汽车以太网有望替代CAN，成为车内唯一总线

日前，在由Aspencore旗下《EDN电子技术设计》、《EET电子工程专辑》和《ESM国际电子商情》共同举办的Tech Shanghai汽车电子设计论坛上，博通公司（Broadcom）中国区汽车市场销售经理邓超介绍了Broadcom芯片在汽车以太网方面的应用和工作原理。（该论坛另两个报道见《电动汽车和充电桩设计提出哪些新的光耦驱动需求？》和《新厂商磨拳切入智能车联网，但可靠性关口怎么跨？》）

网络带宽的演进

下图显示了以太网、令牌环网、光纤网和MOST网这几种网的带宽演进。可以看出，以太网从最低端一直到最高端，覆盖所有其他网络的带宽，并从最开始就持续有发展。除了在汽车中的应用，它在通信领域也是最普遍的一种网络。这样一种大家最熟、覆盖最全、应用最丰富的网络，被应用到汽车中是必然趋势。

相比其他总线，以太网可降低80%成本和30%线缆重量

邓超表示，以太网解决方案相比其他解决方案可以降低80%成本，包括线缆和连接器成本。另外可以降低30%线缆重量。传统的100MBPS以太网是4根线，而博通的100MBPS BROADR-REACH以太网是2线。它采用一对双绞线就能达到传统两对的带宽，并且是全双工通信。此外，它可以用非屏蔽的线，来过EMI/EMC标准。“这个是最重要的。BROADR-REACH现在已经是汽车以太网的一个国际标准了。为什么要选择非标的技术？最主要的原因是传统以太网不能过EMI/EMC，而BROADR-REACH却可以（做了相应改进）。”邓超说。

汽车以太网和传统以太网仅仅是物理层有所区别，其他（比如数据链路层）完全一样，因此传统以太网在汽车里一样可以工作。

“为什么一对以太网可以实现全双工通信？其原因是它每个PHY内部有算法。收到的信息是自己发的和对方发的相叠加，自己发的信息已知，把它去掉就是对方发的信息。”邓超解释。

汽车以太网典型应用及环视系统

下图是以太网的典型应用。它和CAN的连接通过以太网网关来实现。以太网目前还不是用来取代CAN的，主要还是应用在非CAN的部分。“CAN通过变频变换来控制，这比以太网好，因此在一段时间内都不会被以太网取代。但是到2021年以后，随着ESN这个新以太网协议推出，估计汽车会陆续去掉CAN总线，而仅有以太网通信。”

下图是用摄像头和电子控制单元组成的环视系统框图。博通的汽车以太网产品主要有两类，一类是收发器PHY，一类是Switch。“收发器实现的功能就像我们家里电脑上的网卡。一个小的ECU在一个以太网内，要连接到另一个以太网上，挂一个PHY就可以了。而Switch则相当于路由器。”邓超解释。

汽车以太网发展历史

下图是汽车以太网的发展历史。OPEN联盟是由博通、宝马和哈曼这几家公司在2011年创建，现在发展到300多家会员。博通将其BroadR-Reach专利汽车以太网技术免费放在这个联盟里，联盟里的任何会员都可以免费下载和使用。2013年，第一台采用汽车以太网的汽车——宝马X5（四个摄像头拼接的环视）量产。2014年，IEEE出了新的规范802.3 100BASE-T1（802.3 100BASE-T是传统以太网规范，1代表1对线），和OPEN联盟中的规范完全一样，这意味着BroadR-Reach成为了真正的国际标准。2015年，宝马全系列（7系、5系、3系和i系电动车）、捷豹、路虎和大众的帕萨特都集成了汽车以太网技术，而且宝马车里已经不是单纯的环视，而是整车系统都基于汽车以太网来设计。2016年更是有更多车型采用了这个技术。Broadcom现在已经出货1900万颗以太网芯片。

