一种车载网关设备的制作方法

1.本实用新型涉及汽车电子技术领域，特别涉及一种车载网关设备。


背景技术：

2.现有应用中，车辆的各种车载控制器大都采用分布式设置，控制器之间大都以can(controller area network，控制器局域网络)，lin(local interconnect network，局域互联网络)通讯为主，车载网关设备则多以can收发器、lin收发器配合功能简单的控制器来完成通信数据的路由。
3.然而，随着近年来汽车的智能化程度越来越高，特别是智能驾驶技术的发展，车内仪表、摄像头、中央控制平台、自动驾驶平台以及导航系统等车载电子设备在运行过程中会产生大量的通信数据，现有技术中的车载网关设备已经很难满足对大量通讯数据进行传输要求。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种车载网关设备，在can收发器、lin收发器的基础上，还包括支持百兆级通讯速率和/或千兆级通讯速率的高速通讯模块，能够满足大量通讯数据的传输要求。
5.为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
6.本实用新型提供一种车载网关设备，包括：壳体和设置于所述壳体内的母板，其中，
7.所述母板包括：主基板、分别设置于所述主基板上的主控制模块、基础通讯模块和高速通讯模块，其中，
8.所述主控制模块分别与所述基础通讯模块和所述高速通讯模块相连，控制所述基础通讯模块和所述高速通讯模块工作；
9.所述基础通讯模块包括can收发器和lin收发器中的至少一种；
10.所述高速通讯模块按照百兆级通讯速率和千兆级通讯速率中的至少一种进行数据传输。
11.可选的，所述高速通讯模块包括：至少一个多端口外联模块，其中，
12.每个所述多端口外联模块包括以太网交换机、至少一个以太网收发器和多个插接式通讯接口；
13.至少一个以太网交换机与所述主控制模块相连；
14.同一所述多端口外联模块中，以太网交换机分别与各以太网收发器以及至少一个插接式通讯接口相连；各以太网收发器分别与一个插接式通讯接口相连；以太网交换机以及各以太网收发器所连接的插接式通讯接口互不相同。
15.可选的，在所述高速通讯模块包括多个多端口外联模块的情况下，各所述多端口外联模块中的以太网交换机级联连接；
16.级联连接的多个以太网交换机中的首个以太网交换机与所述主控制模块相连。
17.可选的，所述高速通讯模块还包括：至少一个单端口外联模块，其中，
18.所述单端口外联模块包括直连以太网收发器和直连插接式通讯接口；
19.所述直连以太网收发器的一端与所述主控制模块相连，所述直连以太网收发器的另一端与所述直连插接式通讯接口相连。
20.可选的，所述主控制模块包括：主控制器、外存储模块和运行支持模块，其中，
21.所述主控制器分别与所述外存储模块和所述运行支持模块相连。
22.可选的，所述运行支持模块包括：电源模块、加密模块和定时唤醒模块，其中，
23.所述电源模块输出至少一种工作电压；
24.所述加密模块支持至少一种加密算法，对目标数据进行加/解密处理；
25.定时唤醒模块对车载网关设备进行定时唤醒。
26.可选的，本实用新型提供的车载网关设备，还包括：子板，其中，
27.所述子板包括：子基板和设置于所述子基板上的子控制模块；
28.所述子控制模块与所述主控制模块相连；
29.所述子控制模块接收通信数据，并将对接收到的通信数据的处理结果反馈至所述主控制模块。
30.可选的，所述子控制模块通过第一插接式内联接口与所述主控制模块相连，接收所述主控制模块发送的通信数据。
31.可选的，所述子控制模块还通过第二插接式内联接口与所述高速通讯模块相连，接收所述高速通讯模块发送的通信数据。
32.可选的，所述子板与所述母板采用层叠设置，且所述子板位于所述母板上方。
