1、第五章 车载以太网车载通信技术的发展是从串行通信，到工业总线，再到总线网络。随着车载电子控制和信息装置的增加以及信息服务需求的不断增加，更高级的计算机网络的应用是必然的。多媒体、电子地图、INTERNET网络信息等在车上的应用在车上使用以太网，并对其适当修改，既要保持以太网的优势特点，又要满足车辆环境的要求，这就是所谓车载以太网2建立车载以太网规范总体上可归纳为两种基本做法一种做法是保持以太网协议不变，只根据汽车环境的要求提出特定的物理层规范，这种网络规范一般只用于传输非实时性数据；一种做法是根据汽车上网络通信对实时性和不同数据类型传输的需求，保持基本特征不变，调整以太网协议以更好满足车载系统
2、通信功能的需求；这种车载以太网能支持车上各种类型的数据传输。3车载以太网由于车载以太网的特点，在车辆上主要作为信息主干网络和车载信息系统的通信网络，图5-1是一个以车载以太网为骨干网的车上通信网络示例。其中，车辆电子控制系统、动力传动系统以及车身控制等这些要求实时性可靠性高、传输的数据短、数据量少的系统会仍继续使用CAN、FlexRay等网络4表5-1：车载网络性能对比5表5-2：车载以太网络使用情况6图5-1：以车载以太网为骨干网的车上通信网络架构7第一节 以太网简介一、定义符合IEEE802.3规范的计算机网络就称为以太网。以太网最早由Xerox（施乐）公司推出，于1980年DEC、Int
3、el和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网（10Mbit/s)、快速以太网（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网。它们都符合IEEE802.3。8第一节 以太网简介IEEE802.3规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容，只定义了OSI网络模型的第一层和第二层。常见的IEEE802.3应用模式有：1）10M:10base-T（铜线UTP模式）；2）100M:100base-TX（铜线UTP模式）；3）100base-FX（光纤线）；4）1000M:1000base-T（铜线UTP模式）。9第一节 以太网简介以太网
4、基本特性：1）适用IEEE802.3 规范；2）数据以包的形式发送；3）主要是基带信号传输（数字）；4）每个端口4对的结构化布线（5类，5E）5）电缆类型为同轴电缆、双绞线以及光纤等6）网络拓扑结构比较成熟，并且相对更加多 样；10第一节 以太网简介7）媒介访问方式为CSMA/CD（载波侦听多路访问冲突检测），原理简单，技术易实现，网络中各工作站地位平等，不需集中或优先级控制；8）传输速度为10 Mbps，100 Mbps或以上，目前千兆以太网和万兆以太网已经投入使用；9）EMC性能可以根据不同的实际应用情况进行设计，以满足OEM的EMC要求。11第一节 以太网简介二、以太网的分类与发展1.标
5、准以太网早期以太网只有10Mbps的吞吐量，使用的是带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的访问控制方法。这种早期的10Mbps以太网称之为标准以太网，以太网可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等多种传输介质进行连接。12第一节 以太网简介u2.快速以太网00Mbps快速以太网标准分为：100BASETX、100BASEFX、100BASET4三个子类。u3.千兆以太网千兆以太网作为最新的高速以太网技术，采用了与10M以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/
6、半双工工作方式、数据流模式以及网络布线系统。13表5-3 千兆以太网支持的网络类型14第一节 以太网简介千兆以太网技术有两个标准：IEEE802.3z和IEEE802.3ab。IEEE802.3z制定了使用光纤和短程铜线为介质的标准。IEEE802.3ab制定了使用五类双绞线介质长距离连接的标准。三 以太网的拓扑结构计算机网络的拓扑结构指网络中各个节点相互连接的结构形式。以太网的拓扑结构有：总线型拓扑、环型拓扑、树型拓扑、星型拓扑、网型拓扑、混合型拓扑，如图5-2。15图5-2 以太网的拓扑结构16（a）总线型拓扑（b）环型拓扑（c）树型拓扑（d）星型拓扑 图5-2 以太网的拓扑结构17（e）
