本实用新型涉及汽车技术领域，具体为一种基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台。
背景技术：
汽车电子电气系统变得更加复杂，主要是由于信息娱乐系统、先进的驾驶员辅助系统(adas)、动力系统和车身电子设备的发展推动。这些系统需要更快、更健壮的通信网络，因为大量的实时数据和固件/软件在车辆的各种电子控制单元(ecu)之间共享。为了解决传统车载网络的不足，车载以太网100base-t1应运而生，旨在增加数据吞吐量，满足带宽要求，并减少汽车网络中的布线重量和成本。
车载以太网100base-t1具有“fasterandcheaper”的特点；
faster：100base-t1速率是100mbps，是传统车载can总线的200倍，是canfd的20～50倍。
cheaper：使用低成本utp(unshieldedtwistedpair一对非屏蔽双绞线)作为物理层介质。
现有专利公开号为cn207601619u的中国实用新型《一种基于broadr-reach以太网的汽车网关原型系统》的交换机芯片采用的恩智浦的sja1105，缺点是内部没有集成phy，需要外接phy芯片，造成外部器件较多，价格偏高，对pcb的走线有很高要求。
此外，在先进的高级驾驶员辅助系统(adas)的应用中，摄像头是必不可少的，新型的汽车摄像头信号输出为podl(poweroverdataline数据线供电)，一对双绞线。而现有的汽车网关并不具备podl接口，且现有的汽车网关还存在以下缺点：电路结构比较复杂，接口少，成本高，不利于芯片集成和功能的拓展等。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，包含了多种总线接口，能够支持can/canfd、lin及以太网数据在不同网络中进行路由转换，简化了电路结构，降低成本，采用板级供电方式，具备podl接口，便于芯片集成和功能的拓展。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，包括第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块、第四电源模块、下载调试模块、交换机、主控芯片、数字输入/输出模块、lin收发器、多个can收发器；所述第一电源模块、第二电源模块的输入端接输入电压，所述第一电源模块与每个can收发器的电源端连接，所述第二电源模块有2路输出，所述第二电源模块的一路输出与交换机、主控芯片的电源端连接，所述第二电源模块的另一路与第三电源模块、第四电源模块的输入端连接，所述第三电源模块的输出端、第四电源模块的输出端分别与交换机连接，所述交换机的输出端与主控芯片连接，所述下载调试模块与所述主控芯片连接，所述主控芯片分别与数字输入/输出模块、lin收发器、多个can收发器连接。
优选的，还包括存储芯片、按键模块、指示灯，所述存储芯片、按键模块、指示灯与所述主控芯片连接。
优选的，所述交换机选用rtl9047aa型号的芯片。
优选的，还包括接口模块，所述接口模块还至少包括5路100base-t1接口、1路100base-tx接口、1路lin接口、6路can/canfd接口、rgmii/rmii/mii/gmii/sgmii通信接口、iic/mdio/spi控制接口。
优选的，还包括podl接口模块，所述podl接口模块包括podl接口、数据线供电共模电感，所述podl接口与数据线供电共模电感连接，所述数据线供电共模电感与主控芯片连接。
优选的，所述第一电源模块输出直流电压5v，所述第一电源模块的电源稳压芯片采用lm2678-adj型号的芯片。
优选的，所述第三电源模块输出直流电压1.2v，所述第三电源模块的电源稳压芯片采用ld1117-1.2v型号的芯片。
优选的，所述第四电源模块输出直流电压1.5v，所述第四电源模块的电源稳压芯片采用ld1117-1.5v型号的芯片。
优选的，所述主控芯片还分别连接第一电源模块至第四电源模块的控制端。
优选的，还包括滤波电路，所述交换机还与滤波电路连接，所述滤波电路包括第一电感至第三电感、第一电容至第九电容，所述第一电感的一段与第二电感的一端、第三电感的一端、第一电容的一端连接，所述第一电感的另一端与第四电容的一端、第五电容的一端连接，所述第二电感的另一端于第六电容的一端、第七电容的一端连接，所述第三电感的一端与第八电容的一端、第九电容的一端连接，所述第二电容、第三电容与第一电容并联，所述第五电容至第九电容的另一端都接地。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台中包含了多种总线接口，例如can/canfd接口、lin接口、数字输入/输出接口、100base-tx接口、100base-t1接口、rgmii/rmii/mii/gmii/sgmii通信接口、iic/mdio/spi控制接口等；能够支持can/canfd、lin及以太网数据在不同网络中进行路由转换，还便于进行芯片集成和功能的拓展。