33.本实用新型提供的车载网关设备包括壳体和设置于壳体内的母板，母板包括主基板以及分别设置于主基板上的主控制模块、基础通讯模块和高速通讯模块，主控制模块分别与基础通讯模块和高速通讯模块相连，控制基础通讯模块和高速通讯模块工作，进一步的，基础通讯模块包括can收发器和lin收发器中的至少一种，高速通讯模块按照百兆级通讯速率和千兆级通讯速率中的至少一种进行数据传输。本实用新型提供的车载网关设备在能够通过can收发器和/或lin收发器进行低通讯速率的数据通讯的基础上，还可通过高速通讯模块进行百兆级以及千兆级的高通讯速率的数据通讯，能够大量通讯数据的传输要求，解决现有技术中存在的问题。
附图说明
34.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本实用新型实施例提供的一种车载网关设备母板的结构框图；
36.图2是本实用新型实施例提供的另一种车载网关设备母板的结构框图；
37.图3是本实用新型实施例提供的再一种车载网关设备母板的结构框图；
38.图4是本实用新型实施例提供的又一种车载网关设备母板的结构框图；
39.图5是本实用新型实施例提供的一种主控制模块的结构框图；
40.图6是本实用新型实施例提供的又一种车载网关设备母板的结构框图；
41.图7是本实用新型实施例提供的一种车载网关设备子板的结构框图；
42.图8是本实用新型实施例提供的车载网关设备的母板与子板的连接关系示意图。
具体实施方式
43.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.本实用新型实施例提供一种车载网关设备，包括壳体和设置于壳体内部的母板，其中，
45.作为一种可选的实施方式，壳体分为上下两部分，即上壳体和下壳体，上壳体和下壳体之间可以通过现有技术中的任一种组装方式组合安装在一起，并且，可以在需要对车载网关设备内部母板进行维护时分解。壳体采用金属材料制成，可以实现良好的屏蔽效果，为整车提供良好的电磁兼容环境。
46.参见图1，图1是本实用新型实施例提供的车载网关设备的母板的结构框图，如图1所示，本实施例提供的母板包括：主基板和分别设置于主基板之上的主控制模块、基础通讯模块和高速通讯模块。
47.具体的，主控制模块分别与基础通讯模块和高速通讯模块相连，主控制模块主要用于控制基础通讯模块和高速通讯模块工作。需要说明的是，本实用新型各实施例提供的车载网关设备中，主控制模块的控制过程以及对于通信数据的处理过程，均可基于现有技术中的车载网关设备的控制技术实现，本实用新型对此不做限定。
48.进一步的，基础通讯模块包括can收发器和lin收发器中的至少一种。至于can收发器和lin收发器的具体选择，需要结合车载网关设备所应用的具体车辆的通信网络设置。在图1所示实施例中，can收发器和lin收发器同时设置，二者分别与主控制模块相连。此外，为了便于接入整车的通讯网络，基础通讯模块还包括插接式通讯接口，在实际使用时，直接与相应的网络设备的接口插接连接即可。
49.高速通讯模块能够按照百兆级通讯速率和千兆级通讯速率中的至少一种进行数据传输，相对于现有技术中单纯依靠can网络、lin网络进行数据传输的方式相比，通过高速通讯模块可以实现数据传输速率的极大提高。对于高速通讯模块的具体构成，将在后续实施例中具体展开，此处暂不详述。
50.综上所述，本实用新型提供的车载网关设备在能够通过can收发器和/或lin收发器进行低通讯速率的数据通讯的基础上，还可通过高速通讯模块进行百兆级以及千兆级的高通训速率的数据通讯，能够大量通讯数据的传输要求，解决现有技术中存在的问题。
51.可选的，参见图2，图2是本实用新型实施例提供的另一种车载网关设备母板的结构框图，在图1所示实施例的基础上，本实施例给出高速通讯模块的一种可选构成方式。
52.具体的，高速通讯模块包括至少一个多端口外联模块(图中以一个示出)，该多端口外联模块包括：以太网交换机、至少一个以太网收发器和多个插接式通讯接口。
53.如图2所示，以太网交换机分别与主控制模块、各以太网收发器以及至少一个插接式通讯接口相连，即以太网交换机在与各以太网收发器相连的同时，还直接与至少一个插接式通讯接口相连(图2中以1个示出)，以太网交换机通过与自身直接相连的插接式通讯接口，可以直接与整车网络中的其他网络设备相连。
