Dataloggning av Controller Area Network för Autonoma Fordon : En undersökning av en nätsluss för CAN-Ethernet

With the development of autonomous vehicles, more and more technology is introduced into the automotive industry. Ethernet has found its way into the vehicle network, and it is forced to coexist with the well-established CAN bus. In terms of data acquisition, the presence of a mixed network brings challenges with significant changes in network architecture. This thesis explores CAN-Ethernet gateways as a replacement for the PCIe bus CAN transceivers utilized in today's logging systems, with the purpose to improve the adaptability of the autonomous logging system. A CAN-Ethernet gateway was implemented using Kvaser's DIN Rail SE400S-X10in an experimental comparison against the PCIe logging solution, including both classical CAN and CAN FD communication. In addition, a case study on the benefits and drawbacks with implementing an Ethernet architecture was performed, utilizing semi-structured interviews. It was concluded that a CAN-Ethernet gateway provides a robust solution in relation to data loss. Throughout the tests, the message loss rate was 0% for both logging solutions. However, CAN-Ethernetlogging introduced additional delay into the system. For the tests on a truck simulation rig the mean additional delay from a CAN-Ethernet gateway, compared to the existing PCIe-CAN logging, was 2 ms. Moreover, some spikes occurred and in a number of cases it could be up to 6 ms in additional delay compared to the existing PCIe logging. It was also proven difficult to time synchronize the gateway with the autonomous logging system, and unknown delays had an impact. Relevant metrics were obtained from relative measurements of side-by-side logging between the PCIe and CAN-Ethernet communication. The standard deviation and fluctuation of the delay were relevant metrics, since smaller fluctuations made the delay more predictable and real-time compatible. A CAN-Ethernet deployment may create a more complex architecture in general, and as of now has limitations for real-time systems. On the other hand, it may offer significant possibilities in future development of a more adaptable and scalable logging system.Med utvecklingen av autonoma fordon har mer och mer teknologi introducerats inom fordonsindustrin. Ethernet har funnit sin väg in i fordonsnätverket och tvingas existera sida vid sida med den väletablerade CAN-bussen. För dataloggning orsakar närvaron av ett blandat nätverk (med både CAN och Ethernet) utmaningar i samband med stora förändringar inom nätverksarkitektur. Det här examensarbetet utforskar nätslussar för CAN-Ethernet som en ersättare till PCIe-bussens CAN-sändtagare som används i dagens loggningssystem. En CAN-Ethernet-nätsluss implementerades genom att använda Kvasers DIN Rail SE400S-X10 i en experimentell jämförelse med PCIe-loggningssystemet, och inkluderade både klassisk CAN samt CAN FD kommunikation. I tillägg gjordes en fallstudie om fördelar och nackdelar med att implementera en Ethernet-arkitektur,vilken grundades på semi-strukturerade intervjuer. Slutsatsen var att CAN-Ethernet-nätslussar tillhandahåller en robust lösning i förhållande till dataförlust. Under alla testerna var meddelandeförlusten 0% hos båda loggningsmetoderna. Däremot introducerade CAN-Ethernet-loggning en ökad fördröjning till systemet. För testerna på lastbilsriggsimulatorn var fördröjningen 2 ms jämfört med PCIe-CAN-loggningen. Dessutom förekom spikar i fördröjningen och i vissa fall resulterade fördröjningen i upp mot 6 ms, jämfört mot den befintliga PCIe-loggningen. Det visade sig även vara svårt att tidssynkronisera nätslussen med det autonoma loggningssystemet och okända fördröjningar hade en inverkan. Relevanta mått erhölls från relativa mätningar av jämsides loggning mellan PCIe och CAN-Ethernet kommunikation. Standardavvikelsen och fluktuation av fördröjningen var relevanta mått eftersom mindre fluktuationer resulterade i en mer förutsägbar samt realtidskompatibel fördröjning. Användningen av CAN-Ethernet kan, i allmänhet, resultera i en mer avancerad arkitektur och har i dagsläget begränsningar inom realtidssystem. Å andra sidan kan CAN-Ethernet erbjuda markanta möjligheter inom framtida utveckling av ett mer modulärt och skalbart loggningssystem