近年来，随着汽车电子设备的不断发展，以智能化、网络化为特征的汽车科技创新给汽车行业带来了巨大的变革。人们对智能汽车提出了不同的功能需求，如ADAS辅助驾驶、自动驾驶、车载娱乐、车身监控等，这促使汽车制造商在汽车中部署大量ECU来实现复杂的功能，以满足用户的需求。大量ECU的使用要求高速、高带宽、低延迟的车载网络通信，而传统的CAN总线很难满足高速、高带宽、低延迟的要求。因此，为了适应智能化和网络化的发展，在传统以太网的基础上，IEEE提出了具有高速率、高带宽和低延迟传输特性的车载以太网，推动未来汽车网络从现有的基于CAN的通信网络逐步过渡到基于车载以太网的通信网络。因此，国内外大量优秀企业都在从事车载以太网技术的研发。例如，在国内，以何谦科技为代表的企业正专注于车载以太网技术的研发，加速基于车载以太网总线的产品量产进程。
CAN总线会被车载以太网总线完全取代吗？
CAN是ISO国际标准化串行通信协议，是支持分布式控制或实时控制的有效串行通信网络。与其他通信总线相比，的技术特点可以使其在车载环境下特别有效，如表1所示。比如，第一，它的噪声容忍度高，受CAN的物理层和协议支持。CAN支持原生组播和广播，提供内置帧优先级，100%分布式运行，轻松支持数十英尺长的单总线。
与CAN相比，车载以太网传输速度快，可以通过光纤传输支持10 G/s的传输速率，支持QoS和TSN，允许实时确定性通信，支持多种不同的协议，支持面向服务的SOA通信，具有可扩展性。显然，车载以太网和在不同的应用场景下可以有不同的优势。现阶段，为了满足汽车智能化、网络化的功能需求，汽车的E /E架构已经从传统的分布式向面向区域的E/E架构转变，如智能驾驶域、驾驶舱域、车身域等。基于区域的E/E架构，在骨干网络中，使用高带宽车载以太网与相应的域控制器或区域网关进行通信。在区域网关或域控制器下，相应的传感器和执行器可以通过各种不同的总线CAN、LIN和分支车以太网连接。因此，E/E架构的实现需要将CAN与车载以太网相结合。另外，对于很多传统的汽车网络用例，CAN还是比较划算的。综上所述，在未来，车载以太网和CAN不会互相取代，而是共存。在CAN和车载以太网共存的车载网络中，必然需要CAN ECU和车载以太网ECU之间的通信。但是，目前的标准中没有CAN ECU和车载以太网ECU之间数据包转换的方案。
如何实现车载以太网部分/IP数据与CAN协议数据的相互转换？
由于CAN总线和车载以太网总线将长期共存于车载网络中，因此需要在CAN ECU和车载以太网ECU之间搭建通信桥梁，以保证车载网络的正常通信。为了寻找解决方案，我们发现上海何谦电子科技有限公司(HingeTech)较早提出了CAN包与车载以太网包的转换方案(授权公告号:CN111130676 B)，转换方法如下:
图can数据与车载以太网之间的部分/IP数据转换示意图
参照图1和表2，设置微处理器控制器(MCU ),在bot处设置CAN接口和车载以太网接口……MCU端，负责解析CAN数据包和车载以太网数据包，并根据需要封装成相应的CAN数据包或车载以太网数据包；微处理器控制器包括SOME/IP传输模块、CAN传输模块和映射表处理模块，映射表处理模块与SOME/IP传输模块和CAN传输模块连接，用于解码SOME/IP协议信号和CAN协议信号之间的相互转换；映射表处理模块包括对应于SOME/IP的CAN地址识别码(CAN ID)和报文地址识别码(报文ID)的映射表；映射表还包括一些/IP信息地址识别码、传输终端地址、服务端口号等信息。
车载以太网中把SOME/IP数据包转换成CAN数据包的核心方法包括:SOME/IP传输模块根据SOME/IP协议解包，解包过程包括解析接收到的SOME/IP协议信号，分离消息ID和净荷信号；然后调用映射表处理模块解析CAN ID对应于消息ID；CAN传输模块根据CAN标准协议封装CAN ID和负载信号，然后通过CAN接口传输到CAN总线。
将CAN格式的数据包转换成车载以太网中的SOME/IP数据包的核心步骤包括:CAN传输模块根据CAN协议进行解包，解包过程包括对接收到的根据CAN协议传输的信号进行解析，分离出CAN地址识别码(CAN ID)和负载信号，然后调用映射表处理模块解析出与CAN ID匹配的报文ID。通过报文ID，SOME/IP传输模块捕获报文ID、对应的协议类型、端口、IP地址和负载信号，按照SOME/IP协议的格式进行封装，通过车载以太网接口发送到车载以太网总线。通过内置的查找映射表，转发负载信号，使车载以太网和CAN网络相连，车载以太网节点和CAN网络节点通过该装置互联。
