以某車型為例，該項(xiàng)目已對(duì)CAN-FD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了量產(chǎn)化應(yīng)用，該項(xiàng)目基于電子電氣功能架構(gòu)搭建了集合多種車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，集信息域、互聯(lián)域、自動(dòng)駕駛域、底盤(pán)動(dòng)力域的多域融合的一汽新一代整車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，該架構(gòu)具備支持拓展L2+級(jí)自動(dòng)駕駛和整車級(jí) OTA 技術(shù)的能力，具有高功能安全、高信息安全的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2.1 功能定義

本車型CAN-FD部分主要實(shí)現(xiàn)ADAS自動(dòng)駕駛和動(dòng)力車控等功能，ADAS功能分為駕駛智能輔助功能和自動(dòng)駕駛功能，包括撥桿換道、自動(dòng)換道、自適應(yīng)巡航、高速代駕、擁堵跟車、自動(dòng)泊車等基本或高階的功能，涉及到 ADAS域控制器與感知傳感器、底盤(pán)、動(dòng)力等執(zhí)行控制器的控制交互。

2.2 方案設(shè)計(jì)

對(duì)于 2.1 章節(jié)所描述的功能需求，在以往項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)多采用 CAN 總線進(jìn)行傳輸相關(guān)報(bào)文，但隨著ADAS 功能水平升級(jí)，這些 ADAS功能的實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信有著更高性能、低時(shí)延、高帶寬及ASIL B+的功能安全要求，傳統(tǒng)CAN通信已無(wú)法滿足。一汽紅旗在本車型上首次應(yīng)用 CAN-FD 搭建ADAS 等域的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn) ADAS 域控制器與感知控制器及執(zhí)行控制器之間的高實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的通信傳輸。

在本車型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)中，將 ADAS 功能相關(guān)的報(bào)文分為2類，控制類和感知類。再根據(jù)每個(gè)單元功能的功能安全ASIL等級(jí)確定每條報(bào)文和信號(hào)的ASIL等級(jí)，進(jìn)而制定每條信號(hào)的E2E校驗(yàn)策略。由于舒適娛樂(lè)采用傳統(tǒng)CAN的網(wǎng)絡(luò)骨架，所以在中央網(wǎng)關(guān)中做了CAN 轉(zhuǎn) CAN-FD（CAN-FD 轉(zhuǎn) CAN）的功能設(shè)計(jì)，并對(duì)網(wǎng)關(guān)做了功能安全冗余設(shè)計(jì)，網(wǎng)關(guān)功能安全設(shè)計(jì)內(nèi)容在此不做贅述。

2.3 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.3.1 車型CAN-FD節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在本車型項(xiàng)目中，CAN-FD 節(jié)點(diǎn)主要有網(wǎng)關(guān)控制器、ADAS 域控制器、ADAS 感知控制器、動(dòng)力域控制器、底盤(pán)域控制器（圖 5）。

圖5 車型CAN-FD節(jié)點(diǎn)拓?fù)?/p>

其中網(wǎng)關(guān)主要實(shí)現(xiàn) PDUCAN-FD 路由功能、CAN-CANFD 路由功能；ADAS 域控制器實(shí)現(xiàn) ADAS 規(guī)劃決策功能；ADAS
感知控制器實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知和定位功能；動(dòng)力域控制器實(shí)現(xiàn)動(dòng)力分配和控制功能；底盤(pán)域控制器實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和轉(zhuǎn)向功能。

2.3.2 路由策略設(shè)計(jì)

從 CAN 到 CAN-FD 的路由，考慮到傳輸效率，網(wǎng)關(guān)將接收到的多個(gè) CAN 報(bào)文打包到一個(gè) CAN-FD
報(bào)文中進(jìn)行發(fā)送，為保證報(bào)文矩陣的可擴(kuò)展性和打包解析的便利性，CAN-FD中每8個(gè)bytes與傳統(tǒng)CAN報(bào)文相對(duì)應(yīng)，每連續(xù)的8 bytes中至少預(yù)留32bits用于未來(lái)功能的擴(kuò)展。

網(wǎng)關(guān)的報(bào)文路由形式分為CAN-CAN路由，CANCANFD 路由和 CANFD-CAN 路由 3 種，CAN-CAN 路由遵循傳統(tǒng) CAN
路由原則，在此不做贅述，后文主要對(duì)后2種路由形式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

CAN-CANFD路由：網(wǎng)關(guān)可以將多條報(bào)文進(jìn)行組包后轉(zhuǎn)發(fā)，也可以不組包單報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)；單報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)僅改變?cè)淳W(wǎng)段報(bào)文的ID和報(bào)文類型（幀結(jié)構(gòu)和傳輸速率），但不改變數(shù)據(jù)場(chǎng)里信號(hào)的位置和數(shù)據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)度（DLC），這種轉(zhuǎn)發(fā)形式稱為報(bào)文路由。直接路由可以通過(guò)底層軟件自己完成，不需要上層軟件的參與，路由時(shí)間延遲低，一般可控制器在2ms以內(nèi)。

圖7 報(bào)文路由過(guò)程示例

CANFD-CAN路由：CAN-FD到CAN總線的消息轉(zhuǎn)發(fā)需要將DLC長(zhǎng)達(dá)64 bytes的CAN-FD的消息幀拆分為多個(gè)DLC最長(zhǎng)為8
bytes的CAN消息幀，需要數(shù)據(jù)場(chǎng)中的信號(hào)拆分重組，改變報(bào)文的ID、報(bào)文類型、DLC長(zhǎng)度以及信號(hào)位置，這種路由方式稱為信號(hào)路由。信號(hào)路由過(guò)程需要上層軟件的參與，路由時(shí)延相比報(bào)文路由要高一些，想實(shí)現(xiàn)功能安全，網(wǎng)關(guān)也需要做更多的安全冗余設(shè)計(jì)工作。

2.4 CAN-FD通信性能驗(yàn)證

針對(duì)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)，搭建了臺(tái)架對(duì) CAN-FD相關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了一致性測(cè)試和硬件在環(huán)（Hardware In the
Loop，HIL）驗(yàn)證，在網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性能指標(biāo)如總線負(fù)載率、吞吐量、平均時(shí)延和峰值時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)利用率和網(wǎng)絡(luò)效率都得出了不錯(cuò)的結(jié)果數(shù)據(jù)。