○ 建模工具（Magicdraw、IBM Rational Rhapsody 等）
基于模型的系統工程概念：系統需求
● 需求以技術術語定義客戶和利益相關者的需求
● 在 SysML 中，系統需求陳述被定義為對象
● 每個對象都包含需求文本和唯一標識符
● 需求類型定義了需求可以關聯的特征
● 泛化通過繼承關系管理和分配需求
● 需求必須通過測試用例進行驗證
● 測試用例是檢查點，例如設計評審或物理測試
SysML中的標準類型需求用于在定義系統時提供嚴格性和清晰性
基于模型的系統工程概念：功能和邏輯架構
● 功能定義必須完成或完成哪些動作/活動才能獲得預期結果
● 操作是塊的屬性
● 塊是系統任何部分的抽象表示，如物理硬件或信號
● 功能通過與各個子系統和組件的邏輯關系相互關聯
● 邏輯架構描述了系統將如何實現
● 邏輯架構抽象地定義了基于系統所需的子系統、組件及其關系的技術解決方案
● 邏輯架構只能在明確定義系統的功能和需求后創建
● 邏輯架構沒有定義任何特定的系統實現，而是定義通用指南，以保持解決方案中立
建模方法：功能分解
● 從 P 圖中識別出傳動系統的五個基本操作
● 系統需要
○ 傳遞扭矩
展開 圖2 大眾MQB平臺未加強前指梁，不利于小偏置碰撞
那什么是車輛架構設計呢？車輛架構是某款車型上所應用的技術組合方式，這些方式可以基于平臺設計，也可以不基于平臺設計。架構設計不同于平臺設計，平臺指的是零件物理上的相同或相似，架構指的是設計理念和思路上的相同或相似。架構設計是汽車頂層設計的一部分，在架構設計層面我們需要權衡技術、市場與消費者期望和物料、研發成本，而引入的技術也可以反哺平臺或服務后續車型。
圖3 架構設計要合理組合汽車所有關鍵部件和人體
因此平臺是穩定、普適的，而架構是靈活、專一的。特定車型的架構設計在大框架上應該存在最優解。例如前橫置前驅+麥弗遜懸架組合，以及機艙縱梁+車身縱梁、門檻梁、中央通道的傳力路徑組合，已經成為傳統燃油車型的標準架構。
3 現階段電動車的平臺架構設計的追求
中國的純電動車行業，細節設計如NVH、強度分析、臺架試驗等能力已經逐漸形成，但是對平臺架構和整體設計研究依然進展寥寥，隨著汽車電動化浪潮的推進，頂層設計能力薄弱的問題愈發凸顯。
合理的電動車平臺規劃有利于充分利用電動車的零部件特點和整車總體優勢，例如成員艙空間、車身碰撞性能、更好的整車尺寸等，此外對于零部件選型和設計也有很強指導意義。
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一、引言
每一次極端天氣下的緊急制動，每一段復雜路況中的精準識別，本質都在考驗算法對現實世界的適應能力。因此，我們可以看到在智能輔助駕駛從“功能驗證”到“場景攻堅”的關鍵階段，真實、高質量的數據是算法性能提高的基石。尤其在極端天氣、顛簸路面和電磁干擾等惡劣工況下，如何實現多源傳感器數據的高可靠采集、高精度同步與高效率處理，是行業中常遇到的難題。
下文將結合行業實踐，系統拆解多總線（CAN/
智能汽車合成數據架構與應用實踐分享10個月前
在智能汽車快速演進的過程中，數據體系正面臨深層次挑戰。過去，數據是輔助模型開發的工具；如今，它已成為限制感知系統性能上限的核心因素。尤其是在感知系統廣泛應用于自動駕駛和智能座艙場景之后，數據的廣度、深度、時效性與結構化程度，已直接決定模型是否能夠真正實現落地部署。
在數據獲取難度持續上升、標注成本不斷攀高、法規限制日益收緊的背景下，合成數據正逐步成為智能汽車感知系統開發的重要突破方向。
本文將聚焦于兩個關鍵應用場景
來源：ADS智庫
散漫說，
面對“域”的設計，國內外各大整車廠與供應商猶如八仙過海，各顯神通。單一功能的控制器不再成為主流，整車更多關注的是系統方案和軟件集成控制。只有掌握集大成于一體的“域”控制理念，才能在即將到來的市場機遇中真正做到屹立不倒，成為最強王者。分享一篇文章，一文淺談汽車電子電氣域架構
Presented By: Robert Kraus, George Papaioannou and Arun Sivan
簡介與概要
當前狀態：當今的汽車傳動系統工程過程是“基于文檔的”
● 復雜的系統需求和規范通過大量電子數據進行溝通
● 經常導致要求不完整或相互沖突
● 低效、冗余、容易出錯
● 運行變更會引入潛在問題
摘要：
● 獲得并解構現有的傳動系統方法和選型工具
隨著汽車芯片計算能力的提升，汽車電子產品正從分布式向中央計算及物理區域控制方向發展。國內多數主流OEM新一代E/E架構，采用物理區域控制單元實現區域智能傳感器執行器配電、網關路由、信號采集以及執行器的控制。
經緯恒潤基于20年汽車電子產品研發和配套經驗，在開發中央計算平臺產品的同時，也同步開發了物理區域控制單元（ZCU：Zonal Control Unit），在下一代架構上針對車控域全系列產品覆蓋
隨著汽車產業的快速發展，汽車功能需求越來越豐富多樣，車載電子器件數量越來越多，汽車通訊網絡越來越復雜，傳統汽車電子電氣架構已不能支撐汽車“四化”技術的發展需要, 汽車電子電氣架構需變革才能支撐未來智能汽車的相關配置。
經緯恒潤自2009年起提供整車電子電氣架構開發服務，經過十多年的技術沉淀與創新，能夠為客戶提供完整的整車電子電氣架構開發解決方案，包括邏輯架構設計
來源 | 鑒源實驗室
系列簡介：為了讓不了解汽車電子零部件測試領域內知識的工程師盡快入門，或者讓其他相關人員對本領域內的測試內容有所認識，我們編制了汽車電子測試相關的此系列文章。希望對閱讀者有所幫助。本系列文章從汽車電子架構和網絡歷史開始，逐步往汽車電子零部件的嵌入式軟件，零部件的通用基礎功能各網絡診斷服務等方面內容，從粗到細、由寬泛到具體，逐步展開。
01
散漫說，純電動汽車高壓部件包括電池、電驅、電力電子及充電部件。本文通過分析純電動汽車高壓架構功能要求，對比目前典型純電動汽車高壓電氣架構，提出了一種全新高壓架構設計方案。以下為正文。
1 純電動汽車高壓電氣架構功能要求
圖1 高壓電氣原理圖
純電動汽車高壓部件包括電池、電驅、電力電子及充電部件。如圖1
面對汽車發展的趨勢，對汽車電子總線的要求也越來越高，需要汽車總線具備更高的數據傳輸能力，汽車電子單元的復雜件要求汽車總線具備開發架構， 可擴展、支持更多的系統和設備通信，同時要成本更低、抗干擾能力更強、通信更安全，最好可利用現有成熟的總線技術。基于這些考慮，以太網技術進入了人們的視線。