7、网型拓扑第一节 以太网简介1.总线型拓扑 总线拓扑结构将网络中的所有的节点通过接口直接连接到共同的传输介质上，如图5-2（a）。一个节点发出的信息，沿着总线传播，总线上的所有其它节点都可接收到，即所谓广播式通信网络。由于总线上信息的传播延时以及负载能力的限制，总线长度和总线上链接的节点数有一定限制。总线结构的特点是：结构简单灵活、便于扩充、可靠性高、网络响应速度快、设备量少、价格低、安装使用方便、共享资源能力强。总线形网络结构是目前使用最广泛的结构，也是最传统的一种主流网络结构。汽车上广泛使用的CAN总线就是一种典型的总线结构网络。18第一节 以太网简介2.环型拓扑 环形拓扑网中各节点通过接口
8、连在一条首尾相接的闭合通信线路上，如图5-2（b）。环路上任何一个节点均可以请求发送信息，一旦获得网络使用权，就可以向网络上发送信息。环形网络中传输的信息可以是单向传输，也可是双向传输。信息在每个节点上的延时时间是固定的。信息传输时，一个节点发出的信息依次穿越环路中所有的节点接口，当一个节点获得的信息中的目的地址与本节点地址相符时，表示信息是传给本节点的，信息就被该节点接收；并且信息会继续流向下一环路上的节点接口，一直流回到发送该信息的节点为止。19第一节 以太网简介 环形结构网络信息传输时间确定，适合于面向实时控制的局域网系统。在车载网络中，FlexRay是典型的环形网络。3.树型拓扑结构
9、树形拓扑网络形状像一棵倒置的树，如图5-2（c）。最顶端只有一个节点树根，树根以下带分支，每个分支还可再带分支。可以认为它是总线结构的扩展，是在总线网上加上分支形成的。树形结构网是一种分层网，信息交换主要在上下层节点之间进行，相邻节点或 同层节点之间一般不进行数据交换。树形结构网具有一定容错能力，一般一个分支或节点20第一节 以太网简介的故障不影响另一分支及节点的工作，任何一个节点送出的信息都可以传遍整个传输介质，也是广播式网络。一般树形结构网上的一个链路具有一定的专用性，无须对网络其他部分做任何改动就可以扩充节点或分支。4.星型拓扑结构 星型拓扑网络中由一个中心节点，如图5-2（d），以此为
10、中心，把其他节点都连接到这个节点上。各节点与中心节点通过点与点方式连接，中心节点执行集中式通信控制。在星型拓扑结构网络中，任何两个节点进行通信都要经过中心节点控制。中心节点主要功能有：21第一节 以太网简介1）接受节点的通信申请，并为通信的节点建立连接；2）在通信过程中，维持通信节点的信息通路；3）通信完成后解除信息通路。一些车载以太网络使用星型结构组网。5.网状拓扑网状拓扑结构，任意节点之间都可以连接，如图5-2（e）。一般只有将多个子网或多个局域网互联时才会使用这种拓扑结构。在一个子网中，集线器、中继器连接各个节点，再通过网桥、路由器及网关将子网连接起来构成互联网。22第一节 以太网简介
11、在实际构建一个系统的网络时，根据实际要求，可以灵活运用各种网络拓扑结构，甚至几种结构混用，构成所谓混合型拓扑结构网络。四、以太网媒体访问基本过程以太网网络没有主从节点的区别，为了协调各节点通过网络线路传输信息，采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）机制获得总线使用权。其基本工作过程：一个节点要通过网络发送数据，首先查看网络是否“空闲”（网络中没有数据在传送的状态）；如果23第一节 以太网简介网络“忙”（网络中有数据在传送的状态），则继续查询等待。到网络空闲时，该节点开始发送数据。这时，可能有多个节点在等
12、待这个“空闲”时刻，并且一旦“空闲”都开始发送各自的数据，即出现“冲突”。以太网通讯可以检测出这种冲突。如果发送节点判断有“冲突”，数据的发送将被中断，已发数据也会被删除。经过一个随机等待时间后，网络重新进行新一轮的数据发送。24图5-3 以太网络访问总线过程25第一节 以太网简介五、数据包格式以太网的信息按照一定的格式以数据包的形式在网络中传输，一个数据包一般包括发送数据节点地址、目标节点地址、数据、以及校验码等参数。1MAC地址一个节点把信息发送给另一个网络上的节点时，通过网络间的路由器通过查询路由表，找到目的节点的下一跳的IP地址，而找到一个路由器须知道它的物理地址，MAC地址就是一个找
