V1.05 | 2015-05-13

Einführung in Ethernet und IP im Kraftfahrzeug

Ethernet@Automotive Webinarreihe

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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: academy@vector.com

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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

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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

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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

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AnwendungsbereicheEinführung

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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

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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

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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

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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

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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

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IEEE 1000Base-TPhysikalische Schichten

Kodierung/Dekodierung:

4D-PAM5, 8B1Q4

Taktrückgewinnung/Synchronisation:

Master-Slave Verfahren

Rollen können konfiguriert oder ausgehandelt werden

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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

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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

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MAC-Adressen und VLANIEEE Ethernet MAC + VLAN

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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

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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

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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

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IP-Adressen (Beispiel IPv4)Internet Protocol (IPv4/IPv6)

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IPv4 HeaderInternet Protocol (IPv4/IPv6)

IHL: Internet Header Length (dword)

Flags: RESERVED, DF (Don‘t Fragment), MF (More Fragments)

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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

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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

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TCP/UDP-PortsTCP und UDP

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TCP-SegmentTCP und UDP

URG: Urgent Flag

ACK: Ackowledgment Flag

PSH: Push Flag

RST: Reset Flag

SYN: Synchronize Flag

FIN: Finish Flag

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UDP-PaketTCP und UDP

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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

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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)

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DoIP: Diagnostics over IPAnwendungsbezogene Protokolle

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3

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6

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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

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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

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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

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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

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AnwendungsbereicheZusammenfassung und Ausblick

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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

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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

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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

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