传统汽车企业在Domain架构下,把CAN网络替换成以太网骨干网,是围绕远程信息系统和自动辅助驾驶系统两大块内容,并且在整车不断增加的软件数量,这些按照原有的设计,对主干网络的通信带宽的需求不断增长。

 

借助汽车以太网,面向服务的通信概念正在进入车辆网络(SOME/IP、C/S 通信),这是汽车软件往功能扩展和灵活性增加的必要的路径。

 

▲图 1. 奔驰STAR 3 上的车载以太网网络拓扑

 

Part 1 STAR 3的里面的汽车以太网

 

面向信号的通信方式(Signal-Oriented Communication) 正在达到其极限(将信号进行传输)。比如节点B需要节点A的某一个信息,节点A就直接把这个信号同其他信号一起,打包成报文发送到总线上,节点B收到之后就能够获得该信号了,如下图左半部分所示。

 

▲图2. 面向信号和面向服务的通信机制对比

 

借助汽车以太网,面向服务的通信在进入车辆网络 (SOME/IP、C/S 通信),主要目的是灵活地处理越来越多的需求,从而降低复杂性和动态性。

 

C/S创建明确定义的接口为表征的服务环境,软件组件通过称为“服务总线”的中间件连接。中间件承担服务提供者和服务使用者之间进行调解,因此可实现系统中服务角色之间的松散耦合。比原有的软件架构更灵活,具有更高的可重用性和对新服务组件更好的集成性。中间件调节了服务提供者和服务使用者之间的通信,当然也包括对该通信的建立,通常还定义了以太网报文中数据的序列,序列器决定了在发送端如何将数据序列化为串行比特流,然后在接收端如何反序列化。

 

▲图3. ECU的PDU

 

SOME/IP服务发现协议是 SOME/IP 的核心功能,有以下几个主要任务:

 

(1)SD 协议管理提供动态查找功能实体并能配置其访问权限的功能

(2)SD 协议管理向网络发送事件消息的需求,向需要它们的接收者发送事件消息

(3)检测服务实例是否正在运行

 

为了让客户端知道哪些服务当前可用,SOME/IP-SD 提供了两种机制,Offer Service提供服务允许服务器向所在的网络提供其所能够提供的服务。Find Service发现服务允许客户端请求可用的服务。

 

▲图5. Gateway的工作机制

 

Part 2 信息安全机制

 

我后来仔细思考一下,在集成度的考虑,欧洲普遍还是围绕传统的信息安全的模式来走,由于整个开发周期的原因,一方面要平衡整个软件开发周期,一方面要考虑信息安全的管理复杂度所以这个分层还挺有必要的。

 

▲图6. 奔驰的以太网的使用

 

▲图7. 主机和T-box的联网和分层机制

 

目前从12V电源来看,车企倾向于围绕双12V电池的模式,分为不同的电源备份机制,通过一个平衡单元形成在电源之间的调度,也就是说不管是两个电池还是充电单元,3个里面挂掉1个,整体性能影响有限。

 

▲图8. 奔驰的12V系统

 

小结:

 

偏软件和通信本身的部分,我也是看个大概,供大家参考。