车载总线网关简介
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汽车网关(gateway)系统的作用原理及部分车型网关位置近期,很多客户反馈汽车远程数据终端无法直接通过OBD接口采集汽车CAN数据,其实这个原理上说的是简单,但是实际操作起来就比较复杂,那今天我给大家梳理下,共同再熟悉了解下网关,绕过网关来采集数据,或者直接在网关上采集数据。
一、网关是何方神圣?我们知道,从一个房间走向另一个房间,需要经过一扇门。
在汽车上,这些动脑筋的工程师把这个简单的进出门用到了汽车上:从一个网络向另外一个网络发送信息,需要经过一道“关口”,有的可能还不止一个,有“嘉峪关、潼关、平阳关”,车载网络的这个关口,就是网关(getaway)。
网关作为汽车网络系统的核心控制装置,网关负责协调不同结构和特征的CAN总线网络及其他数据网络之间的协议转换、数据交换、故障诊断等工作。
网关是在采集不同体系结构或协议的网络之间进行互通时,用于提供协议转换、数据交换等网络兼容功能的设备,也可以通俗的叫他网络之间的连接器、协议的转换器、数据的翻译器。
网关既可以用于广域互联,也可以用于局域互联,充当着转换重任的计算机系统或者设备,在使用不同协议、数据或者语言,甚至两种体系结构完全不同的两个系统之间,做翻译。
之前还有个网桥的概念,比如CAN转RS232这样的,就是类似一个网桥,网关对收到的信息(例如DBC)要重新打包,以适应目标系统需求,同时,网关还提供过滤和安全,那我们在OBD接口读取不到任何数据,比如大众车型只能采集个OBD的电压,特斯拉获得一个VIN码(用于上牌),通通属于被网关数据过滤的功能给过滤掉了。
二、网关的作用暂且简单说下,主要体现的几个方面,有专业人士勿喷:1、网关把局域网上的数据转变成可以识别的ACKII码,比如OBD2诊断数据,方便诊断。
2、协调低速率信息与高速率信息在汽车网络系统中的数据信息共享。
3、负责接受和转发信息。
4、激活某个控制单元或者某局域网的工作。
5、实现对整车网络系统内部数据的同步。
CAN总线技术介绍
CAN总线技术,也被称为Controller Area Network(CAN),是一种广泛使用的低层次的工业总线,是一种高效的低成本高性能的汽车总线。
主要应用于车辆对信息和控制来说非常重要的多个电子设备之间的连接,用于传输信息,控制信号和多媒体信号等。
是一种以多路复用网络技术技术为基础,可以实现节点间信息和控制的互连网络,这种网络经常被用来实现车辆各组件之间的联动,实现多媒体的信号传输和各类信号的交互。
CAN总线技术也是一种多路复用网络技术,它在不同类型的节点之间传输信号和控制信号,实现节点之间互连,实现多媒体的信号传输和各类信号的交互。
CAN总线采用两线总线结构,通信线缆一般采用双绞线、单绞线或者光纤。
它的通信特性具有低延时、高速率、低成本、可靠性高等优点,可以满足现代车辆对节能、安全、可靠性要求。
(1)硬件:包括CAN总线收发器(Transceiver)、CAN总线线缆(Cable)及CAN总线连接线(Connector)。
(2)软件:主要是CAN 控制器(Controller)和CAN驱动软件(Driver)。
一种汽车以太网总线转CAN总线的通信网关及方法随着汽车电子系统的不断发展,车载网络通信已经成为现代汽车中的重要组成部分。
其中,以太网总线和CAN总线是两种常见的汽车网络通信协议。
为了实现不同通信协议之间的互联互通,需要采用一种通信网关,将以太网总线转换为CAN总线。
本文将介绍一种汽车以太网总线转CAN总线的通信网关及方法。
汽车以太网总线转CAN总线的通信网关主要由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括以太网接口模块、CAN总线接口模块和处理器模块;软件部分包括驱动程序和通信协议的实现。
首先,以太网接口模块用于接收和发送以太网数据帧。
它将以太网数据帧解析为数据包,提取出CAN总线通信所需的数据信息,并将其传输给处理器模块。
同时,它也负责将处理器模块发送的数据打包成以太网数据帧,通过以太网总线发送出去。
接下来是CAN总线接口模块,它用于接收和发送CAN总线数据帧。
它接收到的CAN总线数据帧会经过解析,提取出以太网通信所需的数据信息,并将其传输给处理器模块。
而处理器模块发送给它的数据则会被打包成CAN总线数据帧,并通过CAN总线发送出去。