2、本实用新型的交换机选用rtl9047aa型号的芯片，内部集成了4路100base-t1phy，1路100base-txphy，无需外部phy芯片，能够大大简化电路结构，缩小体积，降低成本，并增加pcblayout设计弹性；解决了现有实用新型专利cn207601619u《一种基于broadr-reach以太网的汽车网关原型系统》的交换机芯片采用的恩智浦的sja1105，缺点是内部没有集成phy，需要外接phy芯片，造成外部器件较多，价格偏高的技术问题。
3、本实用新型还可以通过100base-tx接口对交换机配置，操作简单快捷。
4、本实用新型为了提供电路的稳定性，还设有多个滤波电路，其中一个滤波电路与交换机连接，便于提高交换机供电的稳定性。
5、本实用新型集成了下载调试模块7和存储芯片6，方便下载及调试，并将数据进行存储，有利于后期维护。
6、本实用新型的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，支持canfd通信、配有数字输入/输出接口、直观的指示灯状态、交换机芯片丰富的控制接口，功能比较多。
7、本实用新型采用板级供电方式，即采用多个电源模块的设计，并且每个电源模块所提供的电压不同，能够给不同芯片提供所需的电压，基本涵盖了市面上大多数芯片所需要的电压，并采用主控芯片10对各个电源模块(如第一电源模块至第四电源模块)进行单独的控制，便于进行芯片的集成拓展，当引入新的芯片时，通过主控芯片来选择与其新的芯片相对应的电压，然后将相对应的电压输出给该新的芯片，来满足该新的芯片的供电需求，从而避免了引入新的芯片时需重新添加电源电路，这样设计的好处是，能够便于功能拓展和集成，简化电路结构。
8、本实用新型的采用模块话的设计，简化了电路，降低了成本，适用范围比较广，便于大规模的生产使用。
9、本实用新型还设有podl接口模块，支持podl0、1、2、4和6类标准，采用podl接口模块后，能够大大减轻总重量、降低布线成本，还可与高级驾驶辅助系统(adas)对接。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
图1为本实用新型的主要结构框图；
图2为本实用新型的第一电源模块的电路原理图；
图3为本实用新型的第三电源模块的电路原理图；
图4为本实用新型的交换机与主控芯片的接口连接示意图；
图5为本实用新型的交换机的电路原理图；
图6为本实用新型的滤波模块的电路原理图；
图7为本实用新型的podl接口模块的电路原理图。
图中：1、第一电源模块；2、第二电源模块；3、第三电源模块；4、第四电源模块；5、交换机；6、存储芯片；7、下载调试模块；8、按键模块；9、指示灯；10、主控芯片；11、数字输入/输出模块；12、lin收发器；13、can收发器；
具体实施方式
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做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。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1-7所示，本实用新型提供一种基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，包括第一电源模块1、第二电源模块2、第三电源模块3、第四电源模块4、下载调试模块7、交换机5、主控芯片10、数字输入/输出模块11、lin收发器12、多个can收发器13、存储芯片6；第一电源模块1、第二电源模块2的输入端接输入电压，第一电源模块1与每个can收发器13的电源端连接，第二电源模块2有2路输出，第二电源模块2的一路输出与交换机5、主控芯片10的电源端连接，第二电源模块2的另一路与第三电源模块3、第四电源模块4的输入端连接，第三电源模块3的输出端、第四电源模块4的输出端分别与交换机5连接，交换机5的输出端与主控芯片10连接，下载调试模块7与主控芯片10连接，主控芯片10分别与数字输入/输出模块11、lin收发器12、多个can收发器13连接，存储芯片6与主控芯片10连接。
