汽车通信系统技术方案

本发明专利技术涉及一种汽车通信系统，包括：诊断口，用于提供汽车内各功能单元的诊断；至少一以太网节点，用于实现汽车内各功能单元之间的以太网通信；至少一电子控制单元，用于控制汽车内各功能单元；无线通信单元，用于实现汽车通信系统与外部系统的无线通信；交换机，分别与各以太网节点互连，用于实现各以太网节点之间的信息交互；以及中央网关，分别与诊断口、至少一以太网节点、至少一电子控制单元、无线通信单元以及交换机在通信上耦合，用于实现汽车内的以太网通信与CAN/CANFD协议通信之间的协议转换。其能够提供一种结构简单、实现成本低、集成度高的车载网关，进而能够提供可靠性高、应用前景更佳的汽车通信系统。

【技术实现步骤摘要】
汽车通信系统
本专利技术涉及汽车通信
，更具体地说，涉及一种汽车通信系统。
技术介绍
随着汽车领域内各种先进技术的发展，越来越智能的功能被集成到汽车里。各个国家、各大公司可能分别开发自定义的通信协议，也可能转向更标准的通信协议，如控制器局域网CAN、低成本的串行通讯网络本地互联网络LIN、FlexRay、MOST等，各种技术的应用将不可避免地产生各种协议之间的转换问题。据统计，当今一辆普通的家用汽车上平均含有30个ECU（电子控制单元）。随着智能汽车、互联网汽车等概念的新起，控制器个数和总线上传输的数据量都大大增加。最受欢迎的CAN通信，已不能满足整车数据通信的带宽，此时车载网关（车载路由器）应运而生，通过网关将ECU隔离成不同的组，试图减小每个组内CAN总线的负载。然而，网关不仅要处理不同CAN通道之间的报文转发，还要同时处理来自ODB段的诊断路由等功能，对车载网关繁杂的功能要求也使得车载网关结构复杂、可靠性低、实现成本高。另一方面，引入以太网和互联网后，汽车安全成为新的问题。已经有案例表明，黑客可以通过某些汽车通信网络接入汽车，进而控制汽车。确保汽车通信网络安全最直接的办法是物理隔离，如将OBD接口和网关相连，物理阻断OBD对整车网络的窥探，而对于无线接入，可以采用双芯片的物理隔离方案，将防火墙和网关分开来实现，但同样使得系统结构及各单元之间的协调变得复杂，实现成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、可靠性高、实现成本低的基于中央网关的汽车通信系统。为实现上述目的，本专利技术提供一种技术方案如下：一种汽车通信系统，包括：诊断口，用于提供汽车内各功能单元的诊断；至少一以太网节点，用于实现汽车内各功能单元之间的以太网通信；至少一电子控制单元，用于控制汽车内各功能单元；无线通信单元，用于实现汽车通信系统与外部系统的无线通信；交换机，分别与各以太网节点互连，用于实现各以太网节点之间的信息交互；以及中央网关，分别与诊断口、至少一以太网节点、至少一电子控制单元、无线通信单元以及交换机在通信上耦合，用于实现汽车内的以太网通信与CAN/CANFD协议通信之间的协议转换。优选地，以太网通信基于OABR标准。优选地，诊断口与中央网关之间架设有以太网通信互连线路及CANFD协议通信线路。优选地，各电子控制单元与中央网关之间分别架设CAN/CANFD协议通信线路。优选地，协议转换包括报文转换和信号转换，其中，报文转换基于以太网和CAN/CANFD协议栈之上的PDU层面的协议转换方法。优选地，中央网关还提供：各以太网节点相互之间的路由；以及各电子控制单元相互之间的路由。优选地，各电子控制单元之间的路由包括基于AUTOSAR标准协议栈的PDUR和COM来实现的报文路由和信号路由。优选地，中央网关设置有防火墙，防火墙配置成实现汽车通信系统与外部系统之间的数据隔离。优选地，中央网关包括多个中央处理单元，各中央处理单元分别运行多个操作系统其中之一，多个操作系统至少包括Linux系统和AutosarOS系统。本专利技术所提供的汽车通信系统，提供一种结构简单、实现成本低的车载网关，其可以实现汽车内的以太网通信与CAN/CANFD协议通信之间的协议转换、各以太网节点相互之间的路由以及各电子控制单元相互之间的路由，还可用来实现汽车通信系统与外部系统之间的数据隔离，采用这种集成度高的中央网关方案，本专利技术能够提供可靠性高、应用前景更佳的基于中央网关的汽车通信系统。附图说明图1示出根据本专利技术实施例的、基于中央网关的汽车通信系统的模块结构示意图。图2示出根据本专利技术实施例的、以太网通信和CANFD协议通信的数据流示意图。图3示出根据本专利技术实施例的、以太网通信和CANFD通信通信所需的协议转换示意图。图4是示出根据本专利技术实施例的、基于白表规则的防火墙结构示意图。图5是示出根据本专利技术实施例的、包括多核多操作系统的中央网关的架构示意图。图6示出根据本专利技术实施例的、汽车通信系统中DoIP以太网诊断示意图。具体实施方式如图1所示，根据本专利技术一实施例，提供一种汽车通信系统，其包括：中央网关101；诊断口102，用于提供汽车内各功能单元的诊断；多个以太网节点104，用于实现汽车内各功能单元之间的以太网通信；交换机103，分别与各以太网节点104互连，用于实现各以太网节点104之间的信息交互；多个电子控制单元105，用于控制汽车内各功能单元；以及，无线通信单元106，用于实现汽车与外部系统之间的无线通信。其中，中央网关101分别与诊断口102、各以太网节点104、各电子控制单元105、无线通信单元106以及交换机103在通信上耦合，以用于实现汽车内的以太网通信与CAN/CANFD协议通信之间的协议转换。具体地，诊断口102与中央网关101之间架设有以太网通信互连线路及CANFD协议通信线路；各电子控制单元105与中央网关101之间分别架设CAN/CANFD协议通信线路。作为一种具体实现，以太网通信可以基于OABR标准。作为另一种具体实现，前述的协议转换包括报文转换和信号转换，其中，报文转换可以基于以太网和CAN/CANFD协议栈之上的PDU层面的协议转换方法。可以理解，在本专利技术各实施例中，电子控制单元105与以太网节点104并不是相互排他的，而是，电子控制单元105与以太网节点104可以重叠。即，对于汽车通信系统的一个特定子单元/子模块，其既可能作为电子控制单元105使用，并利用CANFD协议来实现与其他单元的通信，其同样也可以作为以太网节点104来使用，并利用以太网协议来实现与其他单元的通信。作为上述实施例的一种改进方式，中央网关101还可提供各以太网节点相互之间的路由、以及各电子控制单元相互之间的路由。图2示出以太网通信和CANFD协议通信的数据流示意图，作为示意而非限制。如图2所示，其中示出COM201，PDUR202，SoAd203，TCP/IP204，ETHIF205，MAC206，以太网收发器207，CANIF208，CAN驱动器209，CAN收发器210，信号路由器211，PDU路由器212。其中，信号路由器211从COM201获取收到的信号，根据配置的信号路由表进行路由。其中PDU报文路由器212基于PDUR202获取协议单元数据，并完成协议转换及路由动作。具体地，根据本专利技术的一个示例，各电子控制单元之间的路由包括基于AUTOSAR标准协议栈的PDUR和COM来实现的报文路由和信号路由。根据本专利技术的又一个示例，报文路由器212可以基于复杂驱动来获取协议单元数据，以满足更高要求的路由性能，而并不限于使用AUTOSAR标准组件。图3是以太网通信和CANFD通信通信所需的协议转换示意图，其中示出CANFD至车载以太网的协议转换过程37，以及车载以太网至CANFD的协议转换过程38。根据本专利技术的一个示例，CANFD数据帧经过31->32->33->34->35->36，共计六个步骤转化为车载以太网帧发送出去，同理，逆序执行上述六个步骤以完成以太网帧向CANFD帧的转换。如图3所示，其中步骤30表示由CANFD收发器将CANFD数据由模拟信号到数字信号的一个转变。步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车通信系统，包括：诊断口，用于提供所述汽车内各功能单元的诊断；至少一以太网节点，用于实现所述汽车内各功能单元之间的以太网通信；至少一电子控制单元，用于控制所述汽车内各功能单元；无线通信单元，用于实现所述汽车通信系统与外部系统的无线通信；交换机，分别与各所述以太网节点互连，用于实现各所述以太网节点之间的信息交互；以及中央网关，分别与所述诊断口、至少一以太网节点、至少一电子控制单元、无线通信单元以及所述交换机在通信上耦合，用于实现所述汽车内的以太网通信与CAN/CANFD协议通信之间的协议转换。