汽车以太网各种规范解读

以下是汽车以太网的一些规范。现在100BASE-T1可能有人觉得不够用，因此IEEE也发布了1000BASE-T1千兆以太网规范。博通千兆以太网芯片会在明年2月份流片。IEEE 802.1 AVB（Audio Video Bridging的简写）是目前汽车以太网当中最广泛的一个协议，用于多媒体应用。IEEE 802.1 TSN（Time-Sensitive Networking的简写）是AVB的下一代，有快速转发和安全性的考虑，因此未来可以取代CAN总线。IEEE 802.3bu 1PPoDL（1-Pair Power over Data Lines）可以把电源叠到两根数据线上，这样就可以用2根线实现摄像头连接。这个协议博通也有方案推出。

ADAS新应用/新需求可采用这颗MCU应对

除了PHY和Switch，博通还开发了MCU，应对如下新应用和新需求。这款MCU采用28nm工艺，针对ADAS应用，集成了汽车以太网PHY、摄像头ISP、片上Flash和DDR、AVB（提供802.1as和1722a支持），以及1080p/60帧编解码和图像处理引擎、DSP视频识别等等。

另外，对于观众提问，以后汽车中会否采用无线网络。邓超回答道，汽车需要满足功能安全，而无线传输不牢靠，且车内环境比较复杂，用户感受不理想。因此，车外（车车、车与基础设施）通信是无线连接，但车内ECU之间的连接必须得是有线连接。

本文授权自《EDN电子技术设计》，版权所有，谢绝转载

想当高手？大众车型编码了解一下

众所周知，大众车系的车辆编码众多，因为“刷隐藏功能”和原厂增配升级的流行，使得大众车系给人一种“无控制单元不编码”的感觉。而且编码功能强大而灵活，例如许多功能通过修改编码即可实现，这也使编码有了些许神秘感。笔者管中窥豹，结合自己的使用经验，在此简谈大众车系编码，希望能为您揭开编码神秘面纱的一角。

需要说明是，目前很多诊断仪都可以读取和更改控制单元编码值，但笔者认为比较好用的当属大众原厂诊断系统ODIS和第三方诊断系统VCDS。VCDS是美国Ross-Tech公司开发的针对大众车系的诊断系统，笔者认为其编码帮助提示（告诉我们如何更改编码）等一些功能已经超越了原厂ODIS诊断系统。本文中对编码的举例皆是借助VCDS诊断系统完成。

编码的前生今世

编码是控制单元的“小程序”，每个程序都有自己的功能，不同的编码可以执行不同的功能。控制单元在生产装配时已经预制了许多程序，编码能够让我们实现想要的功能。

早期的控制单元是没有编码的，编码的出现一方面是为了满足生产厂商和消费者对汽车多样化、个性化的需求，另一个重要原因就是大众车系平台化战略的持续推进。同一控制单元可以在不同品牌的不同车型上使用，只需要更改相应的编码即可。对汽车维修而言也是降低了成本，但维修的技术门槛却提高了，对维修技师也有了更高的要求。

随着科技的进步和人们生活水平的提高，对车辆的安全性和舒适性有了更高的要求，车辆配置呈现出多样化，一款车就可能分为基本型、技术型、豪华型和旗舰型等。豪华型上有的功能如自动泊车等，基本型车辆上没有配备，因此编码也变得复杂起来，不同车辆同一控制单元的编码也会有所不同。

图1 车型编码

编码的类型

1.短编码

短编码又称普通编码，由最多7位阿拉伯数字组成，使用VCDS更改编码操作时，短编码不足7位的，需要在前面用“0”补足7位后，方可进行编码操作。在短编码的设计和使用中，可以通过叠加法和占位法，或者两种方法结合使用，来实现对应的功能。

（1）占位型编码

占位型编码如图2 所示，编码是“0000075”，最末位表示的是变速器类型和挡位，5表示“6挡自动变速器”；倒数第2位表示动力CAN数据总线有哪些控制单元，7表示车辆有“ABS防抱死制动系统控制单元”、“气囊控制单元”和“空调控制单元”。

图2 发动机控制单元短编码示

（2）叠加型编码

图3是驾驶员车门控制单元的叠加型编码示例，编码“0001204”即是叠加而来，如果拆分开来，1204=4+16+32+128+1024，不同的数字代表不同的功能：0000004=后视镜转向信号已安装；0000016=自动运行激活（即升降器单触功能）；0000032=后视镜加热器已安装；0000128=5车门底盘；0001024=安全-电机未安装。

