一种用于车载以太网信号转CAN信号的检测设备的制作方法

一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备
技术领域
1.本实用新型涉及车载通信信号检测领域，尤其涉及一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，推动着汽车技术的智能化发展。现阶段，汽车朝着智能化、娱乐化、自动化发展，而这几方面的发展需要汽车高带宽、低延时，特别是汽车的自动驾驶、高级辅助驾驶功能。因此传统的can总线难以满足高带宽和低延迟的需求，车载以太网总线的传输标准协议由于具备高带宽、低延时使得能够替换can总线，满足汽车自动驾驶、高级辅助驾驶功能。但是can总线由于具备高可靠性，广泛用于传输控制信号，使其难以被车载以太网总线完全替代，未来智能汽车仍然是以can总线和车载以太网总线融合使用。但是在车载以太网协议的数据包转化为can总线传输的can数据包的过程中，需要获得高可靠的can质量。影响can总线信号可靠性的因素如：电源纹波/噪声、分布电容、信号反射、电磁干扰等等，这些因素会造成can信号的不稳定，因为需要对车载以太网信号转化can信号进行在线检测。


技术实现要素：

3.基于现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备，至少包括：tsn网关、can信号检测器、上位机，其中，can信号检测器上设有can信号获取接口；
4.can信号检测器与上位机相连接，tsn网关将车载以太网信号转化为can信号后，输出至can总线上，can信号检测器通过can信号获取接口接入can总线，从而采集can信号后传输至上位机。
5.一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备，进一步优选地，tsn网关设有车载以太网接口、can接口、协议转化芯片，其中，车载以太网接口包括：100base1-t1，10base-t1、1000base-t1中的一种或多种；
6.车载以太网接口的数据包通过车载以太网接口接入tsn网关后，通过协议转化芯片将车载以太网的数据包转化为符合can协议的数据包。
7.一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备，进一步优选地，所述can信号检测器包括：高带宽amp芯片、高速adc芯片、fpga soc芯片，其中，高速adc芯片分别与高带宽amp芯片和fpga soc芯片相连接；
8.高带宽amp芯片，用于前置can信号的放大处理；
9.高度adc芯片，用于采集高带宽amp芯片处理后的信号；
10.fpga soc芯片，用于根据上位机需求下发控制信号将高速adc芯片的输出数据进行采集、存储并按照上位机指令进行打包。
11.一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备，进一步优选地，所述fpga soc芯
片包括：
12.fpga核心模块，用于发送控制指令或缓冲can信号数据或传输can信号数据给上位机；
13.dma控制器，用于通过axis bus总线获取数据收集器的can数据并通过axi bus总线发送至fpga的缓存区进行存储；
14.数据收集器，用于接收fpga模块的信号采集指令并根据采集指令从lvds数据接口获取can信号数据。
15.一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备，进一步优选地，fpga核心模块至少包括：arm处理器和缓存区，arm处理器通过axi控制总线与数据收集器相连接，用于发送是否采集can信号的指令；
16.缓存区通过axi bus总线与dma控制器相连接，用于根据arm处理器的指令传输或缓存数据。
17.一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备，进一步优选地，can检测器设置多路数据采集接口，同步采集不同can总线的ecu信号。
18.一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备，进一步优选地，can检测器通过有线或无线通信的方式与上位机相连接。
19.一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备，进一步优选地，所述can检测器包括人机交互模块，人机交互模块至少包含显示屏、按键、和指示灯；
20.显示屏用于显示系统菜单及采集到的信号波形；
21.指示灯用于指示can检测器当前的工作状态；
22.按键则用于接收用户输入的控制指令。
23.一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备，进一步优选地，can检测器通过usb总线与上位机相连接或can检测器通过rj45接口，并通过以太网总线与上位机相连接。
24.一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备，进一步优选地，高速adc芯片选择ads61b23，采样率80msps，分辨率12bits，输出接口为lvds接口。
25.有益效果：
26.本实用新型的技术方案通过对车载以太网数据数据包转化成can总线信号进行采样，数据传输至上位机后，由上位机软件对数据进行处理，可还原成波形图，结合人工分析或是通过软件算法进行分析对信号质量进行评估。通过波形图可以判断can总线的短路故障、信号完整性等可能造成总线故障的因素，同时检测车载以太网ecu的数据包传输质量情况。
附图说明
27.以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。
28.图1为本实用新型一实施例车载以太网信号转can信号的检测设备应用于车载can总线获取信号的示意图。
29.图2为本实用新型一实施例单路车载以太网信号转can信号的检测设备结构示意图。
30.图3为本实用新型一实施例多路车载以太网信号转can信号的检测设备结构示意
图。
31.图4为本实用新型一实施例车载以太网信号转can信号的检测设备中fpga soc芯片的结构示意图。
具体实施方式
32.为了对本文的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为使图面简洁，各图中的示意性地表示出了与本实用新型相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
33.本实用新型中“连接”，既可包括直接连接、也可以包括间接连接、通信连接、电连接，特别说明除外。