54.进一步的，各以太网收发器分别与一个插接式通讯接口相连，且以太网交换机以及各以太网收发器所连接的插接式通讯接口互不相同。根据上述连接关系可以看出，通过以太网交换机和以太网收发器的配合，多端口外联模块可以同时和整车网络中的多个网络设备相连。
55.需要说明的是，为了实现高速通讯模块按照百兆级通讯速率和千兆级通讯速率中的至少一种进行数据传输的功能，本实施例以及后续各个实施例中述及的以太网交换机和以太网收发器均支持按照百兆级通讯速率和千兆级通讯速率中的至少一种进行数据传输，并且，可以根据实际通讯需求自动对通讯速率进行切换，进而满足不同的输出传输需求。
56.可选的，在高速通讯模块包括多个多端口外联模块的情况下，各多端口外联模块中的以太网交换机级联连接，具体的连接关系可以结合图3所示(图3以包括两个多端口外联模块为例进行说明)，并且级联连接的多个以太网交换机中的首个以太网交换机与主控制模块相连。
57.可以想到的是，在理论上，多端口外联模块的设置数量是不受限制的，因此，可以根据实际的数据传输需求，级联更多的多端口外联模块，进而拓宽数据传输带宽，满足海量数据的传输要求。另外，在高速通讯模块包括多个多端口外联模块的情况下，各多端口外联模块中的以太网交换机也可以不进行级联，而是每个多端口外联模块中的以太网交换机直接与主控制模块连接。换句话说，根据实际需求至少一个以太网交换机与主控制模块相连。
58.可选的，参见图4，图4是本实用新型实施例提供的又一种车载网关设备母板的结构框图，在上述任一实施例的基础上(以图2所示实施例为例)，本实施例提供的母板中，高速通讯模块还包括至少一个单端口外联模块，其中，
59.单端口外联模块包括以直连太网收发器和直连插接式通讯接口，其中，直连以太网收发器的一端与主控制模块相连，直连以太网收发器的另一端与直连插接式通讯接口相连。需要说明的是，直连太网收发器和直连插接式通讯接口与前文述及的太网收发器和插接式通讯接口并无本质区别，此处的直连是指太网收发器和插接式通讯接口直接与主控制模块相连。
60.本实施例提供的母板中，高速通讯模块包括多种的对外连接模式，通过多端口外联模块可以和整车网络中包括多个网络设备的分支网络相连，而通过单端口外联模块则可以和单独的需要进行数据通讯的网络设备相连，本实施例提供的高速通讯模块具有更好的适应性，应用范围更广。
61.下面对上述任一实施例中的主控模块的可选构成进行介绍。
62.可选的，参见图5，图5是本实用新型实施例提供的一种主控模块的结构框图，本实施例提供的主控模块包括：主控制器、外存储模块和运行支持模块，主控制器分别与外存储模块和运行支持模块相连。
63.具体的，运行支持模块包括：电源模块、加密模块和定时唤醒模块，其中，
64.电源模块输出至少一种工作电压，结合现有技术中车载网关设备的工作参数可
知，电源模块需要为网关设备提供5v、3.3v、1.8v、1.1v和0.8v等多种工作电压。
65.加密模块支持至少一种加密算法，对目标数据进行加/解密处理。在实际应用中，加密模块可以集成国密sm1、sm2、sm3、sm4等商用密码算法，同时支持3des、aes、rsa、ecdsa、sha-1/256/384/512等国际常用密码算法中的至少一种，加密模块能够存储个人数字身份证书和存储、管理密钥，为移动终端提供数字签名、签名验证和数据加解密等密码服务。
66.定时唤醒模块对车载网关设备进行定时唤醒。通过定时唤醒模块实现整个设备的定时唤醒，极大程度降低网关设备的静态电流，满足现代汽车低功耗，高续航的需求。
67.外存储模块则主要包括eeprom存储器、flash存储器、emmc存储器和lpddr4存储器中的至少一种，当然，还可以包括其他支持高速数据存储，以及在线/离线进行程序升级的存储器，在不超出本实用新型核心思想范围的情况下，同样属于本实用新型保护的范围内。
68.主控制器需要是具有较强数据处理能力、数据传输能力的控制器。比如可以在控制器中集成14路的can接口，可以实现500k～5mbit/s通讯速率的自由切换，集成4路lin接口可以满足现阶段网关设备对lin通讯的需求，最高可实现19.2kbit/s的通讯速率。与现有技术中网关设备使用的控制器不同的是，该控制器具有以太网接口用于高速通讯，可以拓宽数据的上行和下行速率。