图3 驾驶员车门控制单元短编码示例

如果我们想要为车辆增加“出门/告警灯”功能，就需要在原编码的基础上加“0000064”，警告灯功能就就可以激活。

2.长编码

随着车辆配置的多样化，短编码已经不能满足功能越来越复杂的控制单元了，于是就出现了长编码。长编码由若干个字节（Byte）组成，一个字节（Byte）为8位二进制数，也是2位十六进制数。在VCDS中，每一位二进制对应一个比特（Bit）位，每个Bit代表一种含义，或几个Bit组合使用，如图4所示。

图4 雨量与光强长编码示例

Bit位可以单独勾选，若勾选，对应的二进制数值为1，否则为0。多位比特Bit组合使用时会出现下拉菜单，如图5所示。

图5 变速器传动类型编码

了解8位二进制和Bit位的对应关系，有助于更好地理解编码变化规律（图6、表1）。

图6 二进制与Bit对应关系

表1 8位二进制和Bit位的关系

编码的应用

现在大众车系没有编码的控制单元几近没有了，可见编码应用之广泛。那么什么时候需要编写或更改编码呢？笔者认为主要有3个场景：维修中更换控制单元；刷隐藏功能；原厂增配升级。下文将针对这3个场景举例，乃抛砖引玉之意。

1.更换控制单元

在实际维修工作中，车辆控制单元内部损坏的常见原因有以下3种：控制单元自身原因，如内部焊接不良，集成芯片损坏等；碰撞事故、泡水以及火烧车造成的损毁；人为损坏，如拆解读写芯片数据时的操作失误等。

不管是何种原因损坏，更换新的或是拆车的二手控制单元都有可能需要进行编码工作。如何获取正确的编码呢？如果旧的控制单元在更换之前尚可正常通讯，只要将编码信息记录下来，即可得到正确的编码。而有时控制单元在更换前已经无法通讯（如泡水等情况），编码已经无法读取，则可以通过以下的方法获取编码。

（1）连接厂家服务器获取编码

使用ODIS连接大众在德国沃尔夫斯堡总部的服务器在线编码。但目前只有大众授权的经销商有在线连接服务器的合法权限和口令，对众多独立修理厂来说这无疑是难以跨越的鸿沟。此外，也并非所有车型的所有控制单元都支持在线编码。

（2）参考其他相同车型编码

VCDS的自动扫描功能会对车辆全部控制单元进行扫描，并记录软件号和硬件号以及编码信息等。近年来有些控制单元（如03-ABS制动系统）的编码与车身底盘号VIN相关联，出现一车一编码的情况，备份原车编码显得尤为重要（图7）。

图7 一车一编码的ABS控制单元

另外，大众车系部分安全气囊控制单元的编码是根据索引码确定的（图8）。在更换新的安全气囊控制单元时，VCDS软件系统会提示输入索引码（索引码在气囊控制单元的标签纸上），然后自动编写对应的编码。

图8 安全气囊编码由索引码确定

2.刷隐藏功能

刷隐藏功能是指在不更改或加装硬件的情况下，通过更改编码值、匹配值等开通一些功能，车主自己通过诊断软件即可操作。“刷隐藏”并非官方术语，它的流行折射出大众车系车主对DIY的热情，刷隐藏的教程也充斥在网络尤其是各大汽车论坛上。

VCDS的编码帮助等功能降低了刷隐藏功能操作的难度，对刷隐藏的流行有着推波助澜的功效。如开通15 km/h自动落锁功能（即车速达到15km/h后中控自动上锁），只需找到相应控制单元，在“字节0”下勾选“Bit4”即可（图9）。

图9 实现15km/h自动落锁功能

经常有车友发出这样的疑问：为什么这些功能要被厂家隐藏？这是因为车辆在出厂时的基本功能已经可以满足日常使用，而被“隐藏”的功能也并非“人见人爱”，所以才被“隐藏”。另外，如锁车提示声音等一些功能，在部分国家是不合法规的，这也是被隐藏起来的原因之一。