处理器模块是通信网关的核心部件,它主要负责对接收到的以太网数据包和CAN总线数据帧进行分析处理,并将它们进行相应的转换。
在接收到以太网数据包时,处理器模块会根据通信协议将其解析为CAN总线数据信息,并发送给CAN总线接口模块进行发送。
而在接收到CAN总线数据帧时,处理器模块会将其解析为以太网数据包,并发送给以太网接口模块进行发送。
驱动程序是通信网关的重要组成部分,它是硬件和软件之间的桥梁。
驱动程序负责控制硬件模块的工作,比如对以太网接口模块和CAN总线接口模块进行初始化配置,以及对其进行数据的接收和发送控制。
同时,驱动程序也负责实现通信协议的解析和封装,将接收到的数据进行转换处理。
通信协议的实现是汽车以太网总线转CAN总线的通信网关的关键。
它定义了数据的格式和传输规则,保证了以太网和CAN总线之间的正常通信。
汽车网关控制器是车内各种电、光总线之间的路由器。
它集成了标准多媒体接口,例如通用串行总线(USB)、Firewire和面向介质的系统传送(MOST)总线,并且连接控制区域网(CAN)系统。
控制器采用以太网和蓝牙等计算机接口还可以同前沿的汽车系统相连。
在某些应用中,网关控制器被用于控制闪存和CD-ROM 驱动器等器件。
一般需要一块小的CPU来控制网关的路由功能。
网关控制器支持各种接口,因此,系统能够与不同生产商提供的总线进行通信。
图1是一个典型的汽车网关控制器系统。
Altera的低成本 Cyclone® II和Stratix® II FPGA用于设计下一代嵌入式网关控制器。
Altera® FPGA提供非常灵活的芯片系统(SOC)解决方案,具有可配置的端口数量和类型。
Cyclone® II 和Stratix II FPGA都可以提供高性能网关解决方案,支持更高级的硬件路由加速。
此外,Nios® II双处理器架构还直接集成了网络服务协议。
图1中所有类型的接口都可以作为知识产权(IP)内核,由Altera或者Altera 宏功能合作伙伴计划(AMPPSM)成员提供。
该系统理想的CPU是Altera的32位Nios II RISC嵌入式处理器。
设计人员使用SOPC Builder,在灵活的总线系统中,能够迅速实现Nios II处理器以及所有类型的IP。
J533 - 数据总线诊断接口(=网关)的一般说明:
在车辆中网关执行所谓的路由器功能。
这就表示,它从一个总线系统(例如传动系数据总线)向另一个总线系统(例如便捷系统数据总线)传送CAN信息。
网关是车辆中的中央控制单元。
网关是所有总线系统中的一个站点:
- 便捷系统数据总线
- 传动系数据总线
- 信息娱乐数据总线(光导总线)
它与ACC(车距控制雷达)和仪表板也有直接的连接。
没有任何传感器或促动器与网关连接,只有控制单元通过CAN电缆与它连接。
测量值块:
网关的测量值块指示与控制单元是否有通讯。
此外,网关还包括一个所谓的安装清单。
此外,它还指示控制单元的故障代码存储器中是否有故障记录。
也可能检测是否安装了未编码的控制单元。
编码:
车辆的所有控制单元均在网关中编码。
无法诊断未编码的控制单元!
控制元件测试:
网关可以以最终控制元件测试的形式启动所谓的环路断开诊断。
环路断开诊断表明光纤总线中的哪个控制单元(信息娱乐数据总线)不良。
在此,还要区分电气故障是出现在控制单元中还是在光纤电缆中。
匹配:
在网关中不进行任何匹配。
变量:
共有两种不同的硬件变量。
网关带有或不带J428-自适应巡航控制单元的连接
杂项:
网关受部件保护功能保护。
这意味着在更换网关时必须启用部件保护功能。
自学教程326(Audi A6,电气部件)中提供关于网关的更多信息。
车载网络CAN/LIN网关的应用开发发布时间:2022-08-21T07:40:39.140Z 来源:《科技新时代》2022年1月第1期作者:黄家刚[导读] 随着电子技术的发展黄家刚柳州市续赢科技服务有限责任公司柳州市摘要:随着电子技术的发展,车载电子控制装置ECU的应用越来越多。
为了实现ECU之间的通信和数据共享,根据每个电子控制系统的复杂性以及信息量和响应速度的要求,有各种车载远程网络。
其中,德国Robert Bosch公司开发的控制器局域网CAN以其优越的性能在车载高速网络中得到了广泛的应用。
LIN网络作为一种有望成为车载低速网络标准的网络协议,不需要CAN总线的带宽和多功能,例如智能传感器与制动装置之间的通信,具有很大的应用空间。
其功能是将开关执行器和传感器从子总线连接到主总线,如CAN总线。