69.进一步的，主控制器还设置有usb通讯接口，能够实现usb数据通讯。
70.可选的，基于上述内容，本实施例给出一种母板的具体实现方式，具体如图6所示，在本实施例中，以太网交换机的具体选型为bcm89551，以太网收发器可以是支持千兆通信速率的bcm89883或者是支持百兆通讯速率的bcm89834，而主控制器则可选用s32g274a系列单片机开发得到。在此选型的基础上，模板中各个构成部分之间的具体连接关系可以如图6所示，对于本实施例未体现的相关构成部分的细节，可以结合现有技术确认并实现，此处不再详述。
71.可以想到的是，结合前述各个实施例可以看出，本实用新型提供的车载网关设备是通过插接式通讯接口与整车网络中的其他网络设备相连的，通过插接式通讯接口，可以实现车载网关设备与其他网络设备的快速连接或断开，具有安装拆卸方便的优点，能够实现车载网关设备的快速接入或快速拆除。
72.进一步的，在上述任一实施例提供的车载网关设备的基础上，本实施例提供的车载网关设备还包括子板，如图7所示，子板包括子基板和设置于子基板之上的子控制模块。
73.子控制模块与主控制模块相连，在实际应用中，子控制模块接收通信数据，并将对接收到的通信数据的处理结果反馈至主控制模块。需要说明的是，子控制模块对通信数据进行处理的过程，可以基于现有技术中网关设备的控制器处理通讯数据的方式实现，本实用新型对于子控制模块处理通讯数据的具体过程不做限定。
74.如图6所示，子控制模块包括子控制器、外存储器、第一插接式内联接口和第二插接式内联接口。
75.具体的，外存储器可以参照前述实施例中主控制模块的外存储模块实现，此处不再复述。
76.子控制模块通过第一插接式内联接口与主控制模块相连，接收主控制模块发送的通信数据，在实际应用中，第一插接式内联接口可以是pcie(peripheral component interconnect express，高速串行计算机扩展总线标准)接口。进一步的，子控制模块还通
过第二插接式内联接口与高速通讯模块相连，接收高速通讯模块发送的通信数据，在实际应用时，子控制模块通过第二插接式内联接口与前述以太网交换机的rgmii(reduced gigabit media independent interface，精简吉比特介质独立接口)/sgmii(serial gigabit media independent interface，串行千兆媒体独立接口)接口相连。子板与母板之间的通讯连接关系，具体可参见图8所示。
77.通过设置子板，可以在必要时分担母板的计算压力，加快数据处理的速度，提高网关设备整体的响应速度。而且，通过两种连接方式的配合，通讯数据可以经由主控制器进入子控制器，也可以由高速通讯模块直接进入子控制器，主控制器只需要接收子控制器的输出处理结果即可，从而确保主控制器可以有更多的硬件资源完成其他任务。
78.可以想到的是，为了实现插接式连接，在子板设置有第一插接式内联接口和第二插接式内联接口的情况下，母板上相应的设置有与之适配的插接接口。子板与母板采用插接的方式相连，可以方便子板的替换，在需要进行子板算力升级时，直接重新设计子板并予以更换即可，车载网关设备整体进行算力升级的过程更加灵活、快捷。另外，实际应用中也可以根据需求通过其他连接方式实现子板和母板的连接，如只设置第一插接式内联接口；考虑到连接的稳定性，子板和母版之间也可以增加螺钉连接。
79.可选的，子板与母板采用层叠设置，更有利于散热，而且有力于提高设备整体的集成度，而且，子板位于母板上方，与插接式连接方式配合，进一步简化子板的更换过程，提高设备维护效率。
80.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
81.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
82.对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
83.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。