自动驾驶时代 车载以太网对比CAN总线优势明显

自动驾驶时代 车载以太网对比CAN总线优势明显

　　汽车高级辅助驾驶系统(ADAS)正在迅速普及，与此同时，自动驾驶技术和车联网也在加速发展。我们知道，车联网主要依靠车载网络、短距离无线通信和远距离移动通信技术，控制器局域网(Controller Area Network,CAN)作为车载网络骨干网已经有超过三十年的时间，并且保持旺盛的生命力。对于传输速度为1 Mb/s，安全性有限的CAN总线，能否满足自动驾驶和车联网的需求?以太网真的能取代CAN总线成为新一代汽车骨干网?

　　CAN总线服役超三十年 传输速率难以满足自动驾驶需求

　　技术的进步总是离不开需求的推动，对于车载网络来说同样如此。传统的汽车线束结构相对简单，控制器都连接至同一装置且互不干扰，不过随着消费者对汽车功能需求的增加，车内电控单元(Electrical Control Unit, ECU)的数量也在逐渐增加，ECU之间的信息交换变得更加复杂。为了让每个ECU在工作时能够交换数据和控制命令，并且分工协作、各司其职完成自己的使命，同时也为了减少不断增加的信号线， CAN控制器局域网应运而生。凭借结构简单、高速、抗干扰、可靠、价位低等优势，最大传输速度为 1 Mb/s的 CAN总线如今在欧洲生产的汽车中已非常普遍。

　　不过，ADAS的普及不仅让汽车集成了更多的传感器，车载摄像头以及娱乐系统对车载网络的带宽和延迟时间也提出了更高的要求，1Mb/s的传输速度已经难以满足自动驾驶技术发展的需求，CAN总线将何去何从?瑞萨电子(中国)有限公司应用技术中心汽车电子部副部长赵坤在接受《华强电子》杂志采访时表示：“为了更好的适应车上总线数据越来越多以及绿色节能的需求，很多车厂已经开始使用CAN FD和CAN PN。与CAN总线相比，CAN FD在传输速率和每帧的数据量上面都有很大的提高，同时CAN FD从物理设计上与CAN又比较接近，所以对于很多车厂而言更新起来会相对比较容易。CAN PN则是为了降低整车功耗，避免ECU在低功耗模式下被频繁唤醒而推出的设计。这一设计很好的适应了当前绿色环保的理念。”

　　除了在CAN总线的基础上进行优化，选择新的替代标准也是另一种思路。LIN总线是一种低成本、低端多路复用的通用串行总线，不过其最大传输速度为 20 kb/s，主要用于汽车的车门、天窗、座椅控制，无法满足高速传输需求。FlexRay 是继 CAN 和 LIN 之后的新一代汽车控制总线技术，带宽可达 10Mbps，但其成本却很高。另外，MOST主要支持的多媒体流数据传输，MOST150标准的最大带宽为150 Mb/s的，可以满足车载多媒体数据传输需求，不过基础开发成本较高。还有电气数字信号系统LVDS，通过铜缆双绞线传输高速数据，在汽车领域主要用于屏幕和摄像头之间的数据传输。

　　表：传统车载网络带宽及优缺点对比(表格来源：雷锋网)

　　解决带宽和延迟问题 车载以太网优势明显

　　虽然不同的汽车总线可以满足自动驾驶汽车的传输需求，但Marvell汽车业务高级总监Christopher Mash表示：“迄今为止，车联网使用了多种不同的技术，例如 CAN、Flexray 和 MOST。这些网络是为了满足新应用和不断增长的带宽需求而产生的，这些网络拓扑中都以不同的格式传输数据，为了在网络间传输数据，需要借助网关设备。随着以太网的出现，行业发展趋势转向整车部署同构 IP 网络。”

　　Christopher Mash进一步解释，以太网和 IP 生态系统使得能以相同格式传输数据，而不管数据速率如何。这意味着，以太网利用不同的方式传输车辆数据，既可以是 100Mbps 接口，也可以是在 1Gbps 下运行的高速低延迟传感器或无线连接，而负责处理数据的软件上层在整车内保持一致。

　　以太网应用于汽车的优势不止于能够用不同方式传输车辆数据，以太网这种可持续更新、发展的技术还有较好的适应未来的能力。在经历了标准以太网(10Mbps)、快速以太网(100Mbps)和千兆以太网(Gigabit Ethernet)推进和发展后，以太网还在继续着不断的自我迭代升级。在支持带宽持续增长的同时，它仍然保持对原有系统的兼容性。

　　鉴于此，以太网对于解决自动驾驶的带宽和延迟问题优势明显，Christopher Mash说：“想像一下，我们正在使用具有 100Mbps 以太网连接的摄像头系统。由于带宽限制，图像必须经过压缩，一种可能是使用 H264 编解码器。可以预见，从摄像头镜头到以太网数据到达图像处理设备的延迟将达到 150ms 级别。如果对摄像头实施 1000BASE-T1 千兆连接，我们可以向处理设备传送未压缩视频，而且延迟会缩短一个数量级，小于 10ms。延迟缩短可以大大改进自动系统的反应时间，实现更安全的汽车和运输体验。”（责编：振鹏）

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