一种基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于车载以太网领域，公开了一种基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置，包括：多个基于实时以太网通信协议架构的智能通信节点；每个智能通信节点通过网线和交换机互连，构成汽车电控系统；每个智能通信节点包括稳压电源电路、微型控制器核心电路、以太网收发电路、A/D信号采集电路、隔离电路、高边驱动电路。本实用新型专利技术针对智能网联式自动驾驶需求下的轻量化、高信息负载量、通信速度快、传输数据包大、高精度、高实时性要求，通过汽车通信系统，实现成本、灵活、高性能、开放性好、不被任何人垄断的功能，实现满足智能网联式自动驾驶车辆控制复杂多样的通信工况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置
本技术属于车载以太网领域，尤其涉及一种基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，开发出面向汽车的CAN、LIN、FLEXRAY等通信协议架构的电控系统。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)随着汽车智能化及网联化程度的深入，相关技术中的汽车通信系统中，存在以下问题：信息负载量低、通信速度慢、传输数据包小、高速时精度低、低实时性。(2)智能化进程的推进，车载电子的数量与日俱增，在未来的无人驾驶上也是只多不减，目前的汽车通信系统的节点控制能力有限，远远不能满足汽车上多节点的控制与负荷。(3)目前汽车采用多总线并存的方式，车上线束增多，轻量化低，成本高。(4)以太网技术在整车控制的应用上缺乏，无法实现以太网技术在的迭代升级。解决上述技术问题的难度和意义：上述技术问题如果基于现存的通信系统去做改进优化，首先要进行硬件的二次开发，这将投入巨大的人力、财力和物力，开发周期不可预知。而且可以肯定的是，改良后的系统由于其自身的局限性，通信系统的提升也是收益甚微的，造成大量的资源浪费，延缓我国汽车智能化的进程，其所相关产业也会出现不良的连锁反应。在工业4.0的时代下，智能交通代表了一个国家的科研实力和工业现代化水平，同时也是国际上的一张响亮的名片，有着重要的战略意义。处于领导地位的国家有着主导整个行业的优先权，避免了因技术垄断带来的不良影响。所以，解决上述问题迫在眉睫，势在必行。因此，本技术另辟蹊径，在车载以太网取得了更大的突破。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置。本技术是这样实现的，一种基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置，包括：多个基于实时以太网通信协议架构的智能通信节点；每个智能通信节点通过网线和交换机互连，构成汽车电控系统；每个智能通信节点由稳压电源电路、微型控制器核心电路、以太网收发电路、A/D信号采集电路、隔离电路、高边驱动电路组成。进一步，所述稳压电源电路，包含电源指示灯和直流降压模块，输出直流电压为3.3V和5V，分别为微型控制器和其他模块提供稳定直流电源。进一步，所述的微型控制器核心电路为STM32最小系统，它是整个系统进行信息处理的核心单元，采用的是STM32f407型号的单片机，包含专用DMA和IEEE1588的以太网MAC接口，支持以太网通信，采用实时以太网通信协议；与稳压电源电路相连。进一步，所述以太网收发电路，包含PHY芯片、网络隔离器，用于将智能通信节点的数据通过以太网传输，极大的加快了传输速度，增强了控制的实时性。同时利用网络隔离器把传输过程中的信号过滤(消除干扰)并放大，避免线路的阻抗使信号不断减弱，造成网络中断现象，从而增强网络的覆盖范围及信号传输距离，通信速度可达10～1000Mb/s，可减少汽车通信总线，以满足车载网络严格的通信要求；与稳压电源电路和微型控制器相连。进一步，所述A/D信号采集电路，包含A/D转换器和运放电路，采集电气设备和传感器的信号量，供单片机进行数据处理和数据传输；与稳压电源电路和微型控制器相连。进一步，所述隔离电路，包含总线驱动模块和光耦模块，分为输入隔离电路和输出隔离电路，能有效的保护单片机不被损坏；当前汽车上的传感器反馈信号通过智能通信节点集成的的输入隔离电路处理并接收，通过网线传输到下一个智能通信节点的单片机上，然后通过输出隔离电路把数据信号发送到车辆控制器；与稳压电源电路和微型控制器相连。进一步，所述高边驱动电路由电桥驱动器芯片组成，与执行器件相连，控制车辆油门、转向、制动、驻车、档位和灯光等执行器执行相应动作；与微型控制器相连。进一步，所述交换机利用网线通信的智能通信节点间的互连，构成汽车电控系统。