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想象一下，在不久的將來，你會開新車。新車是電動汽車，有更先進的駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）有各種軟件的功能，可以聯(lián)網(wǎng)。

網(wǎng)絡(luò)汽車允許人們根據(jù)需要下載各種應(yīng)用和服務(wù)。想象一下把車借給孩子們。您可能想要安裝汽車跟蹤應(yīng)用程序，遠程設(shè)置速度限制，甚至距離限制。想開車上山滑雪一周嗎？可以為ADAS系統(tǒng)安裝安全軟件包，可以更好地應(yīng)對冰雪天氣，也可以遠程診斷輪胎，檢查一切是否正常。或者安裝多區(qū)域音頻應(yīng)用程序，在陡峭的山路上開車，聽最喜歡的播客，孩子們能看動畫片嗎？

以太網(wǎng)骨干網(wǎng)可重新配置

當然，這些都是例子，但有些場景很快就會成為現(xiàn)實。所有這些場景都取決于未來汽車需要支持的具體功能：

? 未來汽車需要連接到云端

? 硬件組件支持所有新功能，可以升級到車輛設(shè)計中甚至沒有想到的功能

? 車載網(wǎng)絡(luò)連接汽車上所有的計算機、傳感器和執(zhí)行器，支持新應(yīng)用程序生成的數(shù)據(jù)流量和通信模式

這些新要求側(cè)重于基于以太網(wǎng)的車載網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)絡(luò)，與當前的工作模式發(fā)生沖突，即所有數(shù)據(jù)流量在設(shè)計過程中都是靜態(tài)決定的，系統(tǒng)在不了解未來應(yīng)用需求的情況下

特別是使用以太網(wǎng)交換機IEEE音視頻橋接（AVB）時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）根據(jù)流量的重要性，對流量進行分類和優(yōu)先排序。廣義精確時間協(xié)議使用以太網(wǎng)交換機和網(wǎng)絡(luò)處理器（gPTP）建立同步時鐘，可以同步車輛中音視頻流的播放，也可以通過ADAS ECU組合不同傳感器(如攝像頭、雷達和激光雷達)觀察到的對象。

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更改網(wǎng)絡(luò)或TSN配置中的某些內(nèi)容不再是單個實體的任務(wù)。相反，它需要更改幾個與車輛網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)控制器、處理器和以太網(wǎng)交換機的配置。

1. 定義每個網(wǎng)絡(luò)組件上需要更改的內(nèi)容

2. 如何將新配置部署到通常來自不同供應(yīng)商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中

要解決這個問題，需要一個抽象的模型來總結(jié)每個設(shè)備的功能，以及如何配置和更新它們。

例如，在經(jīng)典平臺上AUTOSAR該軟件提供了所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通用配置視圖，但它只支持一組有限的網(wǎng)絡(luò)功能，它是靜態(tài)的，在部署到車輛后不支持動態(tài)配置更新。

而IEEE網(wǎng)絡(luò)建模和配置定義了幾個標準。IEEE 802.1Qcc(見圖1)提供抽象模型，包括:

? 集中用戶配置（CUC）模塊

- 捕獲所有應(yīng)用程序要求

- 集中網(wǎng)絡(luò)配置（CNC）

? 集中網(wǎng)絡(luò)配置（CNC）模塊

- 了解網(wǎng)絡(luò)實際硬件的所有具體功能

- 可為網(wǎng)橋、監(jiān)聽器、通話器等各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計算新的網(wǎng)絡(luò)配置

? 一種名為YANG通用抽象數(shù)據(jù)建模語言(圖2)

- 可以捕獲和建模網(wǎng)絡(luò)命令，然后每個目標設(shè)備都可以分析這些命令

該軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）該模型可以使用軟件來引導網(wǎng)絡(luò)上的流量，以解決以前網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的局限性。SDN傳統(tǒng)的基于軟件的網(wǎng)絡(luò)，而不是基于硬件的網(wǎng)絡(luò)。它可以更靈活地控制網(wǎng)絡(luò)，改變配置，分配資源，提高網(wǎng)絡(luò)容量。

圖1：符合IEEE 802.1Qcc的SDN架構(gòu)

圖2：描述網(wǎng)絡(luò)配置YANG模型示例

下載YANG模型

當然，IEEE這就是標準。他們有。MPS代理身體解釋了需要發(fā)生什么，但沒有解釋如何發(fā)生。有幾種工具可以實現(xiàn)IEEE標準。圖3顯示了可能性。YANG一些模型部署到實際網(wǎng)絡(luò)的工具。

支持這些工具：

? 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備查詢網(wǎng)絡(luò)的功能和狀態(tài)，生成新的服務(wù)請求或更新現(xiàn)有服務(wù)

? CNC模塊查詢?nèi)魏温?lián)網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)，生成配置信息并將其傳輸?shù)饺魏温?lián)網(wǎng)設(shè)備

以太網(wǎng)幀中每個工具的編碼YANG數(shù)據(jù)傳輸模式(如二進制或明文)（TCP或UDP、安全或非安全等。)以及網(wǎng)絡(luò)主機所需的資源類型(如POSIX、AUTOSAR或RTOS）各方面各不相同。

圖3：能夠?qū)崿F(xiàn)SDN工具示例的過程

恩智浦的作用

最后一步是將基于抽象模型的此類配置信息轉(zhuǎn)換為與實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特定硬件匹配的具體配置定義。

這需要與芯片緊密耦合的軟件包YANG將模型中提到的抽象配置編譯成具體設(shè)備的寄存器設(shè)置。

恩智浦正在為產(chǎn)品組合中的幾個設(shè)備開發(fā)這樣的驅(qū)動程序，包括SJA1110 10 10 10端口TSN以太網(wǎng)交換機和S32G車聯(lián)網(wǎng)處理器。

哪種序列化方法和協(xié)議取決于將在其上運行的目標設(shè)備的功能。CPU子系統(tǒng)較小(如SJA在1110)資源有限的設(shè)備中，首選內(nèi)存占用小、計算能力要求低的工具。我們的第一個實現(xiàn)證明，從圖3中選擇合適的工具是可行的。

恩智浦堅信，軟件定義網(wǎng)絡(luò)將成為汽車網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)實，相應(yīng)的解決方案需要基于標準。

結(jié)語

未來汽車軟件的爆炸性增長和重要性將需要新的硬件，可以動態(tài)重新配置，以適應(yīng)未來的汽車功能。這將影響汽車中安裝的幾個電子控制單元（ECU）計算單元和車載網(wǎng)絡(luò)。

更新由不同的制造商制造ECU由芯片組成的分布式系統(tǒng)需要標準化的抽象和一套能夠滿足這一需求的工具。

恩智浦致力于為關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品開發(fā)必要的軟件(如S32G處理器和SJA1110以太網(wǎng)交換機)實施所需SDN步驟。

如需了解更多信息，請訪問nxp.com/SJA1110和nxp.com/vehiclenetworking。

Nicola Concer

恩智浦半導體汽車RT控制器產(chǎn)品經(jīng)理

Nicola Concer是恩智浦汽車RT控制器產(chǎn)品經(jīng)理專注于電氣化和區(qū)域化EE在此之前，他擔任恩智浦以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品經(jīng)理七年。Nicola博洛尼亞大學擁有博洛尼亞大學計算機科學博士學位，與意大利半導體和紐約哥倫比亞大學合作。