理论教育 汽车网络层次结构和技术

汽车网络层次结构和技术

时间:2023-08-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:在网络层面,目前的趋势是使用具有骨干互联多个子网的层次式方法,其中每个子网致力于一个主要的汽车子系统,即底盘、动力总成、线控、车身和娱乐。此外,我们相信辅以本章讨论的适当的技术,CAN也足以支持要求最苛刻的子系统,如底盘、动力总成、被动安全,甚至线控,且成本大大低于其他替代品,如TTP/C和FlexRay。

汽车网络层次结构和技术

汽车制造商追求更高水平的创新和严格要求,产生了对汽车灵活架构越来越浓厚的兴趣,该架构从功能上可以区分为底层控制、计算和通信架构,从而简化了整个汽车设计。然而,它在所有供应链上施加了一个强大的集成工作影响,比如要求开发和使用开放标准[如汽车开放系统架构(AUTOSAR)]和其他模块化软件设计方法(如基于组件的设计)。

在网络层面,目前的趋势是使用具有骨干互联多个子网的层次式方法,其中每个子网致力于一个主要的汽车子系统,即底盘、动力总成、线控、车身和娱乐。这允许实现子系统之间的高度隔离,从而减少了相互干扰,并允许使用不同的网络技术,且性价比高,适应于每一种情况。事实上,这些子系统在处理容量、确定性和可靠性方面,表现出不同的需求。因此,网络层面临的挑战就是提供所需的灵活性以及正确的工艺和技术,实施必要的属性,以满足最低成本的需求。

CAN是一个众所周知和广泛使用的成熟技术,它支持相对较低成本的高灵活性、确定性和处理容量,并似乎满足上面提到的子网水平。然而,它仍然呈现出一些的局限性,特别是关于可靠性,加大了人们对CAN能否提供例如对安全性要求苛刻的应用程序的支持的怀疑。(www.daowen.com)

在这一章,我们已经解决了CAN这些局限性,包括所谓的不一致的通信场景,通常是指障碍可靠性;以及最近开发的技术来克服或减少这样的限制。我们也提出了一些技术、协议和基于CAN的架构,在某些方面改善了原协议的可靠性,但仍然维持一个高水平的灵活性。这些技术、协议和架构为:(Re)CAN-centrate、CANELy、FTT-CAN和FlexCAN。而(Re)CANcentrate主要在物理和数据链接层面操作;CANELy主要关注数据链接问题和部分更高的层面;FTT-CAN和FlexCAN是两个较高层面的协议,它们在COTS CAN控制器上运行。最后,我们也包括引用其他一些协议/服务,它们和可靠性与灵活性的主题有些相关。其中,TTCAN、TCAN、ServerCAN和容错时钟时域同步关注时域中的故障,而在参考文献[SHOR07]中提出的通信容错时间触发方案,通过利用信道冗余提高了CAN通信的可靠性。

以上这组技术为网络解决方案提供了可变水平的可靠性,同时仍然保持一定程度的原始CAN协议的灵活性,能充分应对当前对灵活汽车架构的追求。此外,我们相信辅以本章讨论的适当的技术,CAN也足以支持要求最苛刻的子系统,如底盘、动力总成、被动安全,甚至线控,且成本大大低于其他替代品,如TTP/C和FlexRay。

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