工作原理：第一电源模块至第四电源模块给负责供给芯片所需的工作电压；工作时，交换机5对外部提供5路100base-t1接口、1路100base-tx接口、1路lin接口、6路can/canfd接口，其中100base-t1接口可以直接与外部控制器的100base-t1接口连接，100base-tx接口连接网线与电脑相连，可以通过100base-tx接口对交换机5进行烧录配置，配置信息存于存储芯片6；交换机5与主控芯片10通过mii接口连接，用于传输以太网报文，主控芯片10可以通过控制接口iic/mdio/spi对交换机5的模式进行配置；主控芯片10与数字输入/输出模块11连接，可以实现对外部数字信号的检测及数字信号输出，数字输入/输出模块11起到隔离保护作用；主控芯片10与lin收发器12连接，完成lin报文的收发；主控芯片10与can收发器13连接，完成can报文的收发。主控芯片10作为网关的控制中心，可以实现can/canfd、lin及以太网数据在不同网络中进行路由转换。
本实用新型的另一个实施例中，还包括存储芯片6、按键模块8、指示灯9，存储芯片6、按键模块8、指示灯9与主控芯片10连接。
存储芯片6选用w25q80型号的芯片，用于存储交换机5的配置信息。
下载调试模块7采用jtag下载调试接口，标准2.54mm/14pin接插件，通过下载调试模块7可以将调试程序传输给主控芯片10，然后在由主控芯片10对交换机5进行调试。
按键模块8包括复位按键，可同时对交换机5和主控芯片10进行复位操作。
指示灯9用于状态指示，电源及通信状态。
本实用新型的另一个实施例中，交换机5选用realtekrtl9047aa(即瑞昱rtl9047aa)型号的芯片，rtl9047aa内部集成4路100base-t1phy，1路100base-txphy，无需外部phy芯片，能够大大简化电路结构，缩小体积，降低成本，并增加pcblayout设计弹性；通过100base-tx接口对rtl9047aa配置。
本实用新型在rtl9047aa内部集成4路100base-t1phy，1路100base-txphy的基础上，还增加了1路100base-t1接口、1路lin接口、6路can/canfd接口、多个通信接口rgmii/rmii/mii/gmii/sgmii、控制接口iic/mdio/spi，组成5路100base-t1接口、1路100base-tx接口、1路lin接口、6路can/canfd接口、rgmii/rmii/mii/gmii/sgmii通信接口、iic/mdio/spi控制接口的接口模块，便于与主控芯片、lin收发器、can收发器、外部电脑等进行数据通信。
本实用新型的另一个实施例中，如图2-3所示，第一电源模块1采用lm2678-adj型号的芯片，主要是给多个can收发器13提供5v直流电压，第二电源模块2采用lm2678-adj型号的芯片，主要是给主控芯片、交换机提供3.3v直流电压，第三电源模块3、第四电源模块4分别给交换机提供1.2v、1.5v直流电压，分别采用ld1117-1.2v、ld1117-1.5v型号，此外，第一电源模块的电路结构与第二电源模块的电路结构相同。
本实用新型的另一个实施例中，主控芯片10还分别连接第一电源模块1至第四电源模块4的控制端。
主控芯片10采用mpc5748g型号的芯片，作为主处理器拥有3核心，主频可达160mhz的汽车级芯片。
本实用新型采用板级供电方式，即采用多个电源模块的设计，并且每个电源模块所提供的电压不同，能够给不同芯片提供所需的电压，基本涵盖了市面上大多数芯片所需要的电压，并采用主控芯片10对各个电源模块(如第一电源模块至第四电源模块)进行单独的控制，便于进行芯片的集成拓展，当引入新的芯片时，通过主控芯片来选择与其新的芯片相对应的电压，然后将相对应的电压输出给该新的芯片，来满足该新的芯片的供电需求，从而避免了引入新的芯片时需重新添加电源电路，这样设计的好处是，能够便于功能拓展和集成，简化电路结构。
本实用新型的另一个实施例中，为了提供电路的稳定性，还设有多个滤波电路，其中一个滤波电路与交换机5连接，如图6所示，滤波电路包括第一电感至第三电感、第一电容至第九电容，第一电感的一段与第二电感的一端、第三电感的一端、第一电容的一端连接，第一电感的另一端与第四电容的一端、第五电容的一端连接，第二电感的另一端于第六电容的一端、第七电容的一端连接，第三电感的一端与第八电容的一端、第九电容的一端连接，第二电容、第三电容与第一电容并联，第五电容至第九电容的另一端都接地。
本实用新型的另一个实施例中，还包括podl接口模块，如图7所示，podl接口模块包括podl接口、数据线供电共模电感，podl接口与数据线供电共模电感连接，数据线供电共模电感与主控芯片连接。