对于DIY爱好者来说，刷隐藏功能可玩性更高，可以说是其乐无穷，也体现了大众车系的开放性。但刷隐藏并非没有风险，切不可盲目操作，而是要提前做好充分的功课。刷隐藏之前一定要记得备份好原车编码等信息，防止因误操作导致无法挽回的局面。笔者就曾经在刷隐藏时更改了错误的编码而导致ABS故障灯点亮的问题，吃一堑长一智，从此不忘在操作前备份编码。随着对VCDS诊断系统的不断了解，知道了VCDS对更改编码和匹配通道值操作都有相应的记录日志，这一功能可以说是非常实用的了。

3.原车升级增配

同样得益于大众集团平台化战略，高配车型的某些功能可以移植到低配车型上。刷隐藏功能可以在不改动硬件的前提下实现某些功能，是因为现有硬件已经支持这些功能，而有些功能（如定速巡航、自动泊车、氙气大灯、倒车影像等），现有的硬件不能满足，则需要更换或加装相应的硬件（如巡航开关等），所以加装硬件后也需要更改相应编码（图10）。

图10 加装硬件后更改相应编码

备份全车编码与VCDS自动扫描

前文多次提到了编码备份的重要性，而VCDS诊断系统的自动扫描功能，可以快速、系统地备份全车编码以及控制单元的其他信息。这也是VCDS诊断系统最重要的功能之一。

1.车辆识别与底盘类型

在VCDS软件主界面点击“自动扫描”，出现全车自动扫描界面。执行自动扫描之前，需要选择正确的底盘类型，底盘类型相较于平台更加细化了车型，VCDS诊断系统通过底盘类型来识别车辆。如果车辆具备网关且支持CAN诊断，可以选择使用“自动检测”，VCDS软件会自动识别车辆底盘类型。如果车辆不具备网关或不支持CAN诊断，则需要手动选择相应的代码，车辆底盘号（VIN）第7、8位就是底盘类型代码，如一辆高尔夫7的底盘号是LFV2B25G6E51*****，底盘类型代码就是5G，表示这是MQB平台下的第七代高尔夫。

图11 全车自动扫描

2.自动扫描及保存

确定好正确的底盘类型后，点击“开始”，执行自动扫描。自动扫描执行完成后，会看到全车各控制单元的信息，包含编码信息、硬件号（在控制单元的标签纸上，也就是俗称的零件号）、软件号、固件版本等，当然也包括控制单元内的故障码信息。

现在生产的大众车系CAN总线普及率已接近100%，控制单元之间通过CAN总线获取需要的信息。若某个控制单元出现故障码，有时会“告诉”总线内的其他控制单元，受故障控制单元的“传染”，其他多个控制单元也可能出现类似的故障码，而“元凶”自然就是最早发出故障信息的控制单元。使用自动扫描功能读取故障码环境参数的时间戳信息，可以准确地获得故障时间信息（图12），有助于我们更快找到“元凶”。

图12 编码及故障码等信息

此时可以复制或保存。点击“保存”按钮，会出现保存对话框，其中的底盘号和里程数一般是默认填写的。为了便于后期整理，建议补全牌照号码和维修单号，当然也可以自主添加一些相关信息（图13）。

图13 保存自动扫描

点击“确定”按钮，保存的同时出现“进程日志”，在对话框上可以查看保存的扫描文件，也可以打开扫描文件所在的文件夹（图14）。最重要的是，在不关闭该对话框或关闭进程的前提下，对车辆后续操作的跟踪记录都会保存在同一个文件内，比如保存更改的编码和匹配通道、保存高级标识信息以及保存读取的数据流等。

图14 进程日志

3.自动扫描的重要性

自动扫描非常重要，我们要养成工作前先进行自动扫描的习惯。前文提到的一车一编码已经不是个别车型的专利，现在的普及率很高，离全面普及也只是一步之遥，因此备份编码非常重要。笔者建议对每一台维修的车辆都要进行自动扫描，即使只是检查灯泡或更换机油机滤。刷隐藏功能和原车增配升级之前更要进行自动扫描，以降低风险，有备无患。而检修故障时的自动扫描，可以通过故障码发生环境时间戳来辅助诊断，帮助我们理清思路。更换控制单元时也可以直接调用以前保养时备份的编码。如果没有执行过自动扫描的车辆更换控制单元，也可以参考同配置车型自动扫描文件内的编码信息。总而言之，自动扫描好处多多。