13、寻路由器的标识。26图5-4 MAC地址构成27第一节 以太网简介2数据包格式28图5-5 以太网数据包格式表5-4 以太网数据包参数29第一节 以太网简介六、网络的物理构成从物理结构上，以太网由最基本的网络连接介质、节点以及用于网络扩展的设备构成，包括中继器、集线器、网桥、交换机、网关、路由器等。1.以太网传输介质30第一节 以太网简介2中继器与集线器3交换机与网桥31第一节 以太网简介4.路由器与网关32第一节 以太网简介七、以太网协议以太网是基于IEEE802委员会制定的规范实现的局域网络，包含一系列协议标准：IEEE802.1 包括概述、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测量。IE
14、EE802.2 连接链路控制LLC，提供OSI数据链路层的高子层功能，提供LAN、MAC子层与高层协议间的一致接口。IEEE802.3 定义了以太网基本规范。IEEE802.4 令牌总线网。33第一节 以太网简介IEEE802.5 令牌环形网。IEEE802.6 城域网介质访问控制协议DQDB（Distributed Queue Dual Bus 分布式队列双总线）及物理层技术规范。IEEE802.7 宽带技术咨询组，提供有关宽带联网的技术咨询。IEEE802.8 光纤技术咨询组，提供有关光纤联网的技术咨询。IEEE802.9 综合声音数据的局域网（IVD LAN）介质访问控制协议及物理层技术
15、规范。34第一节 以太网简介IEEE802.10定义了网络互操作的认证和加密方法。IEEE802.11 无线局域网（WLAN）的介质访问控制协议及物理层技术规范。IEEE802.12 优先高速局域网(100Mb/s)。需求优先的介质访问控制协议（100VG AnyLAN）。35第二节 车载以太网需求一一 车载系统传输的信息车载系统传输的信息车上传输的数据信息类型，以及对这些数据的使用要求，决定了传输网络的特性要求，也是车载网络标准的选择或设计的依据。汽车上控制系统以及信息系统使用和传输的数据可以分为：控制命令及控制用参数；安全辅助驾驶及信息数据；娱乐信息（多媒体）数据；信息服务系统数据。36第
16、二节 车载以太网需求二二 车载以太网的性能需求车载以太网的性能需求与传统以太网应用环境相比，车载系统有以下特点：分布范围小，密度高；节点差异性大，数据类型多，对数据传输带宽、实时性、可靠性等需求复杂，变化范围宽；要求行业技术以及设备标准化，体系结构开放，可灵活扩展；对硬件技术指标有更高的要求，而成本更敏感，要考虑汽车生产的工艺性以及生产和维护过程的布线可操作性和效率要求；37第二节 车载以太网需求必须满足汽车行业标准要求，必须严格符合汽车行业对可靠性、使用环境参数、电磁兼容、环保以及功耗等的要求。三三 使用以太网的优势使用以太网的优势虽然以太网设计的初衷不是在车辆环境应用的网络，但由于其在计算
17、机网络领域的技术以及应用基础，以及车辆上的信息技术发展和应用需求，使得在车上使用以太网具有一些其他标准不能比拟的优势。主要体现在以下几个方面：1)技术成熟，软硬件开发生产基础好，缩短研发生产周期，提高效率，降低成本；38第二节 车载以太网需求2)应用功能易于与其他系统对接，以及各种基于网络的信息应用技术和产品移植到车载系统；3)适合车载信息技术和系统开放性发展的趋势，易于与车联网以及各类物联网络的互连；4)有利于成熟的IT企业和技术进入汽车行业，有利于促进车载信息技术、车辆信息化和智能化的发展；已经熟悉基于以太网的用户更易于接受基于车载以太网的信息服务功能和系统；6)有利于车辆智能化和各种基于
18、信息技术的车辆安全技术的推广；39第二节 车载以太网需求7)支持车载以太网的物理层需求的硬件技术以及成本等已经得到了验证，一些车载以太网系统的应用验证了在车辆上使用以太网构建车载网络的可行性和对性能的需求。四、车载以太网标准1、IEEE 802.1Q IEEE 802.1Q协议也称为虚拟桥接局域网（Virtual Bridged Local Area Networks），简称“虚拟局域网”协议，IEEE 802.1Q是一个用于以太网上数据包优先级标记的技术，用来在虚拟局域网上标记数据包，该技术在一些汽车系统上得到了应用。40第二节 车载以太网需求2、AVBAVB全称是以太网音视频桥接技术（Et
