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        汽車網關(gateway)系統的作用原理及部分車型網關位置

        2020-04-22 11:57:29 劉國瓊 352

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        近期,很多車聯網客戶反饋汽車遠程數據終端無法直接通過OBD接口采集汽車CAN數據,其實這個原理上說的是簡單,但是實際操作起來就比較復雜,那今天我給大家梳理下,共同再熟悉了解下網關,繞過網關來采集數據,或者直接在網關上采集數據。

         

        一、網關是何方神圣?

        我們知道,從一個房間走向另一個房間,需要經過一扇門。在汽車上,這些動腦筋的工程師把這個簡單的進出門用到了汽車上:從一個網絡向另外一個網絡發送信息,需要經過一道“關口”,有的可能還不止一個,有 “嘉峪關、潼關、平陽關”,車載網絡的這個關口,就是網關(getaway)。

         

        網關作為汽車網絡系統的核心控制裝置,網關負責協調不同結構和特征的CAN總線網絡及其他數據網絡之間的協議轉換、數據交換、故障診斷等工作。

         

        網關是在采集不同體系結構或協議的網絡之間進行互通時,用于提供協議轉換、數據交換等網絡兼容功能的設備,也可以通俗的叫他網絡之間的連接器、協議的轉換器、數據的翻譯器。網關既可以用于廣域互聯,也可以用于局域互聯,充當著轉換重任的計算機系統或者設備,在使用不同協議、數據或者語言,甚至兩種體系結構完全不同的兩個系統之間,做翻譯。

         

        之前還有個網橋的概念,比如CAN轉RS232這樣的,就是類似一個網橋,網關對收到的信息(例如DBC)要重新打包,以適應目標系統需求,同時,網關還提供過濾和安全,那我們在OBD接口讀取不到任何數據,比如大眾車型只能采集個OBD的電壓,特斯拉獲得一個VIN碼(用于上牌),通通屬于被網關數據過濾的功能給過濾掉了。

         

        二、網關的作用

        暫且簡單說下,主要體現的幾個方面,有專業人士勿噴:

        1、網關把局域網上的數據轉變成可以識別的ACKII碼,比如OBD2診斷數據,方便診斷。

        2、協調低速率信息與高速率信息在汽車網絡系統中的數據信息共享。

        3、負責接受和轉發信息。

        4、激活某個控制單元或者某局域網的工作。

        5、實現對整車網絡系統內部數據的同步。

        6、翻譯。

         

        網關會連接不同類型的總線系統,例如CAN信息、CAN診斷、CAN驅動、儀表、舒適等等,這里面區別比較大,發動機CAN一般是高速率、診斷及舒適性CAN是低速率,多媒體等有的采用以太網、MOST等總線系統,那網關就得保證這些數據交換的正常進行,保證不同速率的數據總線通過網關得以協同工作。

         

        速銳得在2014年就破解了寶馬全系的網關系統,主要研究了DCAN、KCAN及PTCAN。傳輸速率為100kbit/s的KCAN(車身CAN總線)相當于地鐵的速度,主要是車身控制功能部分實現出來會用到;傳輸速率500kbit/s的PTCAN(動力傳動系統CAN總線)相當于綠皮火車的速度;傳輸速率為10Mbit/s的安全氣囊系統總線(byte flight,不展開講)相當于動車的速度;傳輸速率為22.5Mbit/s的影音娛樂系統總線(MOST)相當于高鐵的速度,盡管各個總線系統的數據傳輸速率和數據流量都不盡相同,差異巨大,但在安全和網關模塊(等同于深圳站)的統籌安排和智慧調度下,管上了公交、出租、地鐵、高鐵及小綠皮,平穩運行、協同工作。

         

        不同的總線系統的輸出數據到達網關后,網關這邊是要做進一步的處理,在網關中過濾各個信息的速度、數據量和緊急程度,并在必要時進行緩沖存儲,同時還要做故障的監控和診斷工作,比村婦女主任還忙。

         

        三、網關工作原理

        就按剛才說的,用火車站轉換旅客的過程來說明網關的工作原理最為合適,在某個車站,站臺1到達一列動車組(驅動CAN總線,數據傳輸速率為500kbit/s)車上有數百名旅客(數據),在站臺2已經有一列普快列車(車身BCM信息CAN總線,數據傳輸速率為100kbit/s),在等待,有一些旅客就要換到這列普快列車上,有一些乘客要換乘到特快列車繼續旅行,當然,也有很多時候旅客是從這一列火車上下來到候車廳去等待相應的車次,這相當于網關信息的緩沖作用。

         

        車站的這種換乘功能,即讓旅客換車,以便通過速度不同的交通工具到達各自的目的的功能,與驅動CAN總線和舒適信息CAN總線兩種網絡系統的網關功能是相同的,網關的主要任務是使兩個數據傳輸速率不同的系統之間能正常進行信息交換。

         

        四、網關都裝在什么位置?

        先說個復雜點的,在寶馬車系中,中央網關模塊、安全和網關模塊、多音頻系統控制器、便捷進入起動系統、控制顯示、組合儀表、車身網關等控制單元都具有網關功能。在奧迪和大眾車系中,根據車型的不同,網關可能安裝在組合儀表內、車上供電控制單元內、獨立的網關控制單元或者車載遠程智能網關。

         

        由于通過CAN總線的所有信息都供網關使用,所以,網關也用做診斷接口,老款的大眾及奧迪通過K線來查詢診斷信息,現在基本都用診斷CAN來完成這個工作。

         

        奧迪A8的數據總線診斷接口(網關)承襲為人熟知的功能,它與CAN舒適、CAN驅動、CAN擴展、CAN顯示與操作、CAN診斷、FlexRay總線、MOST總線、LIN總線系統連接,一般安裝在行李箱右側電控箱,所連接的總線電路主要作用有:

        1、控制單元聯網網關

        2、MOST總線環形診斷控制單元

        3、蓄電池監控裝置控制單元

        4、發電機

        5、穩壓器

         

        奧迪A7的數據總線網關安裝在后座椅下的中間位置;

        寶馬數據總線網關安裝在主駕駛位曲腳狀態的地毯下面;

        保時捷的網關在主駕駛座椅下,無線智能網關在副駕駛手套箱前方;

        大眾普遍在中控臺油門踏板上方。

        特斯拉model3在副駕駛靠近右腳的裝飾面板側上方。

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        結語:項目可以不做,搞壞車可不行

         

        那我們了解了網關及各個車載通訊系統中存在不同的速率交互信息,這里在了解與操作的同時,也要特別提醒下各位車聯網遠程智能終端,特別是帶汽車控制類的,復雜CAN數據交互類的、汽車整車控制策略類的、CAN報文轉譯類的項目,搞不定不要強行搞,別把好車搞了一堆故障碼,先咨詢下速銳得。


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