可以看出，何谦技术通过提供车载以太网数据和CAN数据相互转换的技术，使得CAN ECU和车载以太网ECU能够在面向区域的E /E架构下正常通信。另外，车载以太网的SOME/IP通信和CAN通信最大的区别在于，SOME/IP通信是面向服务的，CAN通信是面向信号的。面向服务的通信可以大大降低网络负载，提高通信效率，因此汽车自适应AUTOSAR采用SOME/IP作为SOA的软件架构作为通信中间件。何谦科技已成功量产SOME/IP协议栈和自动化SOME-matrix SOA工具，用于车载以太网研究中的SOME/IP通信，如域控制器、智能驾驶舱、仪表、ADAS辅助驾驶、自动驾驶等。如图2所示。何谦技术提供的SOME/IP协议栈支持很多功能，比如支持SOME/IP-SD、SOME/IP、序列化和反序列化、事件、字段；；高性能:CPU负载<；2%，要求&；响应小于1毫秒；稳定性高。
图2何谦科技的一些/IP协议栈和自动化SOA工具
针对面向SOA的服务API开发复杂的问题，何谦科技提出了Hinge-Matrix SOA工具，可以根据场景快速定制基于服务的API。Hinge-Matrix SOA工具基于各种不同格式的配置文件，如Excel格式文件。通过将Excel格式的配置文件导入到Hinge-Matrix SOA工具中，自动生成服务代码，并将生成的服务代码导入到SOME/IP协议栈中，从而快速完成Autosar API/Service API的开发，大大缩短软件开发周期。
综上所述，在未来相当长的一段时间内，车载以太网和CAN网络由于各自不同的优势，将在车载网络中共存。何谦技术提供的车载以太网的SOME/IP数据与CAN数据的相互转换方法，解决了车载网络中具有以太网接口的ECU与具有CAN接口的ECU之间的相互通信，为面向区域的E /E架构的应用打下了坚实的基础，同时提供了相应的SOME/IP协议栈和SOA快速代码生成工具。近年来，随着汽车电子设备的不断发展，以智能化、网络化为特征的汽车科技创新给汽车行业带来了巨大的变革。人们对智能汽车提出了不同的功能需求，如ADAS辅助驾驶、自动驾驶、车载娱乐、车身监控等，这促使汽车制造商在汽车中部署大量ECU来实现复杂的功能，以满足用户的需求。大量ECU的使用要求高速、高带宽、低延迟的车载网络通信，而传统的CAN总线很难满足高速、高带宽、低延迟的要求。因此，为了适应智能化和网络化的发展，在传统以太网的基础上，IEEE提出了具有高速率、高带宽和低延迟传输特性的车载以太网，推动未来汽车网络从现有的基于CAN的通信网络逐步过渡到基于车载以太网的通信网络。因此，国内外大量优秀企业都在从事车载以太网技术的研发。例如，在国内，以何谦科技为代表的企业正专注于车载以太网技术的研发，加速基于车载以太网总线的产品量产进程。
CAN总线会被车载以太网总线完全取代吗？
CAN是ISO国际标准化串行通信协议，是支持分布式控制或实时控制的有效串行通信网络。与其他通信总线相比，的技术特点可以使其在车载环境下特别有效，如表1所示。比如，第一，它的噪声容忍度高，受CAN的物理层和协议支持。CAN支持原生组播和广播，提供内置帧优先级，100%分布式运行，轻松支持数十英尺长的单总线。
与CAN相比，车载以太网传输速度快，可以通过光纤传输支持10 G/s的传输速率，支持QoS和TSN，允许实时确定性通信，支持多种不同的协议，支持面向服务的SOA通信，具有可扩展性。显然，车载以太网和在不同的应用场景下可以有不同的优势。现阶段，为了满足汽车智能化、网络化的功能需求，汽车的E /E架构已经从传统的分布式向面向区域的E/E架构转变，如智能驾驶域、驾驶舱域、车身域等。基于区域的E/E架构，在骨干网络中，使用高带宽车载以太网与相应的域控制器或区域网关进行通信。在区域网关或域控制器下，相应的传感器和执行器可以通过各种不同的总线CAN、LIN和分支车以太网连接。因此，E/E架构的实现需要将CAN与车载以太网相结合。另外，CAN对于马来说还是比较划算的……传统汽车网络用例。综上所述，在未来，车载以太网和CAN不会互相取代，而是共存。在CAN和车载以太网共存的车载网络中，必然需要CAN ECU和车载以太网ECU之间的通信。但是，目前的标准中没有CAN ECU和车载以太网ECU之间数据包转换的方案。
