導(dǎo)讀

隨著汽車科技化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的不斷發(fā)展，汽車內(nèi)部最新的應(yīng)用和功能正在不斷提高對帶寬、降低延遲、同步、高可用性、QoS和降低成本的要求。當(dāng)前和傳統(tǒng)的汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不足以滿足這些即將到來的需求。

在這種情況下，車載以太網(wǎng)的技術(shù)運(yùn)用越來越廣，當(dāng)然傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)CAN/CAN FD也不可能被取代掉。至少就目前看來，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，今天的汽車行業(yè)CAN在車載網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域占據(jù)著絕對的優(yōu)勢，CAN已經(jīng)形成了完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，這意味著CAN有著高度的兼容性、完善的開發(fā)工具鏈體系、更大的供應(yīng)商選擇余地和更低的采購成本(這對于整車開發(fā)是極其重要的)，所以現(xiàn)階段還是不可能完全替代掉CAN總線。

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圖1：日益復(fù)雜的車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

除此之外，加之汽車目前車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可能還會有LIN總線、FlexRay、MOST等其他類型的總線。車載以太網(wǎng)的加入就會使得車載網(wǎng)路系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，那么在這種不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢大背景下，我們該如何保證通信延遲以及多數(shù)據(jù)并發(fā)的時(shí)候依然能夠保證車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)滿足功能要求呢?如何才能設(shè)計(jì)出一種安全的、最優(yōu)的車載異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)呢?

基于上述車載網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜的背景下，車載網(wǎng)絡(luò)工程師/架構(gòu)師急需一款專業(yè)并且功能強(qiáng)大的工具對初步的架構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行客觀分析，并且能夠提供可視化的分析結(jié)果，從中獲取優(yōu)化車輛網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化的思路。為此，虹科的供應(yīng)商RTaW(INRIA下屬公司)為汽車、航空等領(lǐng)域提供了實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的仿真和配置工具RTaW-Pegase。

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圖2: RTaW-Pegase應(yīng)用場景

RTaW-Pegase支持TSN(時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò))、CAN/CAN FD/CAN XL、LIN以及用于車外通信的無線網(wǎng)絡(luò)等。除了精確的實(shí)時(shí)仿真分析外，RTaW-Pegase還可以計(jì)算通信延遲和緩沖區(qū)利用率的上限，還包括現(xiàn)先進(jìn)的自動(dòng)配置算法來確保硬件和軟件組件的正確性和優(yōu)化方式。

RTaW-Pegase主要特征：

1. 支持工業(yè)以太網(wǎng)，汽車交換以太網(wǎng)，時(shí)間觸發(fā)的以太網(wǎng)以及具有任意速度和拓?fù)涞腁FDX;

2. 支持通過網(wǎng)關(guān)互連的CAN，交換以太網(wǎng)，AFDX，F(xiàn)lexRay，LIN和ARINC429總線組成的異構(gòu)通信體系結(jié)構(gòu)的最壞情況分析和時(shí)序精確仿真;

3. 使用ZeroConfig-TSN(ZCT)進(jìn)行生成設(shè)計(jì)——一種“按鍵”方法，可自動(dòng)選擇和配置TSN網(wǎng)絡(luò);

4. 新增功能：拓?fù)鋲毫y試(TST)的設(shè)計(jì)空間探索算法可幫助設(shè)計(jì)人員在不完全了解通信要求的情況下做出早期的拓?fù)浜图夹g(shù)選擇;

5. 可以使用用戶編寫的Java插件對更高級別的通信層，運(yùn)行時(shí)環(huán)境和應(yīng)用程序進(jìn)行建模。這樣可以模擬完整的嵌入式系統(tǒng);

6. 針對互連網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化的TSN時(shí)間感知整形器(IEEE 802.11Qbv)傳輸時(shí)間表;

7. 支持Kalray MPPA和STMicroelectronics許多核心架構(gòu)的片上網(wǎng)絡(luò);

8. 分析和配置任務(wù)調(diào)度，事件觸發(fā)和時(shí)間觸發(fā)的調(diào)度，獨(dú)立任務(wù)，以圖形和可運(yùn)行對象形式描述的任務(wù)，跨任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)和CPU的全系統(tǒng)時(shí)序鏈的驗(yàn)證;

9. 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)微積分的最新技術(shù)，以計(jì)算通信延遲，幀抖動(dòng)和緩沖區(qū)利用率的上限;

10. 通過并行化的仿真引擎提供最壞情況的分析和定時(shí)精確的仿真，以預(yù)測最壞情況和典型的性能;

