一种车载边缘网关

技术领域

本发明涉及一种车载边缘网关，属于车载网络技术领域。

背景技术

目前随着乘用车电子电器架构的发展，以及车载运算单元集中化的发展，车辆网络正处于从传统CAN网络向以太网转型的过程中，伴随着SOA（面向服务的架构）在机动车上的应用，车辆的电子电器架构以及车载通信正在发生系列的变革。特斯拉等车企已经在新车型上采用了分成多个域的方式进行车辆网络架构的组织，从而减少ECU节点，以及降低车辆线束和复杂度。而下一代车身电子电器架构将使用一台中央计算平台作为车身的大脑，与之配合的是各类传感器和执行机构将直接接入中央计算平台，又中央计算平台基于SOA的方式进行控制。而由于各车辆网络架构不同、车载网络结构复杂等原因，致使现有的车载网络线束长度大，且很难支持网络的冗余备份需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种车载边缘网关，可有效解决目前车身线束长度及复杂的问题，取代现有的中央网关，同时兼具智能电力分配功能，从而使得车身网络结构可以更适应以中央计算平台为中心的SOA架构。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种车载边缘网关，基于MCU+MPU的主处理器架构，所述MCU为包含锁步ARM内核的高安全处理器，所述MPU为支持多口千兆网络的高性能处理器；所述车载边缘网关通过至少两路1000M以太网与中央计算平台连接，并通过DDS协议进行通信，两路以太网互为冗余备份；

所述车载边缘网关还包括两路独立供电接口、智能电力分配单元、扩展IO模块接口、高精度时钟及同步客户端节点；所述两路独立供电接口连接至智能电源管理单元；所述智能电力管理单元为所述智能电力分配单元供电，所述智能电力分配单元向与所述车载边缘网关通过所述车身接口连接的各传感器、执行器及ECU供电，并对所述传感器和执行及的电力供应进行分配；

所述扩展IO模块接口用于将不同类型的扩展IO模块接入所述车载边缘网关，其接口类型为CAN、以太网、spi总线、i2c总线或PCI-E总线中的一种或多种；

所述高精度时钟用于向所述ECU提供高精度时钟发布服务，并通过与所述同步客户端节点获取到的高精度时间信息并对自身时钟进行校准。

上述技术方案的改进是：所述MCU及MPU之间通过以太网、spi总线、i2c总线或PCI-E总线连接，二者通过DDS协议进行通信，CAN接口连接至MCU，MCU中包含CAN-DDS双向转换模块，双向转发相应总线上的消息。

上述技术方案的改进是：所述车载边缘网关具有存储器接口，用于接入大容量存储器，所述大容量存储器用于网络数据的存储。

本发明的有益效果是：本发明智能电力管理单元及智能电力分配单元实现在单路供电失效情况下的车辆正常运行，同时对传感器、执行器的供电进行隔离智能管理；通过高精度时钟以及高精度时间同步客户端和服务端，以分层与子节点和父节点进行时间同步，适合车辆高级别自动驾驶功能的实时，满足安全，及冗余要求。以此取代现有的中央网关，大幅减少车身线束长度及复杂度。

附图说明

图1是本发明实施例的一种车载边缘网关的硬件示意图。

图2是本发明实施例的一种车载边缘网关的智能电力分配意图。

图3是本发明实施例的一种车载边缘网关的车身架构示意图。

附图标号：车载边缘网关-1、MPU-2、MCU-3、车身接口-4、智能电力管理单元-5、以太网口-6、存储器接口-7、中央计算平台-8、智能电力分配单元-9。

具体实施方式

实施例一

本实施例的一种车载边缘网关，如图1所示，该网关具有多种外部接口，包括多路CAN，LIN，Flexray，串口，I/O，100/1000M以太网口；车辆的传感器及执行单元通过CAN，LIN，串口，100/1000M以太网口与车载边缘网关连接，并通过车身接口接入车辆系统中。

车载边缘网关基于MCU+MPU的主处理器架构，MCU为包含锁步ARM内核的高安全处理器，MPU为支持多口千兆网络的高性能处理器；车载边缘网关通过至少两路1000M以太网与中央计算平台连接，并通过DDS协议进行通信，两路以太网互为冗余备份；

车载边缘网关还包括两路独立供电接口、智能电力分配单元、扩展IO模块接口、高精度时钟及同步客户端节点。

如图2所示，两路独立供电接口连接至智能电源管理单元，互为冗余，支持在单路供电失效时无缝切换至另一路供电；智能电力管理单元为智能电力分配单元供电，智能电力分配单元向与车载边缘网关通过车身接口连接的各传感器、执行器及ECU供电，并对传感器和执行及的电力供应进行分配。当传感器、执行器或ECU出现电气故障（短路、用电异常等）时可以将其隔离并将状态发送至MCU或MPU，经过预设时间间隔后尝试恢复其供电，同时并不影响其他传感器、执行器及ECU的供电。当车载边缘网关收到车身的休眠指令后，控制自身进入休眠的同时切断传感器、执行器及ECU的电力供应。

扩展IO模块接口用于将不同类型的扩展IO模块接入车载边缘网关，其接口类型为CAN、以太网、spi总线、i2c总线或PCI-E总线中的一种或多种。扩展IO模块通过DDS协议与MCU和/或MPU通信，并具有多路IO接口或硬件驱动单元，包含电机控制器，灯光控制器，模拟输入接口，数字输入接口，模拟输出接口，数字输出接口，PWM输出接口等。

高精度时钟用于向ECU提供高精度时钟发布服务，并通过与同步客户端节点的高精度时间信息（基于主网关或中央计算机）并对自身时钟进行校准。

MCU及MPU之间通过以太网、spi总线、i2c总线或PCI-E总线连接，二者通过DDS协议进行通信，CAN(控制器局域网络Controller Area Network)接口连接至MCU，MCU中包含CAN-DDS双向转换模块，双向转发相应总线上的消息。

车载边缘网关具有存储器接口（接口采用M.2或Mini-PCIe），用于接入大容量存储器，大容量存储器用于网络数据的存储。

当车载边缘网关部署在车辆中时，根据车辆中电子元器件的分布，可以布置多个边缘网关至车辆不同位置，如图3所示，分布在车头，左侧车身，右侧车身，车尾部或其他有需要的位置，其他电子元器件就近连接至所述边缘网关，边缘网关通过多路1000M以太网连接至中央计算平台，从而简化中央计算平台与车身上其他传感器、执行器的连接，实现减少车身线束长度及复杂度的目的，降低制造及生产成本，便于生产线的自动化。