一种车载IO网关控制器及通讯方法技术

本发明专利技术提供的一种车载IO网关控制器及通讯方法，控制器包括电源模块、CAN收发器模块、以太网收发器模块、控制器模块和串行总线模块，电源模块与CAN收发器模块、以太网收发器模块、控制器模块和串行总线模块电连接，CAN收发器模块、以太网收发器模块和串行总线模块均与控制器模块电连接；控制器模块为MPC5748G微控制器。本发明专利技术采用车规级芯片MPC5748G，通过多个车载IO网关控制器的配合使用，可实现车辆分区域、多ECU单元的控制；车载IO网关控制器采用车载以太网技术，满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求；同时实现以太网技术与CAN技术地融合。技术地融合。技术地融合。

【技术实现步骤摘要】
一种车载IO网关控制器及通讯方法


[0001]本专利技术涉及汽车通信
，具体是涉及一种车载IO网关控制器及通讯方法。

技术介绍

[0002]汽车电子电气架构距今最近的一次真正变革出现在1983年，博世(Bosch)集团推出了CAN(控制器局域网)协议，首款采用CAN总线的车型为1986款BMW860轿跑，自此CAN总线一直在汽车的电子电气架构中发挥重要作用。当前汽车的电子电气架构基本沿用分布式控制的架构，车辆的各个关键部件或区域都是由大量专用控制器进行控制，如发动机控制器(ECU)、电机控制器(MCU)、车身控制器(BCM)等，这些专用控制器之间通过若干条总线进行通讯，总线间由整车控制器进行信号或通讯报文的协调与控制。
[0003]但随着自动驾驶、新能源和智能网联技术在汽车领域的应用发展，大容量数据交互的频繁且交互的实时性与安全性要求更高、更严格，而传统基于CAN/LIN总线的低带宽分布式电子电气架构已难满足这些实际需求，随着芯片处理能力的提升和以太网技术在汽车上的快速发展，传统的分布式电子电气架构已经逐步向新一代汽车电子电气架构发展。
[0004]现有技术的新一代电子电气架构一般是基于功能域来划分的，按整车的功能特性划分为几个功能域，如动力控制域、车身控制域、底盘控制域、影音娱乐域和辅助驾驶域(ADAS域控)等，每个功能域的执行器和传感器通过CAN总线连接到该域对应的车载IO网关控制器中，在多域控制器单元中引入一款“可承担重负荷的”中央网关控制器，负责各个子系统间的协调与决策任务，其结构图如图1所示。
[0005]随着自动驾驶、新能源和智能网联技术在汽车领域的高速发展，车载智能传感器和处理器的数量成倍数地增长，如引入影音娱乐系统和基于视频、雷达的高级驾驶辅助系统(ADAS)等，带来的大数据容量、数据可靠性和安全性问题日益突显，传统基于CAN/LIN总线的低带宽分布式电子电气架构难以满足未来汽车的实际需求。
[0006]未来完全实现以太网技术作为车辆数据通信网络，以取代传统CAN/LIN总线，仍有较长的路要走。一是以太网技术应用到车辆上尚不完全成熟，如面对车内复杂环境带来的电磁兼容问题、以太网传输实践延迟问题、网络的开放性带来的信息安全问题等；二是汽车零部件的更新换代问题，以传统汽车电子电气架构为基础的汽车产业链已发展成熟，产品设计、开发、诊断标准与生产制造流程已形成规制，整车电子电气架构的完全革新与汽车产业链的发展矛盾使得太网技术完全应用于汽车需要分时间分阶段进行；三是开发成本问题，车载以太网技术应用于汽车并作为车辆主干网络，较传统CAN/LIN总线会带来开发制造成本的大幅提高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
随着自动驾驶、新能源和智能网联技术在汽车领域的高速发展，车载智能传感器和处理器的数量成倍数地增长,传统基于CAN/LIN总线的低带宽分布式电子电气架构难以满足未来汽车的实际需求的不足，提供一种车载IO网
关控制器及通讯方法。
[0008]本专利技术提供了一种车载IO网关控制器，包括电源模块、CAN收发器模块、以太网收发器模块、控制器模块和串行总线模块，所述电源模块与CAN收发器模块、以太网收发器模块、控制器模块和串行总线模块电连接，所述CAN收发器模块、所述以太网收发器模块和所述串行总线模块均与控制器模块电连接。
[0009]根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述控制器模块为MPC5748G微控制器。
[0010]根据第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述CAN收发器模块数量为8个，8个所述CAN收发器模块的引脚分别为(PB0\PB1)、(PC10\PC11)、(PF8\PF9)、(PE8\PE9)、(PC2\PC3)、(PE1\PE0)、(PC10\PC11)、(PF0\PB10)、(PG2\PG3)。
[0011]根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述以太网收发器模块采用TJA1100芯片。