如何实现车载以太网部分/IP数据与CAN协议数据的相互转换？
由于CAN总线和车载以太网总线将长期共存于车载网络中，因此需要在CAN ECU和车载以太网ECU之间搭建通信桥梁，以保证车载网络的正常通信。为了寻找解决方案，我们发现上海何谦电子科技有限公司(HingeTech)较早提出了CAN包与车载以太网包的转换方案(授权公告号:CN111130676 B)，转换方法如下:
图can数据与车载以太网之间的部分/IP数据转换示意图
参考图1和表2，设置微处理器控制器(MCU)，MCU两端设置CAN接口和车载以太网接口，负责解析CAN数据包和车载以太网数据包，根据需要封装成相应的CAN数据包或车载以太网数据包；微处理器控制器包括SOME/IP传输模块、CAN传输模块和映射表处理模块，映射表处理模块与SOME/IP传输模块和CAN传输模块连接，用于解码SOME/IP协议信号和CAN协议信号之间的相互转换；映射表处理模块包括对应于SOME/IP的CAN地址识别码(CAN ID)和报文地址识别码(报文ID)的映射表；映射表还包括一些/IP信息地址识别码、传输终端地址、服务端口号等信息。
车载以太网中把SOME/IP数据包转换成CAN数据包的核心方法包括:SOME/IP传输模块根据SOME/IP协议解包，解包过程包括解析接收到的SOME/IP协议信号，分离消息ID和净荷信号；然后调用映射表处理模块解析CAN ID对应于消息ID；CAN传输模块根据CAN标准协议封装CAN ID和负载信号，然后通过CAN接口传输到CAN总线。
将CAN格式的数据包转换成车载以太网中的SOME/IP数据包的核心步骤包括:CAN传输模块根据CAN协议进行解包，解包过程包括对接收到的根据CAN协议传输的信号进行解析，分离出CAN地址识别码(CAN ID)和负载信号，然后调用映射表处理模块解析出与CAN ID匹配的报文ID。通过报文ID，SOME/IP传输模块捕获报文ID、对应的协议类型、端口、IP地址和负载信号，按照SOME/IP协议的格式进行封装，通过车载以太网接口发送到车载以太网总线。通过内置的查找映射表，转发负载信号，使车载以太网和CAN网络相连，车载以太网节点和CAN网络节点通过该装置互联。
可以看出，何谦技术通过提供车载以太网数据和CAN数据相互转换的技术，使得CAN ECU和车载以太网ECU能够在面向区域的E /E架构下正常通信。另外，车载以太网的SOME/IP通信和CAN通信最大的区别在于，SOME/IP通信是面向服务的，CAN通信是面向信号的。面向服务的通信可以大大降低网络负载，提高通信效率，因此汽车自适应AUTOSAR采用SOME/IP作为SOA的软件架构作为通信中间件。何谦科技已成功量产SOME/IP协议栈和自动化SOME-matrix SOA工具，用于车载以太网研究中的SOME/IP通信，如域控制器、智能驾驶舱、仪表、ADAS辅助驾驶、自动驾驶等。如图2所示。何谦技术提供的SOME/IP协议栈支持很多功能，比如支持SOME/IP-SD、SOME/IP、序列化和反序列化、事件、字段；；高性能:CPU负载<；2%，要求&；响应小于1毫秒；稳定性高。
图2何谦科技的一些/IP协议栈和自动化SOA工具
针对面向SOA的服务API开发复杂的问题，何谦科技提出了Hinge-Matrix SOA工具，可以根据场景快速定制基于服务的API。Hinge-Matrix SOA工具基于各种不同格式的配置文件，如Excel格式文件。通过将Excel格式的配置文件导入到Hinge-Matrix SOA工具中，自动生成服务代码，并将生成的服务代码导入到SOME/IP协议栈中，从而快速完成Autosar API/Service API的开发，大大缩短软件开发周期。
综上所述，在未来相当长的一段时间内，车载以太网和CAN网络由于各自不同的优势，将在车载网络中共存。何谦技术提供的车载以太网的SOME/IP数据与CAN数据的相互转换方法，解决了车载网络中具有以太网接口的ECU与具有CAN接口的ECU之间的相互通信，为面向区域的E /E架构的应用打下了坚实的基础，同时提供了相应的SOME/IP协议栈和SOA快速代码生成工具。
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