ethernet@automotive webinarreihe - vector.com · 3 moderator informationen dipl. ing. (fh), m.sc....
TRANSCRIPT
V1.05 | 2015-05-13
Einführung in Ethernet und IP im Kraftfahrzeug
Ethernet@Automotive Webinarreihe
2
Informationen 3
Einführung 6
Physikalische Schichten 9
IEEE Ethernet MAC + VLAN 15
Internet Protocol (IPv4/IPv6) 19
TCP und UDP 23
Anwendungsbezogene Protokolle 28
Zusammenfassung und Ausblick 33
Einführung 35
Agenda
3
ModeratorInformationen
Dipl. Ing. (FH), M.Sc. Jan BossertTechnical Trainer
Schulungsgebiete CAN, FlexRay, Ethernet und IP
CANoe und CANalyzer
Email: [email protected]
4
Vector Schulungen/WorkshopsInformationen
Grundlagen: > CAN, LIN, Ethernet und IP, …
Produkte:> CANoe, CANalyzer, CANape, …
Software Komponenten:> AUTOSAR, OSEK/VDX, …
VectorAcademy
Weitere Information:> www.vector-academy.com
5
Informationen 3
Einführung 6
Physikalische Schichten 9
IEEE Ethernet MAC + VLAN 15
Internet Protocol (IPv4/IPv6) 19
TCP und UDP 23
Anwendungsbezogene Protokolle 28
Zusammenfassung und Ausblick 33
Einführung 35
Agenda
6
Ethernet@Automotive WebinarreiheEinführung
Teil 2: Der AUTOSAR Ethernet-Stack und seine Anwendungsfälle> Moderator: Marc Weber
> Dienstag, 26. Mai 2015
Teil 3: Einführung in Audio/Video Bridging über Ethernet im Kraftfahrzeug> Moderator: Bernd Jesse
> Mittwoch, 10. Juni 2015
Teil 1: Einführung in Ethernet und IP im Kraftfahrzeug> Moderator: Jan Bossert
> Mittwoch, 13. Mai 2015
7
AnwendungsbereicheEinführung
1
2
3
4
5
6
7
Ethernet PHY(Open Alliance BroadR-Reach, IEEE 100Base-TX/1000Base-T)
IEEE Ethernet MAC + VLAN
IPv4/IPv6
TCP/UDP
SOME/IP DoIP
AVB
XCP
Service Control/Discovery
Diagnostics and Flash Update
Measurement and Calibration
Audio/VideoTime Sync
ISO 15118Part 3
Smart Charging
ISO 15118Part 1 + 2
8
Informationen 3
Einführung 6
Physikalische Schichten 9
IEEE Ethernet MAC + VLAN 15
Internet Protocol (IPv4/IPv6) 19
TCP und UDP 23
Anwendungsbezogene Protokolle 28
Zusammenfassung und Ausblick 33
Einführung 35
Agenda
9
Ethernet Topologie im KfzPhysikalische Schichten
10
Komponenten im Steuergerät (ECU)Physikalische Schichten
µC: HOST
Beinhaltet Anwendungs- und Basissoftware des Steuergerätes
Verfügt über IEEE Ethernet MAC sowie höhere OSI Schichten
MII: Medium Independent Interface
Schnittstelle vom µC zum Ethernet PHY
MDI: Medium Dependent Interface
Verbindung vom Ethernet PHY zum physikalischen Medium
11
Open Alliance BroadR-ReachPhysikalische Schichten
MASTERBroadR-Reach
PHYMDI
SLAVEBroadR-Reach
PHYMDI
100 Mbit/s FULL DUPLEX
ECU 1 ECU 2
UTP: Unshielded Twisted Pair
Kodierung/Dekodierung:
4B3B, 3B2T, PAM3
Taktrückgewinnung/Synchronisation:
Master-Slave Verfahren
Konfiguration im PHY
12
100Base-TX
PHY100Base-TX
PHY
MDI
100 Mbit/s FULL DUPLEX
ECU 1 ECU 2
MDI
Tx Rx Tx Rx
IEEE 100Base-TXPhysikalische Schichten
Kodierung/Dekodierung:
NRZI, 4B5B, MLT-3
Taktrückgewinnung/Synchronisation:
Jeweiliger Pfad wird von Sender aktiv gehalten
Kontinuierliche Synchronisation
13
IEEE 1000Base-TPhysikalische Schichten
Kodierung/Dekodierung:
4D-PAM5, 8B1Q4
Taktrückgewinnung/Synchronisation:
Master-Slave Verfahren
Rollen können konfiguriert oder ausgehandelt werden
14
Informationen 3
Einführung 6
Physikalische Schichten 9
IEEE Ethernet MAC + VLAN 15
Internet Protocol (IPv4/IPv6) 19
TCP und UDP 23
Anwendungsbezogene Protokolle 28
Zusammenfassung und Ausblick 33
Einführung 35
Agenda
15
EigenschaftenIEEE Ethernet MAC + VLAN
Vom Übertragungsmedium unabhängige Schicht