其中，数据线供电共模电感选用ae3003型号。podl接口模块一款用于车载以太网应用的300ma单对双绞线器件，支持podl0、1、2、4和6类标准。采用ae3003后，终端器件往往不再需要单独的一对供电双绞线，从而减轻总重量、降低布线成本。该ae3003工作温度范围为-40℃到125℃，具备高可靠性，其典型应用包括信息娱乐、高级驾驶辅助系统(adas)、车身控制、摄像头/雷达、车载以太网网关和骨干网络诊断。
本实用新型的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台中包含了多种总线接口，例如can/canfd接口、lin接口、数字输入/输出接口、100base-tx接口、100base-t1接口、rgmii/rmii/mii/gmii/sgmii通信接口、iic/mdio/spi控制接口等；能够支持can/canfd、lin及以太网数据在不同网络中进行路由转换，还便于进行芯片集成和功能的拓展。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，其特征在于：包括第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块、第四电源模块、下载调试模块、交换机、主控芯片、数字输入/输出模块、lin收发器、多个can收发器；所述第一电源模块、第二电源模块的输入端接输入电压，所述第一电源模块与每个can收发器的电源端连接，所述第二电源模块有2路输出，所述第二电源模块的一路输出与交换机、主控芯片的电源端连接，所述第二电源模块的另一路与第三电源模块、第四电源模块的输入端连接，所述第三电源模块的输出端、第四电源模块的输出端分别与交换机连接，所述交换机的输出端与主控芯片连接，所述下载调试模块与所述主控芯片连接，所述主控芯片分别与数字输入/输出模块、lin收发器、多个can收发器连接。
2.根据权利要求1所述的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，其特征在于：还包括存储芯片、按键模块、指示灯，所述存储芯片、按键模块、指示灯与所述主控芯片连接。
3.根据权利要求1所述的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，其特征在于：所述交换机选用rtl9047aa型号的芯片。
4.根据权利要求3所述的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，其特征在于：还包括接口模块，所述接口模块还至少包括5路100base-t1接口、1路100base-tx接口、1路lin接口、6路can/canfd接口、rgmii/rmii/mii/gmii/sgmii通信接口、iic/mdio/spi控制接口。
5.根据权利要求1所述的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，其特征在于：还包括podl接口模块，所述podl接口模块包括podl接口、数据线供电共模电感，所述podl接口与数据线供电共模电感连接，所述数据线供电共模电感与主控芯片连接。
6.根据权利要求1所述的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，其特征在于：所述第一电源模块输出直流电压5v，所述第一电源模块的电源稳压芯片采用lm2678-adj型号的芯片。
7.根据权利要求1所述的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，其特征在于：所述第三电源模块输出直流电压1.2v，所述第三电源模块的电源稳压芯片采用ld1117-1.2v型号的芯片。
8.根据权利要求1所述的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，其特征在于：所述第四电源模块输出直流电压1.5v，所述第四电源模块的电源稳压芯片采用ld1117-1.5v型号的芯片。
9.根据权利要求1所述的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，其特征在于：所述主控芯片还分别连接第一电源模块至第四电源模块的控制端。
10.根据权利要求1所述的基于rtl9047aa的汽车网关硬件平台，其特征在于：还包括滤波电路，所述交换机还与滤波电路连接，所述滤波电路包括第一电感至第三电感、第一电容至第九电容，所述第一电感的一段与第二电感的一端、第三电感的一端、第一电容的一端连接，所述第一电感的另一端与第四电容的一端、第五电容的一端连接，所述第二电感的另一端于第六电容的一端、第七电容的一端连接，所述第三电感的一端与第八电容的一端、第九电容的一端连接，所述第二电容、第三电容与第一电容并联，所述第五电容至第九电容的另一端都接地。
技术总结