19、hernet Audio/Video Bridging），又称“Ethernet AVB”，是一项基于IEEE 802标准的技术。其在传统以太网络的基础上，通过保障带宽（Bandwidth），限制延迟（Latency）和精确时钟同步（Time synchronization）技术，支持各种面向音频、视频的网络多媒体应用。3、TTEthernet时间触发以太网TTEthernet是由TTTech提出的一项技术规范，已经成为汽车工程师协会标准（SAE AS6802）。41第三节 IEEE802.1Q一.虚拟局域网VLAN简介1.VLAN概念虚拟局域网(VLAN，Virtual LANs)在网络上是
20、一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户不是按照物理位置关系，而是根据功能、应用特性或所属部门等因素组织一起，被当成一个“网络部分”管理和应用，这些节点相互之间的通信就好像是在传统上的同一个局域网段中一样，因此称为虚拟局域网。2.划分VLAN的方式（1）按照端口划分VLAN42第三节 IEEE802.1Q（2）按照MAC地址划分VLAN（3）按照网络层划分VLAN（4）按照IP组播划分二、IEEE 802.1Q标签帧格式标签帧格式如图5-10，IEEE802.1Q 规定的VLAN标记方式，是在以太网帧格式的“源节点MAC地址”与“类型/长度”之间加入一个32位（4个字节）的标签域。其中，两个字节
21、用于标识协议的标签(TPID，tag protocol identifier)；另外两个字节用于标识控制信息的标签(TCI，tag control information)，这部分又分为PCP、CFI、和 VID三个域；标签各个字段的定义如表5-5。43表5-5 802.1Q标签域格式44图5-6 IEEE 802.1Q标记方式45第三节 IEEE802.1Q三、IEEE802.1Q 标准组IEEE802.1“时间敏感网络任务组”（The Time-Sensitive Networking Task Group）基于IEEE 802.1框架，制定了支持IEEE802.1Q的一系列协议，在基于I
22、EEE802.1Q的车载网络中，主要采用的是由“时间敏感网络任务组”制定的协议，还有IEEE802.1Q其他一些协议或制定中的标准。46第四节 AVB从网络数据传输的响应时间上，Ethernet AVB是一种弱实时系统。因此，在车载环境应用方面，它更适合传输一些实时性要求不是很高的控制信息、音视频信息和娱乐数据；而要求强实时的控制命令及数据参数等信息传输，适合采用FlexRay、TTE这样完全时间触发的网络。与普通的以太网比较，AVB为在桥接的局域网上传输的音视频数据在实时性上增加了一些功能：1)能在网络上为播放者提供足够的带宽资源；2)为连接在播放音视频数据链路上的所有接收者提供足够的带宽；
23、47图5-11 车载星型拓扑AVB网络例3)能保障类似于网络游戏、生活视频等应用尽量小的传输延时。48第四节 AVB一、AVB标准AVB技术标准是在传统以太网络的基础上，通过运用精准时钟同步技术，保障带宽来限制传输延迟，并且提供高级别服务质量用来支持各种基于音频视频的媒体应用。AVB并非一个协议，而是由一系列协议定义的技术，相关协议如下：包括：IEEE802.1AS：精准的时钟定时和同步协议（Precision Time Protocol,PTP）IEEE802.1Qat：流预留协议(Stream Reservation Protocol,SRP)49第四节 AVBIEEE802.1Qav：队
24、列及转发协议(Queuing and Forwarding Protocol,Qav)IEEE 1722：音视频桥接传输协议（Audio/Video Bridging Transport Protocol，AVBTP）（二层）IEEE 1733：实时传输协议（Real-time Transport Protocol，RTP）（三层）IEEE 802.1BA：AVB配置文件一个Ethernet AVB网络一般由一些AVB节点（如摄像头、音频放大器、音视频源等）和AVB网桥(AVB交换机)构成。AVB协议族规定的技术标准能实现同时传输音视频流数据和传统以太网数据，其协议栈如图5-12所示。50图5