Definiert Grundfunktionen für Ethernet-basierte Kommunikation:
> Zugriffsverfahren: CSMA/CD
> Frame-Format: Ethernet Frame
> Adressierung: Teilnehmeradressierung
Detaillierte Unterteilung von Schicht 2:
> LLC: Logical Link ControlRegelt mehrere Verbindungen höherer Schichten
> MAC: Medium Access ControlStellt die o.g. Grundfunktionen zur Verfügung
16
MAC-Adressen und VLANIEEE Ethernet MAC + VLAN
17
Ethernet FrameIEEE Ethernet MAC + VLAN
PRB: Präambel (Übertragungsbeginn)
DA: Destination Address (Ziel-MAC)
SA: Source Address (Quell-MAC)
Type: Wert ≤ 1500 (0x05DC)
> Ethernet 802.3 Frame
> Längenangabe in Byte
Payload: Datenfeld (42-1500 Byte)
CRC: Cyclic Redundancy Check
Type: Wert > 1536 (0x0600)
> Ethernet II Frame
> 0x8100: VLAN Tag
18
Informationen 3
Einführung 6
Physikalische Schichten 9
IEEE Ethernet MAC + VLAN 15
Internet Protocol (IPv4/IPv6) 19
TCP und UDP 23
Anwendungsbezogene Protokolle 28
Zusammenfassung und Ausblick 33
Einführung 35
Agenda
19
EinführungInternet Protocol (IPv4/IPv6)
Verwendet Ethernet Frames:
> IPv4: Type 0x0800
> IPv6: Type 0x86DD
Kommt in zwei Versionen zum Einsatz
> IPv4: Vier-Byte-Adressen (32 Bit)
> IPv6: Sechzehn-Byte-Adressen (128 Bit)
Sinn und Zweck
> Ermöglicht netzübergreifende Adressierung
> Wird für TCP und UDP benötigt
> Erlaubt eine flexiblere Adressvergabe als auf Schicht 2 möglich ist
20
IP-Adressen (Beispiel IPv4)Internet Protocol (IPv4/IPv6)
21
IPv4 HeaderInternet Protocol (IPv4/IPv6)
IHL: Internet Header Length (dword)
Flags: RESERVED, DF (Don‘t Fragment), MF (More Fragments)
22
Informationen 3
Einführung 6
Physikalische Schichten 9
IEEE Ethernet MAC + VLAN 15
Internet Protocol (IPv4/IPv6) 19
TCP und UDP 23
Anwendungsbezogene Protokolle 28
Zusammenfassung und Ausblick 33
Einführung 35
Agenda
23
EinführungTCP und UDP
TCP: Transmission Control Protocol
Ermöglicht verbindungsorientierte Kommunikation
UDP: User Datagramm Protocol
Ermöglicht verbindungslose Kommunikation
TCP und UDP
Adressierung erfolgt mit Ports
> Source Port: Quell-Port des Senders
> Destination Port: Ziel-Port des Empfängers
Benötigen IP-Pakete:
> TCP: Protokollfeld = 6
> UDP: Protokollfeld = 17
24
TCP/UDP-PortsTCP und UDP
25
TCP-SegmentTCP und UDP
URG: Urgent Flag
ACK: Ackowledgment Flag
PSH: Push Flag
RST: Reset Flag
SYN: Synchronize Flag
FIN: Finish Flag
26
UDP-PaketTCP und UDP
27
Informationen 3
Einführung 6
Physikalische Schichten 9
IEEE Ethernet MAC + VLAN 15
Internet Protocol (IPv4/IPv6) 19
TCP und UDP 23
Anwendungsbezogene Protokolle 28
Zusammenfassung und Ausblick 33
Einführung 35
Agenda
28
SOME/IP: Scalable service-Oriented middlewarE over IPAnwendungsbezogene Protokolle
Anwendungsbereiche:
> SOME/IP: Service-orientierte Datenübertragung für geregelte Kommunikation
> SOME/IP-SD: Erkennung von verfügbaren Services und deren Status
Benötigt TCP- oder UDP-Pakete:
> UDP: Verbindunglos ohne Quittung
> TCP: Verbindungsorientiert mit Quittung
Beschreibungsdatei: FIBEX 4.1, ARXML 4.2.1
> Beschreibungen für Services und deren Inhalt (Methoden, Ereignisse, Felder)
29
DoIP: Diagnostics over IPAnwendungsbezogene Protokolle
1
2
3
4
5
6
7
Ethernet PHY
Ethernet MAC + VLAN
IPv4/IPv6
TCP/UDP
DoIP
Diagnostics and Flash Update
Anwendungsbereiche:
> Diagnose über Ethernet und IP
> Flash-Programmierung
Benötigt TCP- oder UDP-Pakete:
> UDP: Verbindunglos ohne Quittung
> TCP: Verbindungsorientiert mit Quittung
Beschreibungsdatei: CDD, ODX, etc.
