基于MOST技术的汽车以太网分组通道设计

作者：亨利穆伊斯洪特，微芯片技术公司汽车信息系统部高级营销经理

汽车电子系统是生产过程中最复杂的系统，它包括许多子系统，即许多不同的领域。随着汽车功能的增加，这些领域之间必须相互沟通，有时需要在多个领域之间进行协调。例如，高级驾驶员辅助系统(ADAS)需要处理来自多个摄像头和其他传感器的信息，处理后需要通过信息娱乐系统中的屏幕和音频回放设备呈现给用户。如果汽车要执行特定的自动操作，ADAS中的数据也必须传输到车身控制、制动控制、转向控制和发动机控制域。

如果有一个网络可以充当不同系统之间的通信主干，那么不同域之间的所有这种交互都可以实现。一辆车由几个子系统组成，可以相互通信，但是它们的数据传输要求有很大的不同。例如，用于升高和降低窗户的简单按钮对数据通信的要求非常低，并且对成本极其敏感。为了跟踪窗户的升降，你不会运行完整的TCP/IP协议栈，甚至不会使用控制器局域网。大多数汽车将使用低成本的局域网串行总线，并使用单线进行通信。CAN可以实现汽车的很多实用功能。虽然比LIN更复杂，但在各种汽车单片机中很容易实现。CAN采用基于消息的协议，并经过专门优化，可以用来发送相对少量的信息，车身与发动机之间的许多诊断功能和控制通信都是通过CAN实现的。

随着传输数据量的增加，有必要部署更快、更复杂的网络。鉴于传输的数据量，该网络的处理能力需要明显高于上述各种网络，并且使用的带宽要高几个数量级。

20世纪90年代末，汽车行业开发了MOST技术，以满足音视频通信的需求。从一开始，这个网络就被设计成向各种设备连续发送时间敏感的数据，主要目的是简化汽车信息和娱乐系统。根据负责该标准的汽车制造商和供应商联盟MOST Cooperation的说法，内置MOST网络的车型超过175种。为了实现这项技术，已经部署了超过1.5亿台设备。对于一些高端车型来说，一辆车多达15个设备。

由于汽车与外部网络相连，互联网协议(IP)变得尤为重要。IT领域的通信大多采用基于以太网和IP数据包的各种协议，很多应用也是依靠这个标准来处理进出的汽车信息，让信息到达全世界。IP也可以作为一种标准方法，在汽车的不同域之间发送信息。

与非车载系统交换的任何数据，无论是通过诊断接口还是蜂窝调制解调器，都可能被放入每个数据包中，该数据包包含源地址、目的地址和用于控制从A点到B点的数据传输模式的其他信息.因为外部连接不可靠，所以需要这种方法。这种传输对于电子邮件、网页浏览和非时间关键或非时间敏感的数据传输非常有用。此外，以太网的广泛应用也促进了大量使用IP包的应用。这种数据包是这种通信的基础，无论是IEEE 802.3有线以太网物理层通信还是IEEE 802.11 WLAN或蜂窝通信。

MOST技术认识到IP通信的作用和以太网物理介质使用的包格式，在其传统控制(同步和异步通道)上增加了专用的MOST以太网包通道(MEP)，使其更适合连续的音视频传输。

MOST网络的优点是可以直接将数据路由到各种希望数据采用以太网格式的应用。同时，在向输出设备发送音频流或视频流等连续传输的信息流时，不需要涉及主机处理器。此外，没有必要为了满足数据包或信息流传输协议而强制所有数据采用特定的格式。该MEP通道可以接收标准以太网数据包，而无需通过高级以太网管理协议栈进行任何特殊处理，然后通过MOST网络发送数据包。MOST150 INIC甚至有一个以太网媒体访问控制地址，因此它可以在适当的位置提取以太网数据包，并将其传输到其他标准以太网设备。系统中不需要中央交换中心和其他硬件。数据流，如音频和视频节目，可以通过数据流通道并行发送，从而更有效地利用可用带宽。事实上，即使应用程序只需要基于IP的传输，MOST150网络也只会将100%的带宽分配给以太网通道。因此，经过验证的汽车物理层现在可以应用于汽车中的以太网传输。有了MOST150，单个物理层就可以结合汽车数据包和信息流技术的所有优势。

国际标准化组织为网络通信开发了开放系统互连参考模型。图1显示了现场视察模型的以太网实现。

图1:1:ISO开放系统互联的以太网实现方案。

要使用基于MOST150的同一个模型，只需改变底部两层，用MOST技术替换即可。然后，您可以并行运行其他MOST网络层。图2是修改后的OSI模型的实现方案。

如图2所示，所有较高层保持不变。对于以太网通信，只需要改变数据链路层和物理层，不需要对用户的实际应用做任何改变。MOST网络包信道有自己的协议栈，可以与以太网协议栈并行运行，也可以独立运行。

ile.elecfans.com/web2/M00/04/84/pYYBAGDazVeAEfBtAAG4HcvqaEk910.png" style="border-width:0px;border-style:solid;width:450px;height:175px;" />

图2：修改后包括MOST技术和以太网的OSI参考模型。

虽然已存在许多可用于IP通信的IT相关协议栈，但汽车行业开发了自己的通信协议栈。其中包括许多汽车应用特定的功能，例如，系统管理和控制功能以及至CAN等其他汽车网络的网关。这些汽车行业通信协议栈不适合通过标准以太网运行，但非常适合MOST网络。将以太网与MOST技术组合到一个数据链路层和物理层上，能够加快所需开发的进展速度，这是因为无需无谓的重复劳动即可管理汽车信息和娱乐系统。向汽车中添加IP功能时，可以利用现有的整个汽车网络管理基础架构。针对汽车开发和制造系统的完整工具链已经存在，只需稍加更改，便可向现有MOST网络功能组添加这些IP功能。

结论

MOST Cooperation一直密切关注当今可用的各种联网技术。该联盟成员已认识到不同网络所带来的各种优势，并且已提出相应的解决方案来充分发挥各种网络的优势。MOST技术可复用多种不同的数据传输机制。所开发的MOST150的MOST以太网数据包通道能够在汽车内、外采用IP通信，同时还可充分利用MOST技术已有的高效同步数据流传输机制。它包括汽车行业所需的所有软件层，并且无需新的汽车网络管理协议栈。

借助MOST150，设计人员可以充分利用MOST Cooperation成员针对已经行驶在路上的数亿节点在十余年间积累的汽车联网经验。实现这些系统所需的硅和物理基础架构已经过汽车应用的实践检验，并且实现汽车联网系统所需的汽车相关规范现已推出。汽车生产周期中从汽车设计和开发到汽车制造和现场维修各个阶段所需的工具链已经就绪。凭借MOST技术，未来将完全向基于IP的系统发展，同时还可充分利用数十年来积累的面向车内联网的自动化相关经验。

责任编辑：gt