25、-7 Ethernet AVB的协议栈51第四节 AVB二、IEEE 802.1AS 定时和同步提出Ethernet AVB主要目标是改进以太网在传输音视频流数据实时性方面的性能。因此，精确的时钟同步机制是这类时间敏感数据传输网络的基础。IEEE 802.1AS定义了一个网络最优主时钟算法（Best Master Clock Algorithm，简称BMCA）。BMCA定义了底层的协商和信令机制，用于标识出AVB局域网内的一个主时钟（Grandmaster），所有节点与其同步，并且保证各个节点实时地修正时钟，确保整个网络保持时间同步。在最大7跳的网络环境中，理论上PTP能够保证时钟同步误差在1
26、s以内。52第四节 AVBBMCA的基本流程如下所示：(1)收集时间同步网络中的时间源信息。(2)最优时间源选择。(3)PTP端口状态决断。主时钟确定后，主时钟节点向相邻的节点发送同步消息，通过时间戳机制（time-stamping）来进行时钟同步和补偿。当含有主时钟时间戳的消息通过要进行时钟同步端口时，时钟同步机制将会把时间戳的时间与本地时间进行对比，然后利用路径延迟补偿算法来对本地时钟进行匹配。53第四节 AVB计算路径延迟时间Delay 时钟同步过程图54第四节 AVB三、IEEE 802.1Qat流预留协议IEEE 802.1Qat通过流预留协议（SRP）对音视频数据流发送端和接收端传
27、输请求服务以及传输路径进行管理，为音视频流设备间端到端的传送提供带宽的保证。SRP 包含注册和预留两个步骤，包括多重注册协议MRP(Multiple Registration Protocol)和多重数据流预约协议MSRP(Multiple Stream Reservation Protocol)55图5-8 SRP中的注册56第二节 车载以太网需求四、IEEE 802.1Qav 队列及转发协议队列及转发协议IEEE 802.1Qav的作用是避免传统的以太网异步数据干扰AVB实时音视频数据流。IEEE 802.1Qav协议主要包括三个方面，流量整形、优先级划分和队列管理。57图5-9 数据包队
28、列转发过程58第四节 AVB五、Ethernet AVB其他协议IEEE 802.1BA AVB系统标准定义了AVB的技术规格书和生产制造AVB 兼容设备过程中使用的预设值及设定，使得建立、使用AVB网络更加方便高效，而不必对其进行繁琐的配置。IEEE 1722音视频桥接传输协议（二层）主要规范Ethernet AVB实时音频视频的流数据打包，同时给出了数据流的建立、控制以及结束的二层传输协议，AVBTP用来打包音视频帧格式以满足服务质量的要求IEEE1733实时传输协议（三层）是扩展了的RTP协议和RTCP实时传输控制协议。RTP协议是OSI 会话层的协议(即第五层)。59第五节 时间触发以
29、太网TTEthernet一、概述TTEthernet在标准IEEE 802.3以太网上实现的时间触发网络协议TTEthernet的核心是定义了如何在标准的以太网中实现高精度的时间同步。TTEthernet作为时间触发网络，可以满足实时应用的需要，同时高传输带宽也可以满足作为主干网络数据传输的需要。60第五节 时间触发以太网TTEthernet总线的占用方面，时间触发系统中，系统中的各结点分时复用，不会产生带宽争用现象；可靠性方面，在时间触发系统中每个结点都在自己的时间槽内完成相应的任务，每个节点或任务获得传输时间是可靠的；实时特性方面，时间触发系统不会象事件触发系统中各结点由于可能争用总线，而
30、产生不确定的延迟和抖动现象。61图5-10 TTEthernet 协议栈架构62第五节 时间触发以太网TTEthernet1、传输的信息类型TTEthernet在单一网络中可以同时满足不同实时和安全等级的应用需要，支持三种不同类型的数据传输：时间触发消息TT：TT消息按照固定时间触发传送，具有最高的优先级；速度限制消息RC：RC消息在具有预订的带宽级别上传输；最大努力消息BE：BE消息遵循传统以太网方式传输2、时间触发特点TTEthernet是通过以太网第二层的QoS增强实现的时间触发网络。具有以下特征：63第五节 时间触发以太网TTEthernet有效的访问控制管理统一的网络有效的资源利用精