本技术的另一目的在于提供一种搭载所述基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置的机动车辆。综上所述，本技术的优点及积极效果为：本技术由多个基于实时以太网通信协议架构的智能通信节点构成，目的是针对智能网联式自动驾驶需求下的轻量化、高信息负载量、通信速度快、传输数据包大、高精度、高实时性的汽车通信系统，是一种易于实现的、低成本、灵活的、高性能的、开放性好、不被任何人垄断的基于实时以太网通信协议架构的车载式多节点汽车电控系统，实现满足智能网联式自动驾驶车辆控制复杂多样的通信工况。与现有技术对比，有着较强的优势，如下表所示：表1智能通信节点性能比较附图说明图1是本技术实施例提供的基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置示意图。图2是本技术实施例提供的基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置实物连接图。图3是本专利技术实施例提供的稳压电源电路原理图；图4是本专利技术实施例提供的微型控制器核心电路原理图。图5是本专利技术实施例提供的以太网收发电路图。图6是本专利技术实施例提供的A/D信号采集电路图。图7是本专利技术实施例提供的隔离电路图。图8是本专利技术实施例提供的高边驱动电路图。图中：1、第一从节点；2、主节点；3、第二从节点；4、交换机。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。随着汽车智能化及网联化程度的深入，相关技术中的汽车通信系统中，存在以下问题：信息负载量低、通信速度慢、传输数据包小、高速时精度低、低实时性。本技术每个由多个基于实时以太网通信协议架构的智能通信节点由稳压电源电路、微型控制器核心电路、以太网收发电路、A/D信号采集电路、隔离电路、高边驱动电路组成；每个智能通信节点通过网线和交换机实现互连，构成汽车电控系统。系统适用于智能网联式自动驾驶需求下的轻量化、高信息负载量、通信速度快、传输数据包大、高精度、高实时性的汽车通信系统，是一种易于实现的、低成本、灵活的、高性能的、开放性好、不被任何人垄断的基于实时以太网通信协议架构的车载式多节点汽车电控系统，实现满足智能网联式自动驾驶车辆控制复杂多样的通信工况。下面结合具体分析对本技术作进一步描述。如图1所示，本技术实施例提供基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置，每个由多个基于实时以太网通信协议架构的智能通信节点由稳压电源电路、微型控制器核心电路、以太网收发电路、A/D信号采集电路、隔离电路、高边驱动电路组成；每个智能通信节点通过网线和交换机实现互连，构成汽车电控系统；智能通信节点模块组成和连接如图1所示。所述稳压电源电路，包含电源指示灯和直流降压模块，输出直流电压为3.3V和5V，分别为微型控制器和其他模块提供稳定直流电源。所述的微型控制器核心电路为STM32最小系统，它是整个系统进行信息处理的核心单元，采用的是STM32f407本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置，其特征在于，所述基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置包括：多个基于实时以太网通信协议架构的智能通信节点；每个智能通信节点通过网线和交换机互连，构成汽车电控系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置，其特征在于，所述基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置包括：多个基于实时以太网通信协议架构的智能通信节点；每个智能通信节点通过网线和交换机互连，构成汽车电控系统。2.如权利要求1所述基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置，其特征在于，每个智能通信节点包括稳压电源电路、微型控制器核心电路；所述稳压电源电路，与以太网收发电路连接；包含电源指示灯和直流降压模块，输出直流电压为3.3V和5V；所述的微型控制器核心电路，与稳压电源电路相连用于进行信息处理，微型控制器核心电路采用的单片机包含DMA和IEEE1588的以太网MAC接口，用于支持以太网通信，采用实时以太网通信协议。3.如权利要求2所述基于实时以太网通信协议架构的多节点汽车电控装置，其特征在于，每个智能通信节点进一步包括以太网收发...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰建平，钱毓铃，周海鹰，董秀娟，贾兵全，
申请(专利权)人：湖北汽车工业学院，
类型：新型
国别省市：湖北,42