车载以太网技术发展与测试方法-绵羊汽车生活记录

近年来，跟着汽车技能的兴盛，汽车电子产物数目逐年填补，庞杂性日益普及，车内IC延长率已超越扫数其他的电子范围。现正在，越来越众的汽车必要装备高级驾驶辅助系

近年来，跟着汽车技能的兴盛，汽车电子产物数目逐年填补，庞杂性日益普及，车内IC延长率已超越扫数其他的电子范围。现正在，越来越众的汽车必要装备高级驾驶辅助编制（ADAS）、车载音讯文娱编制（IVI），大宗流媒体数据的传输恳求总线具备更高的传输才能。跟着无人驾驶技能的兴盛，汽车必要装备更众的摄像头、雷达等传感器，这此感知编制会搜集到大宗的数据，要将这此数据迅疾完备地传输到算计管束单位，并实时地做出反响，也对总线的数据传输才能和牢靠性提出了很是高的恳求。

面临汽车兴盛的趋向，对汽车电子总线的恳求也越来越高，必要汽车总线具备更高的数据传输才能，汽车电子单位的庞杂件恳求汽车总线具备开采架构，可扩展、支柱更众的编制和设置通讯，同时要本钱更低、抗骚扰才能更强、通讯更安乐，最好可诈骗现有成熟的总线技能。基于这些探讨，以太网技能进入了人们的视线。但守旧的以太网闭键利用于工业和消费级范围，汽车电子境况更为苛苛，应力条目和EMC恳求更高，因而守旧的以太网技能正在汽车中并不实用。为明晰决这些题目，车载以太网应运而生，具备更高的传输速度（100 Mb/s & 1000 Mb/s），合适苛苛的汽车电子利用境况（温度、应力、庞杂电子境况），本钱更低、质地更轻，高牢靠性、低功耗，低电磁辐射、满意特定EMC轨范。

2008年，BMW第—次将100base-T利用到车载诊断编制（OBD）。2011年，博通推出了BroadR-Reach车载以太网技能，实行以太网从OBD利用到车载收集的过渡。2011年11月，由博通、恩智浦、飞思卡尔和哈曼国际提议的OPEN定约（One-Pair Ethernet Alliance）创立，旨正在促使将基于以太网的技能轨范利用于车联网中。2014年，BMW-X5成为首款采用BroadR-Reach以太网技能的量产车型。目前，浩瀚品牌车型上都利用了BroadR-Reach技能，如宝马X3、X4、 X5、X6、i3、i8、6系和7系，捷豹XJ、XF，民众帕萨特等。来日，将会有越来越众的量产车型采用车载以太网技能。

车载以太网是一种用以太网结合车内电子驾御单位（ECU）的新型局域网技能。与日常以太网技能采用4对非障蔽双绞线传输数据分歧，车载以太网是正在单对非障蔽双绞线 Gb/s的数据传输速度。比拟日常的以太网，可以愈加合适车辆境况，满意汽车行业对高牢靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分拨、低延迟以及同步及时性等方面的恳求。

车载以太网制定架构对应OSI参考模子，闭键分为物理层、数据链途层、收集层、传输层、利用层，每一层都有各自的功用，车载以太网的制定架构图和支柱的利用制定及制定簇睹图1。

车载以太网的物理层采用博通公司的BroadR-Reach技能，源于100base-TX及1000base-T技能，由博通公司团结恩智浦、飞思卡尔、哈曼国际等提议创立的OPEN定约（One- Pair Ethernet Alliance）举办促使，并成为怒放的家当轨范。

BroadR-Reach技能与守旧以太网物理层100base-Tx比拟，采用高度优化的扰频器，能够更好地分手信号，频谱功效更高。同时，车载以太网的信号带宽为66.66 MHz，唯有100base-Tx的一半，较低的信号带宽能够改观回波损耗，删除串扰，并确保车载以太网可满意汽车电磁辐射轨范恳求。

BroadR-Reach供给轨范以太网的MAC层接口，于是可以利用与其它以太网类型雷同的数据链途层逻辑功用及帧款式，可以通过与其他以太网类型雷同的方法运转高层制定和软件。

车载以太网的数据链途层采用IEEE802.3的接口轨范，无需做任何树模与修削就能够与日常以太网的数据链途层技能举办无缝接连，并能够支柱高层的收集通讯制定（如 TCP/IP)。

TCP/IP制定簇闭键对应OSI参考模子的收集层和传输层，是一类制定的统称。收集层闭键囊括ARP（地点解析制定）、ICMP（因特网驾御报文制定）、IPv4/v6（因特网制定类型4/6）、IPv4 Autoconfig（IPv4 当地地点动态摆设）等，传输层闭键囊括TCP（传输驾御制定）、UDP（用户数据报制定）。

TCP/IP 制定簇是收集制定栈的核心片面，是上方的利用制定和下方的物理硬件通道之间数据传输的结合点，起到高层利用与收集制定之间的桥梁功用。车载以太网的 TCP/IP制定簇所包罗的制定，和日常以太网的TCP/IP制定基础雷同，能够支柱更上层的制定。

车载以太网利用层制定对应OSI参考模子的5-7层，直接面向用户。制定闭键囊括SOME/IP（基于IP制定的可伸缩面向任事中央件）、DHCP（动态主机摆设制定）、DOIP（汽车诊断任事制定）、HTTP（超文本传输制定）、Service Discovery（任事出现）等。利用层制定可认为用户供给众种任事，是用户可以全体利用的片面。如DOIP能够利用到车辆诊断和固件升级。

汽车跟着技能的兴盛，填补了越来越众的语音、视频、图像等文娱功用，同时也填补了辅助驾驶功用，这就对汽车内部的数据传输提出了很高的恳求，必要大宗的传输语音视频数据，为了满意车内的低延时、高带宽、高牢靠的恳求，能够利用基于以太网的音视频桥技能（AVB）。AVB是一系列IEEE 802.1轨范会集，闭键用于晋升音讯相易的容量、行业支柱和AV产物的轨范化。音视频桥一样指相易机，其主意是为音频和视频数据供给年光同步、低延迟和包管带宽预留的流媒体功用。AVB制定簇闭键囊括年光敏锐利用时序和同步制定、流预留制定（SRP）、部队及转发规定（FOTSS）、音视频传输制定（AVBTP）。

车载以太网为了参加利用，造成一个家当，必要轨范化。通过轨范化，打通行业上下逛的家当链，同时缩短产物的开采周期以及后期的保护。车载以太网轨范化的经过中，OPEN定约、IEEE 802.3和IEEE 802.1任务组、AU- TOSAR定约和AVnu定约起到了宏伟的促使功用1，现阶段轨范化的景况睹表1。

跟着智能网联汽车的兴盛，ISO国际轨范化机闭也开首体贴车载以太网，并将车载以太网轨范纳入到网联汽车轨范体例中，ISO/TC22任务组目前正正在同意车载以太网轨范，全体睹表2。

现正在，汽车行业对牢靠性和安乐性恳求越来越高，车载以太网正在利用的经过中，为了包管其牢靠性与安乐性，就紧急必要对其发展测试任务。守旧的以太网测试和车载以太网测试还存正在着肯定的分别，因而守旧以太网测试形式并不实用干汽车以太网测试。汽车行业对测试的恳求更高，于是必要由相应的机闭或定约同意车载以太网测试轨范。目前，业界通用的车载以太网测试形式参考OPEN定约同意的TC8-OPEN Alliance Automotive Ethernet ECU Test Specification2）和TC-11 Ethernet Switch Test Specification回轨范，测试的实质闭键囊括物理层测试、车载以太网相易机测试、制定层与利用层除了AVB/TSN以外的相似性测试。下面就这些测试实质和测试形式做全体的先容。

车载以太网物理层测试闭键囊括两个方面的测试∶PMA（Physical Media Attachment）测试和IOP（Interoperability）测试，即互操作性测试。物理层测试的主意是为了包管端口的互连互通功能，检测发送器和授与器发送或回收信号是否适合汽车通讯轨范。

测试经过中，必要用到的仪器闭键有示波器、矢量收集理会仪、理会软件、夹具等，夹具结合正在被测设置（DUT）和示波器之间，起到电途转换的功用，设置结合示妄图如图2所示。依照被测对象的特性和测试项的分歧，辨别结合分歧的测试仪表。

测试经过中，为了实行分歧的测试项，必要将DUT PHY通过修削寄存器的方法树立为分歧的测试形式，使其发出特定的数据包，BroadR-Reach中界说了4种测试形式。

车载以太网物理层IOP测试，即互操作性测试（Interop- erability Tests），用于验证车载以太网PHY（一样也称为收发器）的牢靠性和搜检PHY能否正在给定的有限年光内开发不变的链途;还用于车载以太网PHY的诊断，如信号质地指数（SQI）和线束挫折的检测。模仿车载以太网远、近端的开、短途挫折行为link Partner，与DUT开发结合，获取两者之间的link Up年光（精度可达1ms）、信号品德指数以及电缆诊断音讯。

对link Partner的PHY举办众次上、下电操作，算计 DUT与link Partner开发结合所必要的年光;对DUT举办众次上、下电操作，算计DUT与link Partner开发结合所必要的年光;对DUT举办众次叫醒、睡眠操作，算计DUT与link Partner开发结合所必要的年光。

渐渐普及人工噪声程度，获守信号品德指数SQI的改观弧线;渐渐下降人工噪声程度，获守信号品德指数SQI的改观弧线）线束诊断

测试DUT正在远端或近端发作一条或两条线途开途时，是否可以牢靠地检测到开途挫折;测试DUT正在远端或近端发作短途时，是否可以牢靠地检测短途挫折。

车载以太网的相易机测试，是对车载以太网相易机常例数据帧收发联系功用的测试，测试的范例闭键是TC-11 Ethernet Switch Test Specification 轨范，测试的实质如下。

TPID以太类型字段自正在摆设功用、双标签Q-in-Q功用、非标签数据帧支柱、VLAN跳跃攻击强迫、共享VLAN练习等功用。

对优先级流量无误管束和实行分歧流量整形战略的功用，囊括基于优先级的任事品德、基于WRR转发数据包功用、PCP字段遮盖功用、优先级映照功用、支柱漏桶算法功用等。

运转中可从头摆设的功用，端口可孤单摆设功用、摆设实行前支柱正在禁止转发形式下启动的功用、读回摆设音讯功用、支柱锁定摆设项功用等。

正在回收端口是否能服从设定，对回收到的数据帧举办过滤的功用，囊括端口播送保卫功用、通用过滤需求、与 VLAN联系的过滤规定、基于上层地点的过滤规定等。

测试经过中，能够将测试平台行为流量发作器，发送分歧类型的数据报文，由与之相连的算计机上的软件对报文的类型举办摆设，正在软件上对测试项的结果举办搜检。与DUT相连的算计机也对DUT的任务形式举办摆设。测试结合示妄图如图4所示。

nformance test），指的是检修怒放编制互连（OSI）产物的制定实行与 OSI制定轨范相似性水准的测试。车载以太网2层到7层除了 AVB/TSN以外的制定相似性测试的测试项目和测试经过以及测试判据闭键凭据 TC8-OPEN Alliance Automotive Ethernet ECU Test Specifi- cation轨范。测试项闭键为了验证两个方面的实质∶

①Con- formance test——验证被测设置/编制是否遵从制定轨范;②Negative test——通过发送犯警报文验证被测设置/编制的不变性/鲁棒性。

测试时，必要正在DUT上装配辅助测试器材Upper Tester。Upper Tester（UT）性质上是一个运转正在DUT中的利用，它可以回收测试平台发送的指令，来摆设被测制定栈（IUT）的参数，或触发被测制定栈形成某种举止。UT支柱的指令和款式遵从AUTOSAR体例下的Testability Protocol and Service Primitives范例。将测试平台与DUT结合，遴选对应的制定测试套件与DUT举办特定的通讯，摆设测试套件的参数，如IP、MAC地点等，联结Upper Tester的辅助功用对指定制定的测试项发展测试，测试平台征采测试数据，天生测试陈说。测试设置结合示妄图如图5所示。