车载以太网（中）

接上一篇《车载以太网（上）》，这篇主要介绍以太帧的结构及传输

一、车载以太网帧结构

以太网帧的格式如下：

以太帧有多种类型，不同类型的帧具有不同的格式和MTU值，但在同种物理媒体上都可同时存在。常见有两种帧格式，第一种是上世纪80年代初提出的DIX v2格式，即Ethernet II帧格式。Ethernet II后来被IEEE802标准接纳，并写进了IEEE802.3x-1997的3.2.6节。

第二种是1983年提出的IEEE802.3格式。

这两种格式的主要区别在于，Ethernet II格式中包含一个Type字段，标识以太帧处理完成之后将被发送到哪个上层协议进行处理。IEEE802.3格式中，同样的位置是长度字段。

不同的Type字段值可以用来区别这两种帧的类型，当Type字段值小于等于1500（或者十六进制的0x05DC）时，帧使用的是IEEE802.3格式。当Type字段值大于等于1536（或者十六进制的0x0600）时，帧使用的是Ethernet II格式。以太网中大多数的数据帧使用的是Ethernet II格式。

以太帧中还包括源和目的MAC地址，分别代表发送者的MAC和接收者的MAC，此外还有帧校验序列字段，用于检验传输过程中帧的完整性。

汽车行业通常使用Ethernet II格式，该格式还可包含VLAN信息作为扩展，因此，又分基本MAC帧（无VLAN）和标记MAC帧（包括VLAN）两种。

MAC addresses: Ethernet II帧通常以接收者目标地址开头。 作用是指定要接收消息的网络节点。 与随后的发送者源地址相反，除单播地址外，还可以使用多播或广播地址。对于以太网帧，只能有一个发送方，但可以有多个接收方。

Ether type: 基本和标记的MAC帧通过类型字段（以太类型）进行区分。 这通常标识有效载荷数据区域中包含的分组，并给出有关较高层中使用的协议（例如，IPv4）的信息。如果以太类型的值为0x8100，则将类型字段向后移四个字节，并在其原始位置插入一个VLAN标签。

VLAN Tag：VLAN标签由协议标识符（TPID）和控制信息（TCI）组成。 TPID包含原始类型字段的值，而TCI由优先级（PCP），符合丢弃要求或规范的形式指示符（DEI或CFI）和标识符（VID）组成。标识符和优先级主要用于汽车行业。标识符区分不同应用区域的相应虚拟网络。优先级允许通过交换机优化运行时间，以便优先转发重要信息。

Payload：在类型字段之后，以太帧包含有效载荷数据区域。 有效负载的最小长度为不带VLAN标记的46字节或带VLAN标记的42字节, 在汽车工业中，它最多可以包含1500个字节。

CRC校验：CRC校验在以太帧的末尾发送。 校验中包含的值是使用标准化算法计算的，该算法在发送方和接收方中以相同的方式实现。该计算是在以太帧的所有字段中进行的，因此可以确保整个消息的完整性。

以太网Packet: 对于以太网II帧的传输，以太网控制器在开头插入前同步码和起始帧定界符（SFD）,用于指示传输开始。前同步码，开始帧定界符和以太帧的组合称为以太网数据包。

二、车载以太网帧传输过程

上面我们已经提到，车载以太网是基于TCP/IP的网络模型，因此我们先不考虑应用层数据是根据哪种应用层协议组织的，从应用层来的数据，经过传输层会加上TCP/UDP报头，再到网络层的IP报头，然后到链路层增加MAC地址等信息，最后由PHY转换成线路上的二进制流实现在发送端和接收端的数据传输。

其中上面传输层的TCP协议和网络层的IP协议，楼主在本篇文章中就不过多赘述了，大家感兴趣的请自行查询了解。而应用层协议有不少，例如DoIP、DHCP、SOME/IP等，而最重要的车载以太网应用层协议主要是SOME/IP协议，关于这部分的阐述楼主放到下一篇。

参考文献：

1、Ethernet introduction（BOSCH、Tektronix、Vector、CSDN等资料）