ZHCY224 October 2025 AM263P4-Q1 , TAS67524-Q1 , TAS6754-Q1
以太網(wǎng)拓?fù)洌涵h(huán)形與星形
許多第一代區(qū)域架構(gòu)采用星形拓?fù)?，其?CCU 與每個 ZCM 通過點對點以太網(wǎng)直接連接。因此，每個 ZCM 之間的通信要么通過 CCU 轉(zhuǎn)發(fā)，要么通過額外的點對點以太網(wǎng)連接，實現(xiàn)從右側(cè) ZCM 到左側(cè) ZCM 的直接區(qū)域間通信。另一種方式是環(huán)形拓?fù)洌磳⑺泄?jié)點連接成閉環(huán)，使數(shù)據(jù)可以在環(huán)路中以順時針和逆時針進行雙向傳輸。圖 2 中比較了環(huán)形拓?fù)渑c星形拓?fù)涞牟町悺?/p>
圖 2 正常運行中的環(huán)形與星形通信路徑圖 3 演示了以太網(wǎng)鏈路發(fā)生故障時的兩種拓?fù)涞谋憩F(xiàn)情況。環(huán)形拓?fù)渫ㄟ^交替的單向以太網(wǎng)保持與所有區(qū)域的通信。此外，環(huán)形拓?fù)渫ㄟ^雙向同時傳輸數(shù)據(jù)消除了切換時間，因此即使一條路徑發(fā)生故障，數(shù)據(jù)也能立即沿另一條路徑繼續(xù)傳輸，這對于 ECU 間安全關(guān)鍵型數(shù)據(jù)的傳輸至關(guān)重要。相比之下，當(dāng)星形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中的某條以太網(wǎng)連接斷開時，與該 ZCM 的所有通信將立即中斷，迫使其進入受限運行模式，并回退至預(yù)設(shè)的安全狀態(tài)。
圖 3 以太網(wǎng)連接中斷時的環(huán)形與星形通信路徑以太網(wǎng)環(huán)形架構(gòu)本身具備冗余特性，而星形架構(gòu)則需要額外的通信鏈路才能實現(xiàn)同等保護，如圖 4 所示。為每個 ECU 添加重復(fù)的通信鏈路（如以太網(wǎng)或 CAN）會增加系統(tǒng)成本和車重。
圖 4 環(huán)形拓?fù)渑c星形拓?fù)渲械娜哂?/span>以太網(wǎng)環(huán)形架構(gòu)的一個缺點是，節(jié)點數(shù)量增加會導(dǎo)致 ECU 間的端到端延時上升。例如，具有四個節(jié)點的以太網(wǎng)環(huán)形架構(gòu)的端到端延時比具有三個節(jié)點的以太網(wǎng)環(huán)形架構(gòu)更高。這種額外延時主要來源于每個 ECU 交換機中的數(shù)據(jù)包殘留延遲以及數(shù)據(jù)包復(fù)制的軟件延時，如圖 5 所示。
圖 5 軟件中的數(shù)據(jù)包殘留延遲和數(shù)據(jù)包復(fù)制表 1 計算了額外延時。
| 數(shù)據(jù)包長度 | 交換器中的數(shù)據(jù)包殘留延遲 (A) | 數(shù)據(jù)包復(fù)制的軟件延時 (B) |
| 64 字節(jié) | 1.8μs | 10μs |
| 256 字節(jié) | 3.2μs | 10μs |
| 512 字節(jié) | 5.2μs | 15μs |
| 1,518 字節(jié) | 13.2μs | 25μs |
表 1 假設(shè)條件：每秒 2,000 個數(shù)據(jù)包 (PPS)，1Gbps 以太網(wǎng)，CPU 以 400MHz 運行（單核，負(fù)載小于 60%）。
公式 1 將以太網(wǎng)環(huán)形架構(gòu)的端到端延時表示為：
其中 A 是交換機中的數(shù)據(jù)包殘留延遲，B 是數(shù)據(jù)包復(fù)制的軟件延時。