【技术特征摘要】
1.一种汽车通信系统，包括：诊断口，用于提供所述汽车内各功能单元的诊断；至少一以太网节点，用于实现所述汽车内各功能单元之间的以太网通信；至少一电子控制单元，用于控制所述汽车内各功能单元；无线通信单元，用于实现所述汽车通信系统与外部系统的无线通信；交换机，分别与各所述以太网节点互连，用于实现各所述以太网节点之间的信息交互；以及中央网关，分别与所述诊断口、至少一以太网节点、至少一电子控制单元、无线通信单元以及所述交换机在通信上耦合，用于实现所述汽车内的以太网通信与CAN/CANFD协议通信之间的协议转换。2.根据权利要求1所述的汽车通信系统，其特征在于，所述以太网通信基于OABR标准。3.根据权利要求2所述的汽车通信系统，其特征在于，所述诊断口与所述中央网关之间架设有以太网通信互连线路及CAN/CANFD协议通信线路。4.根据权利要求1所述的汽车通信系统，其特征在于，各所述电子控制单元与所述中央网关之间分别架设CAN/CANFD协议通信线路。5.根据权利要求1所述的汽车通信系统，其特征在于，所述协议转换包括报文转换和信号转换，其中，所述报文转换基...

【专利技术属性】
技术研发人员：董宗祥，
申请(专利权)人：上汽通用汽车有限公司，泛亚汽车技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31