> Beschreibt die verfügbaren Diagnose-Services
30
XCP: Universal Measurement and Calibration ProtocolAnwendungsbezogene Protokolle
Anwendungsbereiche:
> Messdatenerfassung (asynchron/synchron)
> Kalibrierung (verstellen/parametrisieren)
> Flash-Programmierung
Benötigt TCP- oder UDP-Pakete:
> UDP: Verbindunglos ohne Quittung
> TCP: Verbindungsorientiert mit Quittung
Beschreibungsdatei: A2L
> Beinhaltet Speicheradressen und verfügbare Objekte eines Steuergerätes
31
AVB: Audio Video BridgingAnwendungsbezogene Protokolle
Anwendungsbereiche:
> Zeitsynchrone Datenübertragung
> Datenübertragung mit garantierten worstcase Latenzzeiten
> Priorisierte Datenübertragung
Ethernet Frames bzw. VLAN Frames:
> Diverse Ethertypes: z.B. 0x88F7 (gPTP)
Unterteilung von AVB:
> IEEE 802.1Qav/AS/Qat: Zeitsynchronisation, Priorisierung, Optimierung von Latenzzeiten
> IEEE 1722: Transportprotokoll
> IEC 61883: Aufbereitung von Audio/Video Streams
32
Informationen 3
Einführung 6
Physikalische Schichten 9
IEEE Ethernet MAC + VLAN 15
Internet Protocol (IPv4/IPv6) 19
TCP und UDP 23
Anwendungsbezogene Protokolle 28
Zusammenfassung und Ausblick 33
Einführung 35
Agenda
33
AnwendungsbereicheZusammenfassung und Ausblick
1
2
3
4
5
6
7
Ethernet PHY(Open Alliance BroadR-Reach, IEEE 100Base-TX/1000Base-T)
IEEE Ethernet MAC + VLAN
IPv4/IPv6
TCP/UDP
SOME/IP DoIP
AVB
XCP
Service Control/Discovery
Diagnostics and Flash Update
Measurement and Calibration
Audio/VideoTime Sync
ISO 15118Part 3
Smart Charging
ISO 15118Part 1 + 2
34
CANoe/CANalyzer.EthernetZusammenfassung und Ausblick
CANoe/CANalyzer Demo inklusive Ethernet:> Messen, Analysieren, Simulieren, Testen von
Ethernet- und IP-basierter Kommunikation
> Kostenlose Demo Version:
www.vector.com/vi_downloadcenter_de.html
Produkte: CANoe, Kategorien: Demos
SCC AddOn (benötigt CANoe.Ethernet):> Messen, Analysieren, Simulieren, Testen
von Smart Charge Communication
> Kostenloser Download:
www.vector.com/vi_downloadcenter_de.html
Produkte: CANoe, Kategorien: AddOns/FreewareCANoe/CANalyzer.Ethernet
35
Ethernet@Automotive WebinarreiheEinführung
Teil 2: Der AUTOSAR Ethernet-Stack und seine Anwendungsfälle> Moderator: Marc Weber
> Dienstag, 26. Mai 2015
Teil 3: Einführung in Audio/Video Bridging über Ethernet im Kraftfahrzeug> Moderator: Bernd Jesse
> Mittwoch, 10. Juni 2015
Teil 1: Einführung in Ethernet und IP im Kraftfahrzeug> Moderator: Jan Bossert
> Mittwoch, 13. Mai 2015
36 © 2015. Vector Informatik GmbH. All rights reserved. Any distribution or copying is subject to prior written approval by Vector. V1.05 | 2015-05-13
For more information about Vectorand our products please visit
www.vector.com
Bossert, JanVector Informatik GmbH
Author: