接上篇
5 從 CAN 遷移到 CAN-FD
引入 CAN-FD 不會影響目前使用的諸如 LIN 和 MOST 等汽車網絡。要想把 CAN-FD 引入現有的 CAN 網絡，需要 有適當的遷移路徑。這是因為， CAN-FD 兼容性節點除了能 接受 CAN-FD幀外，也能接受當前的 CAN 幀，而不會出現 任何錯誤。但是，如果存在 CAN-FD 幀，常規 CAN 節點會 在網絡上生成錯誤幀。OEM 可以通過幾種措施來減輕遷移 至真正 CAN-FD 網絡所需完成的工作量。
典型方案：
? 網絡中部署的新 ECU 必須能夠兼容 CAN-FD，同時還 必須能采用當前的 CAN 通信幀格式進行操作。
? 微控制器必須能夠兼容 CAN-FD。
? 升級軟件時，僅集成對上層軟件沒什么影響或影響極 小的 CAN 驅動軟件。
? 借助軟件更新，引入 CAN-FD 幀格式，從而達到更高 的數據速率。
? 通過限制載荷不超過 8 字節，可以限制僅 CAN 驅動
器能夠進行軟件更改。
? 在 Bosch（博世公司）開展的一系列試驗已證實，當 前的收發器可以幫助達到 2.5Mbps 的平均數據速率[2]。
? 在 CAN-FD 操作期間使用“局部網絡”。現有 CAN網 絡的收發器保持被動斷開或關閉狀態。您可以采用以下措施 來實現一個真正的 CAN-FD 兼容網絡：更新軟件，使其支持 高達 64字節的載荷大小，從而實現高帶寬利用率；或者，使用兼容 CAN-FD 的收發器來達到更高的數據速率。

6 總結
? CAN-FD 在保持與現有 CAN 網絡相當的成本的基礎 上，大大提升了吞吐量。CAN-FD 能夠提供額外的帶寬和很 高的速率。這有助于減少網絡中節點的數目。
? CAN-FD 通過改進的 CRC 多項式，維持與現有 CAN
一樣的可靠性。

7 車載以太網
2008 年， BMW（寶馬公司）成了首個在汽車車頭的車 載診斷系統 (OBD) 中使用以太網的 OEM 。
使用以太網作為車載網絡有諸多優勢：
? 支持以太網的器件的量產大幅降低了成本；
? 對安全性、功能和性能沒有任何負面影響的帶寬可擴 展性；
? 適用汽車內外的各種連接選件；
? 通過變壓器耦合實現電流隔離。
BMW 只是在車庫維修服務站使用以太網，并沒有用在 汽車的數據總線上。還從未看到使用以太網作為核心車載數 據總線的情況。最近的兩項發展推動了以太網的崛起：
? 最近發布的 MOST150 標準也集成了以太網通道；
? 能夠通過非屏蔽雙絞線以高達 100mbps 的速度發送 數據的低成本、高速度 PHY（物理接口集成電路）的發展 Bosch 預測，在不久的將來，以太網可能會成為事實上的電氣/電子設備主干。

8 以太網使用案例
8.1  信息娛樂系統
目前的信息娛樂系統還主要是專屬系統，不可擴展。 車載以太網將會解決這個問題，最先得到證實的使用案例就 是音頻/視頻數據的傳輸。
為了改善以太網異步數據傳輸的確定性行為，  IEEE
發布了以太網AVB 協議（ IEEE 802.1 AS、 QAT、 QAV 和 BA）。以太網 AVB針對音頻和視頻數據的同步傳輸定義了 一種機制，以確保低延遲。
為了實現 AVB，以太網 MAC 外圍器件必須帶有以下專 有功能：
? 以太網數據包的時間標記；
? 區分各種 IEEE1588 消息的能力；
? 支持特定  IEEE1588 消息的硬件時間標記以實現高準 確性；
? 準確度可以達到十億分之一秒的高分辨率定時器；
? 基于信用的流量整形器；
? 在 AVB 網絡上，基于信用的流量整形對任何傳輸都是 強制性的；
? 考慮到數據包的高傳輸速率（ A 類網絡中每 125微秒
一次），在軟件中對每個數據包整形將會給 CPU。
帶來很大的負擔。在硬件中實現的流量整形器可以大 大降低 CPU 負擔。實時音頻/視頻數據的實際傳輸是通過 IEEE P1722 數據包處理的（圖9，82頁)。
8.2  先進的駕駛員輔助系統
以太網能夠集成信息娛樂、遠程信息處理以及先進的 駕駛員輔助系統 (ADAS) 等功能，例如，全景影像泊車和車 道偏離警告。當前的 LVDS（低電壓差分信號）單攝像頭系 統將逐漸發展為帶有多個高分辨率攝像頭的各式應用。來自 這些攝像頭、雷達和定位服務的影像將合并在一起，最終構 成行車周邊的鳥瞰視圖。要想傳輸來自多個源而且如此大量 的數據，可擴展的以太網絕對是最佳選擇。ISO17215 以太 網標準當前正在開發中。它將規范應用于車載攝像頭系統與 駕駛員輔助功能的通信協議。
8.3  節能以太網  (EEE)
IEEE802.3az 是一種節能以太網 (EEE)。它引入了省電 模式和喚醒功能，以便在設備不使用時節省電能。它還能在數據活動較少時降低功耗。以太網 MAC 支持 EEE 功能。
8.4  電動汽車充電站  - 智能充電
ISO15118 是一個汽車到電網通信標準。它描述了與充 電站建立連接的機制、證書鑒定、數據交換計量、充電狀態
/檔案以及支付形式。使用以太網后，就不再需要使用任何
網關 ECU 來與充電站進行通信。
8.5  診斷
在逐漸向使用以太網進行診斷的發展過程中，經歷了 多個標準。以太網是最適合診斷的一種方式，因為它能輕松 連接到 PC或筆記本上安裝的工具。相關的標準有 ISO/PAS
27145 和ISO13400。
8.6  聯網汽車
智能電話已連接到汽車，汽車將能夠與周邊的生態系 統進行交互。汽車能夠交換與通信狀況、地勢、氣候狀況以 及地圖系統相關的實時信息。它們把所有這些信息結合在一 起，就可以建議路線、計算駕駛時間、估算距離、呈現城市 的三維地圖以及輸入/輸出音頻/視頻數據流。以太網可能是 接入互聯網高速路最簡單的途徑。
8.7  以太網充當網絡主干
網絡主干負責把具有不同協議和/或運行速度的各種 子網相互連接在一起。具有 1500 字節載荷限制和速度高達
100mbps的以太網最適合把多個消息聚合為單個數據包。您
可以使用IEEE1722 和 P1722a 封裝子網協議。您可以把跨網 關發送的、源自子網的多個 CAN-FD 消息聚合為單個以太網 消息。作為一種異步協議，以太網的絕對速度克服了對嚴格 時序公差的依賴。消息緩沖區減少了時序抖動，并增加了時 延容差。

9 遷移到以太網
隨著帶 MII 或 RMII 接口的新型 PHY 的發展，半導體 供應商開始引入帶有以太網 MAC 外圍器件的汽車微控制 器。這為 OEM提供了可擴展的帶寬、更快的網速以及專屬 MOST 網絡的有效替代方案。汽車行業也開始規范化以太網 平臺，以方便在包括駕駛員輔助、信息娛樂和安全等各式各 樣的系統中使用。這有利于降低成本，方便集成，簡化從多 個供應商的器件采購。

10 總結
當 面 臨 高 帶 寬 數 據 傳 輸 需 求 時 ， 汽 車制造商可以在 LVDS 和MOST 之間選擇。LVDS 速度快但成本高，因為它需要屏蔽纜線。 MOST 速度也很快，而且具有出色的 EMC 特性，但它
所需的光纖造價非常高，生產難度很大。現在，以太網取代 了昂貴的 LVDS 系統，特別是在駕駛員輔助攝像與信息娛樂 系統中應用比較普遍。當前的 100mbps 鏈路足以連接汽車中 的各個端點。然而，汽車行業很快就會需要速度達千兆位的 鏈路，確保以太網成為汽車電子架構的主干網。
參考文獻：
[1]The Hansen Report on Automotive Electronics, "CAN FD Positioned for Success", Portsmouth/NHUSA, Vol. 25, No. 10, Dec. 2012/Jan. 2013
[2]Florian Hartwich, Robert Bosch GmbH, "CAN with
Flexible Data-Rate" online at http://www.can-cia.org/fileadmin/cia/files/icc/13/hartwich.pdf
[3]Christoph Hammerschmidt, "Ethernet succeeds in automotive environments", Oct. 14, 2011
EETimes automotive Europe, online at http://www.
automotive-eetimes.com/en/ethernet-succeeds-inautomotive- environments.html?cmp_id=7&news_
id=222901844
[4]EETimes, "Ethernet to gain ground in automotive applications, Bosch predicts", Feb. 5, 2011, online at http://www.eetimes.com/electronics-news/4212870/ Ethernet-to-gain-ground-in-automotive-applications-- Bosch-predict