31、确的故障诊断时间上的可组合性实时特性网络可扩展性电路交换方式的模拟64第五节 时间触发以太网TTEthernet3、基本实现技术为在以太网基础上实现时间触发传输的功能，TTEthernet标准构建了一系列的实施技术：数据流集成协议透明的同步协议可配置的容错同步协议IEEE 1588以太网时钟同步协议同步主（Synchronization Master）技术65第五节 时间触发以太网TTEthernet二、TTEthernet网络的拓扑结构一个TTEthernet网络一般包括若干终端节点和交换机，终端和交换机具有同一个同步优先级，通过网络连接一组有相同同步优先级的终端节点及交换机称为一个簇（Cl
32、uster）。如图5-16，一个简单的TTEthernet网络簇由一组节点通过一条或者冗余的多条通道和交换机进行连接，不同的通道通过不同的交换机相连，图中的这个簇有四个终端通过三个冗余通道相连。66 图5-11 三通道冗余67图5-12 三通道冗余多簇如图5-17，不同的同步优先级部分在TTEthernet网络中可构成多簇系统，不同的簇通常采用主-从结构来管理，低优先级设备节点同步到最高优先级设备节点上68图5-13 信息传输基本过程三、信息传输基本过程69第五节 时间触发以太网TTEthernet上面是一个有3个节点的网络信息传输的例子，3个节点通过交换机进行互联。图中给出了节点1和节点2分
33、别发送TT、BE、以及RC消息到节点3的过程。其中，节点1发送消息的周期为3ms，节点2发送消息的周期为2ms，节点3接收到的数据序列保证TT消息的时间要求。传输过程的簇周期是6ms。四、系统同步及启动过程TTEthernet的同步机制的拓扑结构如图5-19。TTEthernet网络的同步过程分两步完成：1）同步主节点发送协议控制帧（PCF，Protocol Control Frame）给压缩主节点，压缩主节点根据这些70第五节 时间触发以太网TTEthernet协议控制帧到达的时间计算出平均值，并形成一个新的协议控制帧；2）压缩主节点向外发送生成的新协议控制帧，这个新的协议控制帧送给各同步主
34、节点以及各同步客户端 图5-14 TTEthernet同步机制拓扑结构71第五节 时间触发以太网TTEthernet系统启动服务是网络上电到实现系统同步的过程。上电操作过程可归纳如下：上电后，同步主节点将发送冷启动帧到压缩主节点，压缩主节点返回冷启动帧；各个同步主节点在收到冷启动帧后发送冷启动响应帧到压缩主节点；压缩主节点则对各个冷启动响应帧进行压缩计算，形成新的冷启动响应帧；各个节点收到压缩主节点形成的冷启动响应帧后，完成同步并进入正常操作状态。72第五节 时间触发以太网TTEthernet五、TTEthernet开发系统基于Linux Ubutun10.04的TTEthernet网络开发系
35、统是TTEthernet网络开发的一个工具，该网络开发系统具有1Gbit/s的通讯速率，采用双通道的冗余架构。（a）（b）图5-15 TTEthernet网络开发系统架构73第五节 时间触发以太网TTEthernetTTEthernet网络开发系统主要软硬件配置如下：2台12端口的TTEthernet网络交换机；4块 PCI-Express接口的TTEthernet网络接口卡；1台4端口的KVM；1套Linux操作系统恢复软件；（以光盘形式提供）1套TTEthernet网络开发系统应用软件，包含demo应用程序，必要的音频及视频文件等；（以光盘形式提供）1套TTEthernet网络配置工具TT
36、E-Tools.74第五节 时间触发以太网TTEthernet1、TTEthernet网络接口卡TTEthernet网络开发系统包含4块标准PCI-Express接口的网络接口卡，如图5-20（b）所示。该接口卡支持的三种不同消息类型（TT，RC，BE）：时间触发消息（TT，Time-Triggered）：保证强实时性，同时具有微秒级的传输延迟（Delay）以及确定的抖动（Jitter）；限速消息（RC，Rate-Constrained）：保证消息的传输带宽，具有一定的实时性，支持AVB的传输；尽力消息（BE，Best-Effort）：支持标准以太网的传输。75第五节 时间触发以太网TTEth
37、ernetTTE-PCIe接口卡的主要特点如下：满足TTEthernet 1.0 规范；满足IEEE802.3以太网规范；支持10/100/1000 Mbit/s的全双工以太网链接；标准PCI-Express尺寸要求，满足实验室使用环境；PCIe 1.1 x4 Gen1（2.5 Gbit/s）使用SFP，支持3个通道的传输；基于Linux的软件驱动；被动冷却方式。76第五节 时间触发以太网TTEthernet2、TTEthernet网络交换机TTEthernet网络交换机的主要特点如下：满足TTEthernet 1.0规范；12个1Gbit/s全双工以太网通信端口；24Gbit/s的交换带宽，