34.本文中所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文中所使用地，单数形式“一个”、“一种”、以及“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地另作规定。还将理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在有所陈述的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组分，但是并不排除存在有或额外增加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组分和/或其组成的群组。作为在本文中所使用的，术语“和/或”包括列举的相关项的一个或多个的任何和全部的组合
35.本实用新型提供一种用于车载以太网信号转can信号的检测设备，参见图1至图4，具体包括：
36.tsn网关、can信号检测器、上位机，其中，can信号检测器上设有can信号获取接口；
37.can信号检测器与上位机相连接，tsn网关将车载以太网信号转化为can信号后，输出至can总线上，can信号检测器通过can信号获取接口接入can总线，从而采集can信号后传输至上位机。
38.具体地，具体测试过程如下：
39.将车载以太网的ecu接入tsn网关，通过tsn网关转化后产生的can信号接入can总线当中，所有设备上电的情况下进行测试，检测设备接收can信号的输入状态，不输出信号到can总线上，不影响其他设备通信，由于是输入状态，对总线的等效电阻不产生影响，即不干扰总线的正常通信。
40.本实施例提供的can检测装置仅是获取can总线信号，不影响正常车载can的ecu的通信，通过can检测装置采集can总线的信号，将采集的can总线信号传送给上位机进行can信号质量分析。
41.tsn网关设有车载以太网接口、can接口、协议转化芯片，其中，车载以太网接口包括：100base1-t1，10base-t1、1000base-t1中的一种或多种；
42.车载以太网接口的数据包通过车载以太网接口接入tsn网关后，通过协议转化芯片将车载以太网的数据包转化为符合can协议的数据包。
43.具体地，需要说明地是，车载以太网信号转化为can信号是两种不同标准协议的数据包进行格式转化，目前已经有较多类似的现有技术阐述如何进行转换，因此，本实施例不在进行详细阐述。
44.具体参见图1，车载以太网ecu通过车载以太网phy接口接入tsn网关，将车载以太网信号传输至tsn网关，tsn网关通过协议转化模块，将车载以太网的数据包转化为can数据包，具体地，车载以太网数据包为some/ip协议数据包，用于传输控制信号；
45.将can检测装置接入到can总线中，can总线分为can_h端和can_l端，can总线上存在着较多的can通信节点，根据需求，在预设的can总线位置将can检测装置的can_l端和can_h接入can总线中获取信号，将信号传送给上位机进行分析。
46.具体地，can检测装置，包括：基于fpga芯片实现的can信号检测器、上位机，can信号检测器通过连接接口接入can总线，从can总线采集信号输入后通过can信号检测器设置通信接口接入上位机。
47.本实施例与现有技术不同，现有技术中的can检测装置，都是采用相关的零部件进行拼接在一起，其成本较高，并未较为笨重。本实施例中，关键部件的can信号检测器通过fpga实现，较为灵活，通过verilog描述出硬件功能后需要使用综合器对其代码进行解释并将代码转化为实际的功能芯片。
48.具体地，图2所示，can信号检测器包括：高带宽amp芯片、高速adc芯片、fpga soc芯片，其中，高带宽amp芯片获取can信号后，将信号传输至高速adc芯片，
49.fpga soc芯片根据上位机需求下发控制信号将高速adc芯片的输出数据进行采集、存储并按照上位机指令进行打包。
50.其中，高带宽amp芯片(放大器)能够更快获取can总线的信号并且进行放大，高带宽amp作为信号前级，用于对信号进行处理；
51.通过高带宽amp芯片将can信号接入高速adc芯片，高速adc芯片选择ads61b23，采样率80msps，分辨率12bits，输出接口为lvds接口。
52.由于车载以太网ecu众多，有时候需要同时采集多种不同车载以太网ecu发出的控制命令进行测试，为了满足这个场景需求，本实施例提供多路can信号的采集装置，参见图3，图3为多路can信号检测仪。具体，可以同时测试2路can信号，两个支路共用fpga soc芯片。
53.fpga soc芯片包括：
54.fpga核心模块，用于发送控制指令或缓冲can信号数据或传输can信号数据给上位机；
55.dma控制器，用于通过axis bus总线获取数据收集器的can数据并通过axi bus总线发送至fpga的缓存区进行存储；
56.数据收集器，用于接收fpga模块的信号采集指令并根据采集指令从lvds数据接口获取can信号数据。
57.边沿触发采集设置于上升沿触发采集或下降沿触发采集；
58.上升沿、下降沿触发通过检测can波形来确定采样数据的位置，记录的内容为触发前的一段数据及触发后的一段数据；
59.触发前和触发后数据的长度通过上位机指令进行配置。
60.fpga soc芯片作为核心，通过fpga soc实现数据的缓冲和采样，以及与上位机进行通信。
61.具体地，与上位机进行通信可以采用usb接口、rj45接口、wifi或4g/5g无线通信。
62.fpga核心模块至少包括：arm处理器和缓存区，arm处理器通过axi控制总线与数据收集器相连接，用于发送是否采集can信号的指令；
63.缓存区通过axi bus总线与dma控制器相连接，用于根据arm处理器的指令传输或缓存数据。
64.can检测器通过有线或无线通信的方式与上位机相连接。
65.can检测器通过usb总线与上位机相连接或can检测器通过rj45接口，并通过以太网总线与上位机相连接。
66.具体地，还可以通过4g/5g连接云端的服务器进行数据分析处理；
67.通过wifi、蓝牙连接本地上位机。
68.can检测器包括人机交互模块，参见图2和图3，人机交互模块至少包含显示屏、按键、和指示灯；
69.显示屏用于显示系统菜单及采集到的信号波形；
70.指示灯用于指示can检测器当前的工作状态；
71.按键则用于接收用户输入的控制指令。
72.高速adc芯片选择ads61b23，采样率80msps，分辨率12bits，输出接口为lvds接口。
73.以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。本领域的技术人员可以清楚，该实施例中的形式不局限于此，同时可调整方式也不局限于此。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。