ADAS架構(gòu)不斷升級(jí)，汽車(chē)通信技術(shù)如何應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)量高增長(zhǎng)傳輸需求
發(fā)布時(shí)間：：2023-03-23
隨著汽車(chē)架構(gòu)的不斷演變，汽車(chē)內(nèi)各種電子系統(tǒng)進(jìn)行通信的機(jī)制也在不斷變化。尤其是在ADAS功能引入以后，各種自動(dòng)駕駛輔助功能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對(duì)汽車(chē)的通信協(xié)議技術(shù)提出了不少新需求。
ADAS需要數(shù)據(jù)的互通來(lái)實(shí)現(xiàn)駕駛輔助，比如當(dāng)汽車(chē)檢測(cè)到當(dāng)前室外環(huán)境光線強(qiáng)度降低時(shí)，需要對(duì)此做出反應(yīng)調(diào)節(jié)車(chē)燈亮度，顯示屏也會(huì)跟著調(diào)節(jié)亮度水平，同時(shí)攝像頭等傳感也會(huì)自適應(yīng)地做出調(diào)整適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境。這在以前是不可能實(shí)現(xiàn)的，起初這些系統(tǒng)往往都是本地而且獨(dú)立的，信息并不互通，數(shù)據(jù)間也沒(méi)有那么多交匯。
而現(xiàn)在的汽車(chē)，在ADAS功能引入后，數(shù)據(jù)量大增，對(duì)通信的安全性和實(shí)時(shí)性也要求更高這讓ADAS架構(gòu)下的數(shù)據(jù)流通更依賴于高速汽車(chē)通信技術(shù)，這些技術(shù)可以更快、更遠(yuǎn)地傳輸數(shù)據(jù)，從而提高車(chē)輛的安全性和自主性。
熟悉汽車(chē)通信架構(gòu)的知道傳統(tǒng)面向傳感器、執(zhí)行器控制的低端通信往往使用LIN來(lái)代替CAN輔助通信，電動(dòng)門(mén)窗控制、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明調(diào)節(jié)這些都是以往很典型的LIN應(yīng)用場(chǎng)合，既可靠也節(jié)約了成本。但在ADAS引入后，在傳感器側(cè)，執(zhí)行器側(cè)不再只存在低端的通信，有些設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和高速提出了要求，此時(shí)還是需要CAN和CAN FD來(lái)進(jìn)行通信。
隨著 ECU 的增加以及乘客車(chē)輛對(duì)更安全功能的需求，車(chē)載CAN通信也在不斷發(fā)展。CAN BUS會(huì)允許將多個(gè)ECU連接到一條通信線路并彼此交換數(shù)據(jù)，根據(jù)協(xié)議和通信速度的不同分為CAN和CAN FD，CAN的通信速度在1Mbps，CAN FD可以達(dá)到8Mbps?，F(xiàn)在還有速率更高的CAN XL，在10Mbps以上。
CAN的應(yīng)用想必大家都很熟悉，自Bosch開(kāi)發(fā)了該網(wǎng)絡(luò)協(xié)議后，CAN總線一直在汽車(chē)通信中發(fā)揮著重要作用。CAN FD還演變出了CAN FD 燈和CAN SIC細(xì)分協(xié)議，分別提供了穩(wěn)健的物理層架構(gòu)和信號(hào)改善功能，能為ADAS提供滿足高速和高可靠性要求的數(shù)據(jù)傳輸。
XL更是直接將有效荷載加到2kB，實(shí)現(xiàn)了更高的速率，進(jìn)一步縮小了CAN和以太網(wǎng)（低速）間的差距。
不過(guò)無(wú)論如何，CAN和以太網(wǎng)之間的速度差距還是存在的。隨著ADAS以及其他網(wǎng)絡(luò)容量需求的爆發(fā)式增長(zhǎng)，很快就會(huì)達(dá)到CAN總線性能的上限，上面這車(chē)載網(wǎng)絡(luò)受到的制約也會(huì)越來(lái)越大。雖然添加更多的CAN也可以支持，但在能夠接受以太網(wǎng)更高成本的應(yīng)用里，CAN的確已經(jīng)開(kāi)始向以太網(wǎng)過(guò)渡。
ADAS中的傳感器正在向融合的方向發(fā)展，傳感器互相連接形成一個(gè)控制單元，處理的數(shù)據(jù)量越多，需要的帶寬就越大，而較大的帶寬提升了對(duì)于速度能到達(dá)1 Gbps以上以太網(wǎng)的需求。這種應(yīng)用里，成本就不敏感了，追求可靠的高速的傳輸來(lái)提高車(chē)輛的安全性和自主性就是重要的。在不久的將來(lái)，汽車(chē)可能會(huì)有5到15條100Mbit/秒的汽車(chē)以太網(wǎng)線或是5條1Gbit/秒的線束。
以很典型的攝像頭和雷達(dá)這種數(shù)據(jù)很密集的應(yīng)用為例，單對(duì)以太網(wǎng)有著比CAN更高的容量來(lái)看傳輸這些數(shù)據(jù)，并且鏈路上不會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)速度變化，雖然相比之下以太網(wǎng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的成本較高。
現(xiàn)在還有一類(lèi)通信標(biāo)準(zhǔn)在汽車(chē)中興起，雙向高速串行總線的通信標(biāo)準(zhǔn)PCle。PCIe在工業(yè)應(yīng)用中更常用，不過(guò)隨著制造商開(kāi)始嘗試改變數(shù)據(jù)主干架構(gòu)，支持高帶寬和低延遲系統(tǒng)處理需要實(shí)時(shí)處理的傳感器數(shù)據(jù)和用戶信息呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，PCIe已經(jīng)在汽車(chē)應(yīng)用中興起。
在ADAS、動(dòng)力總成、信息娛樂(lè)等各種不同域組成的集中式計(jì)算節(jié)點(diǎn)里，PCle的應(yīng)用可以明顯地降低汽車(chē)所需的整體ECU和電纜數(shù)量，其可拓展的帶寬也不會(huì)成為制約通信速率的瓶頸。
現(xiàn)在帶有ADAS功能的汽車(chē)非常依賴可靠高速的汽車(chē)通信技術(shù)，這些關(guān)鍵的通信協(xié)議在需求不斷增長(zhǎng)的ADAS架構(gòu)下共同承擔(dān)起了數(shù)據(jù)流通的任務(wù)，以太網(wǎng)發(fā)揮其帶寬優(yōu)勢(shì)，CAN發(fā)揮其性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，PCle發(fā)揮其處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，為汽車(chē)內(nèi)的信息流通保駕護(hù)航。
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