38、满足12个端口全双工工作在1Gbit/s；满足TTEthernet网络接口卡的三通道冗余通信；12Mbit的片上存储器；256Mbit的Flash；配置数据通过网络加载；配置数据通过TTE-Tools产生。77第五节 时间触发以太网TTEthernet3、TTEthernet网络配置工具TTE-Tools是用于TTEthernet网络开发的配置套件，使用TTE-Tools能完成对TTEthernet网络以及TTEthernet网络接口卡和TTEthernet网络交换机的设计，配置以及数据的加载。4、TTEthernet开发系统应用软件TTEthernet开发系统提供了一套基于Linux Ubu
39、tun10.04的应用软件，应用软件均以源码的形式提供，该应用软件数据流如图5-21所示。78第五节 时间触发以太网TTEthernet79图5-16 应用软件数据流第六节 车载以太网的应用一、支持车载以太网的硬件迈威尔（Marvell）与麦瑞半导体（Micrel）在2012年就发布了完全符合IEEE 802.3标准的用于车载网络的以太网实体元件，最高可支持100Mbps的速率，在百兆以太网（IEEE 802.3 100Base-TX）物理层芯片使用超五类线驱动100米，可以通过FCC/TUV B类兼容检测，经过低通滤波后仍可满足汽车环境电磁兼容需求，并且驱动长度可以维持在50米以上。麦瑞半导
40、体推出以太网物理层芯片支持高达125的环境温度。80第六节 车载以太网的应用飞思卡尔推出了支持Ethernet AVB的i.MX 6系列应用处理器。Xilinx与哈曼国际集团公司(Harman International Industries)合作开发了Xilinx Ethernet AVB LogiCORETM IP内核。恩智浦推出了面向车载的以太网络收发器(TJA1100)与以太网络交换器(SJA1105)产品组合，其拥有车载以太网要求的多项硬件功能，符合OPEN联盟（One Pair Ether-Net Alliance）制定的标准BroadR-ReachTM。81第六节 车载以太网的应
41、用博通（Broadcom）公司是OPEN联盟特别兴趣小组（SIG）的创始成员之一，该组织致力于推动广泛采用基于以太网的车用连接技术，并将其作为车用连接技术的行业标准。瑞萨的车载信息终端用SoC“R-Car”系列，以及车载AV用SoC“RZ/A”系列等已经实现了对车载以太网AVB的支持。82第六节 车载以太网的应用二、车载以太网软件Mentor Graphics公司为基于AUTOSAR（汽车开放系统架构）和非AUTOSAR的电子控制单元(ECU)的网络设计提供Volcano VSA产品车载以太网支持。Cadence 设计系统公司推出用于车载以太网控制器的汽车以太网设计 IP 和验证 IP(VIP
42、)。飞思卡尔推出了基于Ethernet AVB的车载摄像头软件解决方案，为全景泊车辅助应用构建摄像头节点，可为驾驶员提供高质量汽车周边区域视图的完整硬件和软件解决方案。83第六节 车载以太网的应用三、基于车载以太网的应用汽车生产商开始不断重视车载以太网应用技术。已经有很多主流汽车生产商加入车载以太网相关标准制定并促进其普及的联盟“OPEN（One-Pair Ether-Net）Alliance SIG”。宝马X5在连接周边监控用摄像头模块和ECU的传输影像的路径采用了可实现100Mbps传输速度的“BroadR-Reach”车载以太网技术，并在连接车载信息终端和中央网关的信息通信系统的传输路径应用以太网。84第六节 车载以太网的应用丰田制定了基于以太网（Ethernet）的车载LAN接口规格，并与瑞萨电子及美国博通联手合作，开始开展旨在实现国际标准化的活动。博通公司开发的车载以太网数据传输技术BroadR-Reach在一些车辆上得到了应用。特点是可用一对UTP（非屏蔽双绞线）实现100Mbps的传输速度。BroadR-Reach的解决方案适合其在汽车环境的使用85图5-17 BroadR-Reach车载以太网物理层方案86图5-18 Ethernet AVB系统87