11. 支持FIFO，優(yōu)先級，基于AVB信用的整形器，TSN時(shí)間感知整形器，幀搶占，TTEthernet和輪詢幀調(diào)度器;

12. 包括優(yōu)化的優(yōu)先級分配和路由算法，以及基于AVB信用的成形器和TSN時(shí)間感知成形器的配置算法;

13. 支持周期性和零星的報(bào)文傳輸模式，UDP和TCP傳輸，分段報(bào)文(例如，視頻流和FTP流量)以及復(fù)雜的傳輸模式(例如，DoIp協(xié)議);

14. 帶有通信架構(gòu)編輯器，甘特圖和設(shè)計(jì)選項(xiàng)比較的豐富圖形版本和可視化環(huán)境;

15. 通過Java導(dǎo)出插件，CSV，XML文件和行業(yè)常用的格式，輕松導(dǎo)入和導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)配置和模擬結(jié)果;

16. 對于真正的最壞情況下的延遲，計(jì)算出的通信延遲是有限的(通常小于15%)，并且會針對每個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行評估;

17. 包括NETAIRBENCH基準(zhǔn)測試生成器，它可以創(chuàng)建隨機(jī)而現(xiàn)實(shí)的以太網(wǎng)配置以進(jìn)行早期評估，或者研究網(wǎng)絡(luò)在未來的發(fā)展中將如何適應(yīng)更多的負(fù)載;

18. 分析速度快，在不到10秒的時(shí)間內(nèi)即可分析民用飛機(jī)中的大型AFDX網(wǎng)絡(luò);

19. 可在支持Java的所有32或64位平臺上運(yùn)行——無加密狗或許可證服務(wù)器保護(hù);

20. 提供專業(yè)支持和自定義擴(kuò)展。也可以通過軟件開發(fā)人員SDK使用RTaW-Pegase功能，以在您自己的程序中使用

RTaW-Pegase應(yīng)用功能介紹：

1. 快速建模仿真：用戶可快速搭建待仿真的車載網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼澳Ｐ?CAN/CAN FD、LIN、車載以太網(wǎng)單獨(dú)的總線網(wǎng)絡(luò)或異構(gòu)網(wǎng)絡(luò))

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圖3：快速建立仿真模型

CAN/CAN FD：支持導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫、設(shè)置網(wǎng)關(guān)路由模式及其參數(shù)，分析時(shí)間延遲;車載以太網(wǎng)：可根據(jù)需要選擇不同流量整形(AVB、TSN等)技術(shù)，分析不同技術(shù)對系統(tǒng)時(shí)間延遲的影響。

2. 仿真結(jié)果可視化：用戶可根據(jù)各種不同的仿真結(jié)果呈現(xiàn)方式，根據(jù)仿真結(jié)果分析各項(xiàng)報(bào)文的延遲情況等

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圖4：甘特圖

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圖5：列表形式

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圖6：折線圖形式

那么RTaW-Pegase具體應(yīng)該如何使用呢?為了進(jìn)一步對RTaW軟件進(jìn)行說明，虹科云課堂將于5月9日(周一)晚上20：00—21：00進(jìn)行汽車以太網(wǎng)和TSN系列的直播，邀請虹科車輛網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部的高級工程師—魏哲來分享主題《以太網(wǎng)流量模型與仿真》。如果您是汽車行業(yè)相關(guān)的從業(yè)人士，一定不要錯(cuò)過這次直播!

直播課程與講師簡介：

虹科車輛網(wǎng)絡(luò)

車輛網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部在汽車總線行業(yè)經(jīng)驗(yàn)超過10年，與世界知名的CAN、LIN總線供應(yīng)商PEAK-System、Lipowsky、IHR等合作10年之久，提供領(lǐng)域內(nèi)頂尖水平的CAN/LIN分析儀和測試方案，同時(shí)也提供汽車以太網(wǎng)，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)的仿真測試工具和方案。虹科自主研發(fā)的EOL測試軟硬件系統(tǒng)已經(jīng)在業(yè)內(nèi)完成多次安裝和測試，事業(yè)部所有成員都受過國內(nèi)外專業(yè)培訓(xùn)，并獲得專業(yè)資格認(rèn)證，五位工程師平均5年+技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和水平一致贏得客戶極好口碑。

原文標(biāo)題：虹科RTaW-Pegase：應(yīng)對日益復(fù)雜的車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

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審核編輯：湯梓紅