速锐得破解大众朗逸电动汽车智能网联应用中仪表CAN总线数据

随着汽车电子进入电动化+智能网联的时代，新能源、车联网、智能化、电动化四个领域带来了CAN数据的需求，企业车队管理需要数据，汽车运营需要数据，改装、解码、匹配工具打造需要数据，现在就连简单的LED汽车照明控制，也需要匹配数据。

这一切，逃脱不了CAN、LIN、SENT、BSD、MOST各种协议下，不同ECU控制单元在不同年份，不同款式下的数据，可以这么说，在新能源这个前提下，我们要做的工作和要做的事情可能要更为复杂、多变。

前日，我拿出一份13年左右丰田的CAN协议，里边包括车灯控制、车门控制、车锁及其他车身状态各种信号，数据不多，几个车型下就几个数据，心里咯噔一下。以前，就那么几条数据，就曾经养活过一家公司，而现在，那家公司已经不存在了，不是因为丰田不好了，而是丰田的技术升级了，他们没有升级，可见，老的技术、老的方案、老的数据，在新的车型下高速迭代，吃老本只能吃到土。

新能源车的复杂程度远超出传统燃油车，因为没有什么所谓的标准，比如CAN标准、电池通信标准、数据传输标准、充电效能标准，电池BMS管理系统标准，这些底层的标准，全都没有。

面对着汽车行业的巨变和快速发展，领先的车企都已经开始积极行动，探索并践行转型，通过跨界融合，技术整合，自我迭代多种方式打造自己的核心竞争力，聚焦于汽车数据云平台，应用，零部件，传感器，芯片到整车的产业协同里，为拓展行业的发展，提供新启迪、新思路、新机遇。

那么破解这款大众朗逸，具体有何数据价值，我们后续可能会涉及人工智能、云计算、车联网等关键技术应用到汽车领域。大众有出过几款电动汽车，包括ID系列，传统油改电系列，手到擒来的大众，自然是探囊后一定要取物。大众汽车的数据可能也是牵一发而动全身，从CAN报文中可以看得出大众这款车在整个CAN矩阵的传承情况，另外也会看得出这些CAN信息的深度协同，通过SPY3回放DBC逻辑，可以得出这款车的控制策略。

新破解的大众朗逸数据有：档位、转向灯、制动踏板、加速踏板、驻车制动、转向角度、车速、主副驾驶安全带、车五门、尾箱、总里程、车架号、钥匙状态等信息。

在网联化中，后续如果加上车载5G网关，不仅可以提供低延时高带宽的连接，还可以实现软件定义多模异构网络，平滑过渡到5G时代，内置强大的路由和VPN功能，配合管理平台可以实现远程监控、诊断和维护。涉及的领域就不仅仅是出租车、驾校、家庭、公务车等领域，可能个人用户的体验都得到很好的改观。5G模组下，高清视频监控、云端资源访问都轻轻松松。

数据+5G智能网关，为汽车提供实时的云端连接能力，简单的远程OTA，对硬件的升级，对ECU控制单元BUG修复，对OBD、CAN数据的采集和监控，电池状态、驾驶状态等等的数据采集，还包括对公共交通和物流车队的监管，对新能源汽车电池数据的健康状态检测，对特种车辆和工程车的运维，对机场及港口物流的视频查看和物联数据管理，人货场的效率和安全等等。

汽车正成为令人兴奋的潮品，现在新能源国潮风还是比较强势，行业称呼国产车为带轮子的手机，炫酷造型和功能，花式玩法让这场颠覆性的革命促使各种不同的车企不断涌入，又不断有车企倒闭的信息传出，刀尖舔血，急速反攻。他们打的是产品层面的战争，速锐得做的是数据方面的积累，数据也激发出这个风口浪尖的巨大活力。数据从自然资源的角色转变成企业核心资产，汽车CAN总线数据逐步走向资产化、价值化、市场化。