最近有看到两篇文章《STAR3 – Eine neue Generation der E/E-Architektur》和《Mercedes “S-Class” Powernet Architecture》 分别介绍了奔驰的EE电子电气架构STAR3和相关联的12V配电系统的设计。
我想就这两篇文章展开下，系统性的看下奔驰的EE架构。
早在2020年奔驰已经完成了Domain架构的量产，使用以太网在动力、车身、娱乐和自动辅助驾驶四块，并且结合了CAN-FD、汽车以太网（100BASE-T1）、HSVL2.0（高速视频链路）和HSDL（高速Data Link）技术组合。
▲图1. 奔驰的网络架构概览（颜色是分Domain的）
奔驰通过升级了以太网和高速连接，来满足更高带宽和可扩展性要求，并且使用了信息安全的措施实现了OTA的无线更新。在电源架构里面，倒是使用了双电池的系统设计，给关键部件的电源做了冗余设计，如下图所示，包含了48V电池（含DC-DC）、12VAGM，配合了多个12V的配电盒，设计方面配合了好多配电结构。
▲图2. 奔驰的12V系统架构
Part 1 奔驰的STAR3 EE架构
奔驰首先在新S 级 (BR 223) 导入了STAR 3新一代E/E架构，第一步是整合众多功能创新，然后把这套E/E架构扩展到其他产品， STAR3 E/E 架构存在很大的兼容性的。这套STAR3架构的亮点是：
●面向Domain的架构：开发了域控制器和网关，用于解耦域的以太网主干网络
●CAN-FD 的引入和 100BASE-T1 汽车以太网主体：使用了以具有竞争力的成本创建带宽储备
●在汽车以太网上使用面向服务的通信概念（SOME/IP、客户端/ 服务器通信 (C/S)) 用于 更灵活的域解耦，支持单独部件的开发周期
●导入奔驰远程服务：车辆中的 50 多个电子部件可 OTA 更新
●多级安全设计理念，确保安全设计：外部车辆访问、安全的车载通信、车载ECU 中硬件安全模块
▲图3. 奔驰Domain架构和主要的连接
Part 2 高速通信带宽的设计考虑
奔驰之前的车载网络，主要有LIN、CAN、FlexRay、MOST150（面向媒体的系统传输）和 HSVL 引入车辆网络。新S级围绕 CAN-FD、汽车以太网 (100BASE-T1) 和HSVL2.0 扩展。
▲图4. 奔驰的带宽连接
各方面的用途包括：
（1）音频数据
用于同步传输娱乐系统主机 (HU) 之间的音频数据和音响，使用MOST150总线。带宽150 Mbit/s 来支持音响系统的所有音频通道无延迟地以最高质量传输。
（2）视频数据
在不断增长的显示尺寸和分辨率的推动下，在视频传输领域，带宽需求是连续的。使用HSVL2.0，数千兆位范围内的带宽HSVL2.0 涵盖了所有当前的显示要求。启用 HSVL2.0
传输速率高达 6 GBit/s；更高的传输带宽支持了软件使用特殊算法视觉无损压缩（VESA DSC）。HSVL2.0 还支持面向同轴电缆供电（倒车摄像头的连接不需要为相机单独供电）
HSVL2.0 提供摄像头、显示器在同一物理上使用其他数据格式传导（边带通道）。用于千兆以太网通道，系统主机和仪表之间快速传输信息，一个 I2C 通道连接触摸屏幕和系统主机和用于触觉反馈的以太网通道，提供用于视频传输端到端保护的 HSVL2.0 机制，例如后视摄像头图像。
▲图5. 高速数据连接
（3）高速数据链路 (HSDL)
这个领域主要在信息娱乐系统里面，用于联网远程信息快速和高性能数据通道，支持高带宽通信需求，在车辆不同控制单元之间的内容共享、在线流媒体。通过移动网络最多1 GBit/s 和无损音频质量音响系统输出和电话语音。
目前高速数据链路HDBaseT 技术，是一种符合汽车标准的对称连接，具有 2 GHz 带宽。充当本地人的隧道千兆以太网、USB 2.0 等接口和具有低延迟的 I2S（音频总线）
USB 可能的电缆长度从 5 米增加到 15 米，集成了 HDBaseT 链路的诊断（监控电缆断裂和短路）
▲图6. 奔驰的OTA的设计
小结：奔驰有关以太网的应用部分，在后续来讲，我是觉得花时间阅读这些对于我们理解整个EE架构的发展和演变有帮助，明天写下半部分。
以太网和供电
2022-05-16 09:33:55
传统汽车企业在Domain架构下，把CAN网络替换成以太网骨干网，是围绕远程信息系统和自动辅助驾驶系统两大块内容，并且在整车不断增加的软件数量，这些按照原有的设计，对主干网络的通信带宽的需求不断增长。
借助汽车以太网，面向服务的通信概念正在进入车辆网络 （SOME/IP、C/S 通信），这是汽车软件往功能扩展和灵活性增加的必要的路径。
▲图 1. 奔驰STAR 3 上的车载以太网网络拓扑
Part 1 STAR 3的里面的汽车以太网
面向信号的通信方式 (Signal-Oriented Communication) 正在达到其极限 （将信号进行传输）。比如节点B需要节点A的某一个信息，节点A就直接把这个信号同其他信号一起，打包成报文发送到总线上，节点B收到之后就能够获得该信号了，如下图左半部分所示。
▲图2. 面向信号和面向服务的通信机制对比
借助汽车以太网，面向服务的通信在进入车辆网络 （SOME/IP、C/S 通信），主要目的是灵活地处理越来越多的需求，从而降低复杂性和动态性。
C/S创建明确定义的接口为表征的服务环境，软件组件通过称为“服务总线”的中间件连接。中间件承担服务提供者和服务使用者之间进行调解，因此可实现系统中服务角色之间的松散耦合。比原有的软件架构更灵活，具有更高的可重用性和对新服务组件更好的集成性。中间件调节了服务提供者和服务使用者之间的通信，当然也包括对该通信的建立，通常还定义了以太网报文中数据的序列，序列器决定了在发送端如何将数据序列化为串行比特流，然后在接收端如何反序列化。
▲图3. ECU的PDU
SOME/IP服务发现协议是 SOME/IP 的核心功能，有以下几个主要任务：
（1）SD 协议管理提供动态查找功能实体并能配置其访问权限的功能
（2）SD 协议管理向网络发送事件消息的需求，向需要它们的接收者发送事件消息
（3）检测服务实例是否正在运行
为了让客户端知道哪些服务当前可用，SOME/IP-SD 提供了两种机制，Offer Service提供服务允许服务器向所在的网络提供其所能够提供的服务。Find Service发现服务允许客户端请求可用的服务。
▲图5. Gateway的工作机制
Part 2 信息安全机制
我后来仔细思考一下，在集成度的考虑，欧洲普遍还是围绕传统的信息安全的模式来走，由于整个开发周期的原因，一方面要平衡整个软件开发周期，一方面要考虑信息安全的管理复杂度所以这个分层还挺有必要的。
▲图6. 奔驰的以太网的使用
▲图7. 主机和T-box的联网和分层机制
目前从12V电源来看，车企倾向于围绕双12V电池的模式，分为不同的电源备份机制，通过一个平衡单元形成在电源之间的调度，也就是说不管是两个电池还是充电单元，3个里面挂掉1个，整体性能影响有限。
▲图8. 奔驰的12V系统
小结：偏软件和通信本身的部分，我也是看个大概，供大家参考。
