近年來，隨著汽車電子設備的不斷向前發(fā)展，以智能化、網(wǎng)聯(lián)化為重要特征的汽車科技創(chuàng)新為汽車產(chǎn)業(yè)帶來重大變革。人們對智能汽車提出不同的功能需求，如：ADAS輔助駕駛、自動駕駛、車載娛樂、車身監(jiān)控，促使汽車制造商需要在車內(nèi)部署眾多數(shù)量的ECU實現(xiàn)復雜的功能以滿足用戶需求，而大量ECU的使用需要高速、高帶寬、低延遲的車載網(wǎng)絡通信，但傳統(tǒng)CAN總線難以滿足高速、高帶寬以及低延遲的需求。因此，為了滿足智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，在傳統(tǒng)以太網(wǎng)的基礎上，IEEE提出具有高速、高帶寬、低延時的傳輸特性的車載以太網(wǎng)，促使未來汽車網(wǎng)絡從現(xiàn)有CAN為通信基礎的網(wǎng)絡逐步過渡到以車載以太網(wǎng)為骨干網(wǎng)絡的通信網(wǎng)絡。因此，國內(nèi)外大量優(yōu)秀的企業(yè)在從事車載以太網(wǎng)技術的研發(fā)，如在國內(nèi)，以赫千科技為代表企業(yè)正在聚焦車載以太網(wǎng)技術研發(fā)工作，加速以車載以太網(wǎng)總線為通信基礎的產(chǎn)品的量產(chǎn)進程。

CAN總線會被車載以太網(wǎng)總線完全取代嗎？

CAN是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議，它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網(wǎng)絡。相比于其它通信總線，CAN的技術特性使其在車載環(huán)境中特別有效，參見表1，例如：首先是其對噪聲的高容忍度，并得到 CAN 的物理層和協(xié)議的支持，CAN 支持原生多播和廣播，提供內(nèi)置幀優(yōu)先級， 100% 分布式運行，輕松支持數(shù)十英尺的長單總線等優(yōu)點。

相比于CAN，車載以太網(wǎng)具備高速傳輸，通過光纖傳輸可支持10 G/s的傳輸速率，支持QoS和TSN，允許實時確定性的通信，支持多種不同的協(xié)議，支持面向服務SOA的通信并且可擴展。顯然，車載以太網(wǎng)與CAN在不同的應用場景有著不同的優(yōu)勢。在目前階段，為了適配汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的功能需求，汽車的E/E架構從傳統(tǒng)的分布式過渡為以區(qū)域為導向的E /E 架構，如區(qū)域包括：智能駕駛域、座艙域、車身域等。基于區(qū)域的E/E架構，在骨干網(wǎng)絡，采用高帶寬的車載以太網(wǎng)進行通信連接相應域控制器或區(qū)域網(wǎng)關，在區(qū)域網(wǎng)關或域控制器下，可通過多種不同總線CAN、LIN、分支車載以太網(wǎng)連接相應的傳感器和執(zhí)行器。因此，E/E架構的實現(xiàn)需要將 CAN 和車載以太網(wǎng)結合起來一起使用，此外，對于許多傳統(tǒng)的汽車網(wǎng)絡用例，CAN 仍然更具成本效益。綜上所述，未來較長一段時間內(nèi)，車載以太網(wǎng)與CAN并非是取代關系，而是相互共存。 CAN與車載以太網(wǎng)共存的車載網(wǎng)絡中，必然存在CAN ECU與車載以太網(wǎng)ECU的相互通信的需求，但是目前標準中尚未有CAN ECU與車載以太網(wǎng)ECU的數(shù)據(jù)包進行相互轉化的方案。

如何實現(xiàn)車載以太網(wǎng)的SOME/IP數(shù)據(jù)與CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)相互轉化？

由于CAN總線與車載以太網(wǎng)總線在較長一段時間內(nèi)將共存于車載網(wǎng)絡，因此需要構建CAN ECU與車載以太網(wǎng)ECU的通信橋梁，確保車載網(wǎng)絡的正常通信。為了尋求解決方案，我們通過在權威的專利數(shù)據(jù)庫進行查詢，發(fā)現(xiàn)上海赫千電子科技有限公司（HingeTech）較早提出一種CAN數(shù)據(jù)包與車載以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包的轉化方案（授權公告號為：CN111130676 B），其轉化方法如下：