因此,为了实现各种车载网络之间的信息通信,有必要研究不同网络之间的互联技术。
关键词:总线协议;CAN/LIN网关;接口电路前言随着汽车工业的发展,消费者和政府有关部门对安全、舒适、节能、环保的需求推动了电子控制单元和系统在汽车上的广泛应用,汽车正日益向电子化、智能化方向发展。
然而,越来越多的电子系统也带来了新的问题。
越来越多的电子控制单元和传感器不可避免地需要越来越多的连接。
除了增加成本和重量,更重要的是给布线带来很大困难。
同时也增加了安全隐患,降低了整车的可靠性。
因此,提高电子控制单元之间的通信性能,降低布线成本已成为亟待解决的问题。
目前,车载电子控制系统主要由CAN/LIN网络组成。
不断发展的汽车网络技术还包括高速容错网络FlexRay,大多数用于多媒体和导航、蓝牙、WLAN和其他无线网络技术。
LIN是一个辅助总线网络。
在不需要CAN总线的情况下使用LIN总线可以大大降低系统成本。
大量的汽车电子技术被用来提高汽车的性能水平,这是不争的事实。
CAN总线的应用也得到了人们的认可,CAN和LIN混合网络的应用将极大地提高汽车网络的可靠性和经济性。
图1 第二代网关示意图
这5个子网分别为启动网、舒适网、动力网、ECM网和ESC 网,启动网主要包含ECL、BCM和I-KEY网络节点,实现启动加密认证功能。
舒适网包含多功能显示屏、夜视系统、抬头显示、SRS、PM2.5检测、空调控制器、PTC、多功能显示屏、TPMS、组合开关、转向盒开关和全景ECU等,实现与舒适性相关的功能。
动力网包含组合仪表、BMS、车载充电器、电池加热器、模式开关、漏电传感器和电池管理器等,实现电池动力调节与输出,ECM网包含后驱动电机控制器、挡位控制器、前驱动电机控制器及DC-DC等,实现电机动力加速、减速、换挡等功能。
ESC网包含SAS、EPB、R-EPS、AFS和诊断口等,实现电子驻车、自动随车转向和安全气囊功能[1]。
随着智能驾驶技术兴起,许多与辅助驾驶相关的配置应运而生,例如360环视系统、车道偏离预警系统、HUD和ACC自适应巡
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图2 利用以太网进行系统信息传输
图3 车载以太网测试表
相比第二代网关,车载以太网测试项目与难度陡增,传统手工测试已经不满足需要,所以基于车载以太网自动化测试设备就成为必备的工具。
测试主要分为单体测试和系统集成测试,测试所包含具体内容如下(图3)。
Special Technology专题技术DCW49数字通信世界2020.050 引言如今,汽车网络主要由几种不同网络组成,主要有如下几种:一是CAN 总线,目前车载网络骨干网;二是LIN 总线,主要应用于对时间不敏感的功能(如车窗控制、脚踢感应等);三是MOST 总线,针对信息娱乐系统开发的面向媒体的系统传输;四是FlexRay 总线,用于防抱死制动ABS ,电子助力转向EPS 等系统。
由于采用了不同的网络协议,故需要使用网关,以实现在不同网络设备中进行通信数据的传输交互。
随着汽车电子的发展,汽车电子控制单元(ECU )的数量不断增加。
同时,为支持无人驾驶系统(ADAS )的实施,越来越多的传感器、摄像头、激光雷达等新技术被集成进汽车,车辆每时每刻都在产生着大量的数据,因此,数据通信速率急需大幅提高。
从整体技术上来讲,目前车载网络的改进需要根本性的改变。
首先是它所使用的拓扑结构,其次是它所依赖的底层技术。
以太网作为一种历史悠久且广为人知的技术,已在数据通信和工业领域得到广泛应用,而今顺势被引入到汽车中来。
展望未来,以太网技术将成为汽车数据传输的基础,通过提供一个共同的协议栈,减少不同协议之间的转换需求。
1 以太网互联设备介绍以太网互联设备主要有中继器(Repeater )、集线器(Hub )、网桥(Bridge )、交换机(Switch )、路由器(Router )。
中继器是一个有两个端口的设备,在OSI 模型的物理层运行。
中继器是最简单的互连设备,当某端口检测到输入信号,则将该信号转发到另一个端口上。
它的作用是放大信号,补偿信号衰减,加大线缆的传输距离。
集线器是一种具有多个端口的设备,在OSI 模型的物理层运行。
集线器其实是一种有两个以上端口的中继器。
网桥是一个有两个端口的设备,在OSI 模型的数据链路层运行。
因此,网桥并非盲目地将一个端口的信号复制到另一个端口,实际上它检查了第二层的以太网数据,根据其目的MAC 地址,决定往哪个端口进行转发。