[0012]根据第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述以太网收发器模块内设有PHY芯片。
[0013]根据第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述串行总线模块采用MAX3232芯片。
[0014]第二方面，本专利技术提供一种应用于如上所述的车载IO网关控制器中的通讯方法，包括以下步骤：
[0015]建立车载IO网关控制器的网络通信配置；
[0016]建立中央网关和域控制器单元间的数据通信。
[0017]根据第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，
[0018]所述“建立车载IO网关控制器的网络通信配置”步骤，包括以下步骤：
[0019]建立车载IO网关控制器的IP源地址配置、IP目标地址配置、MAC源地址配置、MAC目标地址配置和网络端口号配置。
[0020]根据第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述“建立中央网关和域控制器单元间的数据通信”步骤，具体包括以下步骤：
[0021]建立车载IO网关控制器和中央网关控制器之间的车载以太网通信方式，车载IO网关控制器用于接收中央网关控制器的UDP数据包并转换成CAN格式报文进行数据存储，由核间通信技术发送至指定域控制器单元的CAN所在运行内核；
[0022]车载IO网关控制器还用于通过CAN接收指定域控制器单元的CAN报文进行数据存储，并数据汇总到以太网所在运行内核，依据应用层协议将存储的数据打包成UDP数据包，由定时器进行UDP数据包发送至中央网关控制器。
[0023]根据第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述UDP数据包的通信协议由包头、CAN报文数据、CAN报文以及校验位组成，所述CAN报文由CAN端口号、发送周期、CAN ID号、数据长度和CAN数据组成。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的优点如下：
[0025]本专利技术提供的车载IO网关控制器，采用车规级芯片MPC5748G，拥有3个内核、两路以太网与8路CAN总线，通过多个车载IO网关控制器的配合使用，可实现车辆分区域、多ECU单元的控制；
[0026]车载IO网关控制器采用车载以太网技术，与传统以太网使用4对非屏蔽双绞线电缆不同，车载以太网在单对非屏蔽双绞线上可实现100Mbit/s，甚至1Gbit/s的传输速率，同时还满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求；
[0027]同时实现以太网技术与CAN技术的融合。
附图说明
[0028]图1为现有技术中中央网关控制器的结构示意图；
[0029]图2是本专利技术实施例提供的车载IO网关控制器的结构示意图；
[0030]图3是本专利技术实施例提供的车载IO网关控制器中的高速CAN收发器模块的电路原理图；
[0031]图4是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载IO网关控制器，其特征在于，应用于汽车电子电气架构中，包括：电源模块、CAN收发器模块、以太网收发器模块、控制器模块和串行总线模块，所述电源模块与CAN收发器模块、以太网收发器模块、控制器模块和串行总线模块电连接，所述CAN收发器模块、所述以太网收发器模块和所述串行总线模块均与控制器模块电连接；其中，所述控制器模块为MPC5748G微控制器，所述CAN收发器模块用于与车辆内的各ECU连接，所述以太网收发器模块用于与车辆内的中央网关控制器连接。2.如权利要求1所述的车载IO网关控制器，其特征在于，所述CAN收发器模块数量为8个，8个所述CAN收发器模块的引脚分别为(PB0\PB1)、(PC10\PC11)、(PF8\PF9)、(PE8\PE9)、(PC2\PC3)、(PE1\PE0)、(PC10\PC11)、(PF0\PB10)、(PG2\PG3)。3.如权利要求1所述的车载IO网关控制器，其特征在于，所述以太网收发器模块采用TJA1100芯片。4.如权利要求3所述的车载IO网关控制器，其特征在于，所述以太网收发器模块内设有PHY芯片。5.如权利要求1所述的车载IO网关控制器，其特征在于，所述串行总线模块采用MAX3232芯片。6.一种应用如权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：周鹏，周健，毕栋，周海鹰，兰建平，李峰，夏洋，
申请(专利权)人：智新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：