圖1 CAN數(shù)據(jù)與車載以太網(wǎng)的SOME/IP數(shù)據(jù)轉換示意

參見圖1以及表2，通過設置微處理控制器（MCU）,在微處理控制器的兩端設置CAN接口和車載以太網(wǎng)接口，微處理控制器負責對CAN數(shù)據(jù)包、車載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的解析，并根據(jù)需求封裝成對應CAN數(shù)據(jù)包或車載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包；微處理控制器包括SOME/IP傳輸模塊、CAN傳輸模塊、映射表處理模塊，映射表處理模塊連接SOME/IP傳輸模塊和CAN傳輸模塊，用于對SOME/IP協(xié)議的信號與CAN協(xié)議的信號之間的相互轉化進行解碼；映射表處理模塊包括CAN地址識別碼(CAN ID)與SOME/IP的Message地址識別碼(Message ID)對應映射表；映射表還包括SOME/IP的信息地址識別碼與傳輸終端的地址、服務端口號等信息。

車載以太網(wǎng)的SOME/IP數(shù)據(jù)包轉化CAN數(shù)據(jù)包的核心方法包括：SOME/IP傳輸模塊按照SOME/IP協(xié)議進行解包，解包過程包括對接收到的SOME/IP協(xié)議的信號進行解析并分離出信息地址識別碼(Message ID)和載荷信號；然后調用映射表處理模塊，解析出與Message ID對應的CAN ID；CAN傳輸模塊將CAN ID和載荷信號按照CAN標準協(xié)議進行封裝后通過CAN接口傳輸至CAN總線上。

CAN格式的數(shù)據(jù)包轉化車載以太網(wǎng)的SOME/IP數(shù)據(jù)包的核心步驟包括：CAN傳輸模塊按照CAN協(xié)議進行解包，解包過程包括對接收到的按照CAN協(xié)議進行傳輸?shù)男盘栠M行解析并分離出CAN地址識別碼(CAN ID)和載荷信號，然后調用映射表處理模塊，解析出與CAN ID對用的Message ID，通過Message ID，SOME/IP傳輸模塊捕獲Message ID以及對應的協(xié)議類型、端口和IP地址和載荷信號，按照SOME/IP協(xié)議的格式進行封裝后通過車載以太網(wǎng)接口發(fā)送至車載以太網(wǎng)總線上。通過內(nèi)置的查找映射表，來實現(xiàn)載荷信號的轉發(fā)，從而連接了車載以太網(wǎng)網(wǎng)絡和CAN網(wǎng)絡，同時將車載以太網(wǎng)網(wǎng)絡節(jié)點和CAN網(wǎng)絡節(jié)點通過該裝置互聯(lián)。

由此可見，赫千科技通過提供車載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)與CAN數(shù)據(jù)進行相互轉化的技術，使得以區(qū)域為導向的E /E 架構中CAN ECU與車載以太網(wǎng)ECU能夠正常通信。另外，車載以太網(wǎng)的SOME/IP的通信與CAN通信最大的區(qū)別在于SOME/IP通信時面向服務，CAN的通信是面向信號的。面向服務的通信能夠大大減少網(wǎng)絡負載,提高通信效率，因此汽車的Adaptive AUTOSAR采用SOME/IP作為通信中間件的SOA的軟件架構。赫千科技在車載以太網(wǎng)研究工作中，針對域控制器、智能座艙、儀表、ADAS輔助駕駛、自動駕駛等應用的SOME/IP通信成功量產(chǎn)了SOME/IP協(xié)議棧和自動化的Hinge-Matrix SOA Tool。如圖2所示。赫千科技提供的SOME/IP協(xié)議棧具備多種功能的支持,例如:支持SOME/IP-SD,SOME/IP,序列化與反序列化,Event, Field；具備高性能：CPU載荷<2%，請求&響應小于1ms；具備高穩(wěn)定性。

圖2 赫千科技SOME/IP協(xié)議棧和自動化SOA工具

鑒于當前面向SOA的服務API開發(fā)較為繁瑣，赫千科技提出Hinge-Matrix SOA Tool，可根據(jù)場景快速的定制化生成基于服務API。 Hinge-Matrix SOA Tool，基于多種不同格式的配置文件，如Excel格式文件，通過將Excel格式的配置文件導入Hinge-Matrix SOA Tool，自動產(chǎn)生服務代碼，將產(chǎn)生的服務代碼導入SOME/IP協(xié)議棧，快速完成Autosar API/Service API的開發(fā)，大大的縮短軟件的開發(fā)周期。

綜上所述，未來較長一段時間內(nèi)，車載以太網(wǎng)與CAN網(wǎng)絡因各具不同優(yōu)勢，將共存于車載網(wǎng)絡中，赫千科技提供的車載以太網(wǎng)的SOME/IP數(shù)據(jù)與CAN數(shù)據(jù)的相互轉化方法解決了車載網(wǎng)絡中車載以太網(wǎng)接口的ECU與CAN接口的ECU的相互通信，為區(qū)域為導向的E /E 架構運用奠定堅實的基礎，同時也提供相應的SOME/IP協(xié)議棧以及SOA快速代碼生成工具，從多個方面加快汽車的智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展進程。

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